高效晶硅PERC电池产业化技术的现在和未来-张忠卫

高效晶硅PERC电池产业化 技术的现在和未来 张忠卫 博士 Dr.Zhang Zhongwei 首席技术官/CTO 苏民新能源科技有限公司 苏民新能源简介  高效晶硅电池产业化进展  高效PERC电池产业化技术发展趋势  总结 纲要 苏民新能源简介  高效晶硅电池产业化进展  高效PERC电池产业化技术发展趋势  总结 纲要 53.7 5GW 3GW 10 1.2GW PERC N 6.2GW AGV 1. PERC PERC 2. N HIT 3. AOI EL MES 24 100% 4.0 AOI / EL ECV QE SEM WCT120 苏民新能源简介  高效晶硅电池产业化进展  高效PERC 电池产业化技术发展趋势  总结 纲要苏民产品特色 250 260 270 280 290 300 310 320 黑硅+5BB 黑硅PERC+5BB 双面黑硅PERC+5BB 黑硅PERC+12BB 双面黑硅PERC+12BB 黑硅PREC+12BB+半片 多晶PREC 叠瓦 多晶产品系列 组件功率(W ） 270 280 290 300 310 320 330 340 单晶+5BB 单晶PERC+5BB 双面单晶PERC+5BB 单晶PERC+12BB 双面单晶PERC+12BB MBB+ 半片 叠瓦 单晶产品系列 组件功率(W ）  兼 容 性好： 自主设 计的单 多晶制 绒设备 ，兼容 单多晶 电池工 艺；  全 面 检测：100% EL 、AOI 检验， 保证产 品质量 可 靠性；  可 靠 性高：LID free 、LeTID free 、PID free ；  中 高 端功率 全覆盖: 多 晶产品 实现275W--305W 功率 范围全 覆盖， 主 打 产 品多晶PERC 系列285W 以上； 单晶产 品实现290W —315W 功 率范 围 全 覆盖 ， 主打 产 品单 晶PERC系列305W 以上。 SE 技术，MBB 技 术，双 面电池 技术，MWT 技术， 并结合 掺镓 wafer 、 薄片、 大尺寸wafer 和细 密栅 设 计等 ， 提高 电 池输 出 功 率 和 稳定性 ，提升 产能、 良率， 最终提 升性价 比。 PERC PERC PERC PERC Cell Eta （% ） Voc (V) Jsc (mA/cm² ) FF (%) 多晶PERC 20.40 0.663 38.270 80.40 多晶双面PERC 20.30 0.662 38.220 80.24 单晶PERC+SE 22.10 0.680 40.275 80.70 单晶双面ERC+SE 22.03 0.678 40.245 80.77 单多晶PERC电池产线性能 特点：  低 压 扩 散、热氧化退火技术，提高开压，PID性能优异；  半 片 整 片统 一设 计， 兼容 整片 和半 片组 件工 艺；  独 特 的 低反射制绒工艺路线设计，兼容单多晶硅片制绒；  SE高 方阻细厚密栅 技术；  独 特 的 抗光衰（LeTID\TID ）技术。铸锭单晶电池 创新点：  单多晶制绒工艺相结合，保证优异的电池外观；  独 创 的 热处理工艺和电注入技术 ，保证铸锭单晶的效 率 提 升 ，降低光照衰减；  叠加PERC 技术，推升效率提高1%以上，兼容SE工艺；  全线兼容157.75尺寸铸锭单晶硅片，面积提高约2% 。 铸 锭 单晶 兼 顾 两 者的 优点 直拉单晶 位 错 密 度低、转换效率高 普通多晶 高 产 能 、低 封装 损失 Cell Eta （% ） Voc (V) Jsc (mA/cm² ) FF (%) 铸锭 单晶 21.55 0.666 40.032 80.83单多晶PERC MBB&双面 创新点：  半片图形设计，兼容整片 、半片 组件工 艺；  叉状图形& 背面镂空设计 ，降低 电池焊 接隐裂 ；  兼容双面电池工艺，提高整 体功率 输出10% 以 上。 