硅异质结太阳电池光致增效的研究-张鹤仙

—— 陕西众森电能科技有限公司 张鹤仙 2018.11.8 硅异质结（ SHJ）太阳电池 光致增效的研究 研究背景 光致增效的研究进展 结论 2 目录 1 2 3 3 1 研究背景 1.1 SHJ太阳电池的竞争优势 成本 ◆ 低温工艺与更少的工艺步 骤，更低的制程成本。 ◆ 薄片化，更低的材料成本。 ◆ 基于目前的产业规模，可 预期的规模化带来的成本 降低。 ◆ 基于目前的产业配套，可 预期的国产化带来的成本 降低 质量 ◆ 更高效，实验室效率与 规模化量产太阳电池效 率。 ◆ 更高的双面系数，＞ 98%。 ◆ 更低的温度系数，高温 环境下发电量高。 ◆ 更低的衰减表现，无 LID/LeTID现象。 4 1.2 SHJ电池光致增效的研究进展 1 研究背景 中科院上海微系统研究所 瑞士 EPEL，日本 CIC等单位 5 1.2 SHJ电池光致增效的研究进展 1 研究背景 2018.10.25 《 1st INTERNATIONAL WORKSHOP ON SILICON HETEROJUNCTION SOLAR CELLS》 6 1.3 SHJ电池在 LeTID条件下长时间光照表现 -0.200% 0.000% 0.200% 0.400% 0.600% 0.800% 1.000% 0 50 100 150 200 250 Parameter varing by long time light soking △ Eff% △ FF% △ Isc% △ Voc% ◆ SHJ电池经过 LeTID条件下长时间光照处理，没有发现光衰现象，关键性能参数均有一定提升。 ◆ 样本为 A公司产线正常生产 22.6%档位的 SHJ电池。 ◆ LeTID条件： 75℃， 1KW/m²， 3B光源。 