Cell Eta （% ） Voc (V) Jsc (mA/cm² ) FF (%) 多晶 PERC+MBB 20.60 0.665 38.488 80.49 多晶双面 PERC+MBB 20.50 0.664 38.265 80.29 单晶 PERC+MBB 22.25 0.680 40.420 80.96 单晶双面 PERC+MBB 22.15 0.678 40.322 81.03 PERC+MBB PERC+MBB PERC+MBB PERC+MBB多晶PERC-MWT电池 Cell Eta （% ） Voc (V) Jsc (mA/cm² ) FF (%) Irev2 多晶 PERC- MWT 20.7 0.662 39.185 79.94 0.097 创 新 点：  156.75mm-158.75mm 兼 容集 成 ，灵 活 切换 ；  独 特 的水膜 覆盖和 背抛技 术，改 善电池 的正 背 面 性能；  优 良 的背 钝 化技 术 和绝 缘 隔离 技 术， 保 证了 电 池 的逆电 流在0.1A 以下 （@-12V ） ，与常 规多晶PERC 电池相 当。 苏民新能源简介  高效晶硅电池产业化进展  高效PERC电池产业化技术发展趋势  总结 纲要PERC电池将未来一段时间内主导行业发展 PERC 电池市 场占有 率不断 攀升；  电 池 转换效 率屡创 新高。 0 40 80 120 160 200 2017 2018 2019 2020 2021 2022 电池片产能预估，unit:GW Thin Film N-type Mono P-type Mono PERC P-type Mono Mluti PERC Mluti PVInfoLink 量产 目标 Eta （% ） Voc (V) Jsc (mA/cm² ) FF (%) 单晶 PERC+ 23.0 0.690 41.0 81.4高质量Wafer+SE+ 金属 化方案+ 钝 化技术+ 减 反射设 计，产 线平均效率达到单晶23% 、铸 造晶22% 以 上的转 换效率 。 技术突破方向- 理论分析 SE 金属化 +MBB 高质量 Wafer 钝化技术 减反射 Mono SE 金属化 +MBB 长晶技术 钝化技术 减反射 Poly技术突破方向- 理论分析 ISFH 以P 型硅片叠加POLO-IBC电池技术，效率达到 26.1%。说明在P-type wafer 的基础上做产品的进一 步升级优化有较大潜力。技术突破方向- 理论分析 理 想 太阳电 池结构 ： 基 体 ：无缺 陷； 接 触 ：选择 性接触 ； 表 面 状况 ： 良好 的 钝化 ； 光 吸 收：低 反射率 。 功 率 损失： 复合： B-O 、金 属杂 质 等SRH 复合 损失；  发 射 极复 合 损失 ；  背面LBSF 复 合损失 。 电阻：  发 射 极横向 传输电 阻损失 ；  背面Al/Si 接触 电阻 损 失。技术突破方向1- 高品质硅片 关 键 点： • 掺Ga 硅 片 光 衰 较 低 ， 更 适 合 高 效 电 池 的 制 造 ； • 杂 质 缺陷 、 位错 、 氧含 量 的控 制 ； • 低 硅 片 电 阻 率 及 其 窄 收 敛 性 范 围 的 有 效 控 制 ； • 铸 锭 技术和 拉晶技 术的革 新 。技术突破方向2- 正面SE技术 SE增益 化0.3% ： • PSG 量的 一步 化控制； • 密 SE 的精确 位； • SE 射极 性 化技 。技术突破方向3- 新型背钝化 正面栅线 SiNx 减反射层 超薄AlOx 钝化层 p+ 扩散发射极 n 型硅片 超薄隧穿SiO 2 磷掺杂n 型硅薄层 背面金属电极 研 究 单位 硅片 面积(cm² ) 效率 V oc （mV ） J sc (mA/cm² ) FF 年份 Fraunhofer n-FZ 4 25.7% 724.9 42.5 83.3% 2017 Fraunhofer n-FZ 100 22.9% 694.0 40.8 81.0% 2017 GA Tech/Suniva n-Cz 239 21.2% 683.4 39.7 78.1% 2016 Fraunhofer n-mc 4 22.3% 672.6 40.8 79.7% 2017技术突破方向3- 新型背钝化 正面 ITO 磷掺杂n 型微晶硅 超薄隧穿SiO 2 P 型硅片 超薄隧穿SiO 2 P+ 掺杂微晶硅 银电极 关 键 点：  P 区 超薄SiO2 钝 化层的 制备及 隧穿控 制；  P 区 非晶 硅or 多 晶硅层 的制备 技术；  P+ 掺杂 剂的 选择 及 沟道 效 应控 制 ？  金 属 化方案 的挑战 ；  电 池 正面Topcon 技 术的评 估及如 何实现 ？ SiNx SiO 2 超薄 化 N-Emitter 超薄隧穿SiO 2 P+ 掺杂多晶硅 银电极 P 型硅片 正面 技术突破方向4- 先进减反射设计 关 键 点：  无 损 伤倒 金 字塔等 精确 陷 光 结构 如 何实 现 ？如 何 解 决环保 问题？  与 陷 光结构 匹配的 减反 射 膜 如何制 备？技术突破方向5- 先进金属化 关 键 点： • MBB 优 化 设计； • 高 阻 细厚 密 栅设 计 、浆 料 升级 及 印刷 方 式革 新 ； • 新一代Floating paste （ 非烧穿 型浆料 ）的突 破。 A+B Floating Package: With extra Voc gain from busbar关 键 点： • 单晶 1 6 0 μ m ， 多晶 1 7 0 μ m 逐 渐成 为 趋势； • 批 产 装备的 适应性 技改、 自动化 装备和 碎片率 的控制 ； • 表 面 复合需 进一步 优化， 平衡性 能与成 本； • 背 反 射技术 的创新 ，双面 电池正 背面综 合优化 。 技术突破方向6- 薄片化技术突破方向7- 无接触传输 接触传输： 优势:  自动化成本低，设备制作 简单；  易操作。 劣势：  碎片率高；  Wafer与 皮带或 滚轮有 相对摩 擦；  Wafer或 电池 易 被交 叉 脏污 ；  影响电池转换效率；  影响电池EL良率。 随着PERC电池转换效率不断提高、良率的不 断提升，无接触传输技术迫在眉睫！S N N a - + + + + + + + + + (c) - (b) - (d) - (e) - (f) - (g) - 技术突破方向7- 无接触传输技术突破方向7- 无接触传输 气体传送硅片系统原理图 无接触传输可有效降低EL不良比例！ 优化 苏民新能源简介  高效晶硅电池产业化进展  高效PERC电池产业化技术发展趋势  总结 纲要总结  P 型 电池PERC 技 术在 未 来一 段 时间 内 仍是 光 伏电 池 的主 流 产品 ；  建立P 型 单晶23% ， 铸造 晶 硅22% 的产 业化 技 术 路线 图；  SE 技术 、双 面电池 技术已 逐渐成 为PERC 电池产 线标配；  高品质硅片 、 金属化 、 表 面 钝 化 技 术 （ Topcon 、POLO ） 和 精 确 陷 光 减 反 射 等 先 进 技 术 的 应 用 会 进 一步提 高PERC 电池的 转换效 率；  无 接 触传输 技术可 以使PERC 电池 批产电 池效率 和良率 再提高 一个层 次；  苏 民 新能源 智能化 产线兼 容铸锭 单晶电 池 ，单 多晶MBB 电池 ，MWT 电 池及叠 瓦电池 等产品 工艺；  苏 民 新 能 源 拥 有 先 进 的 单 多 晶PERC 单面电池 、 双面电池、 铸 锭 单 晶 及 大 尺 寸 电 池 生 产 线 ， 力争 成 为 行业前 三甲专 业电池 品牌供 应商 。 Thank you for your attention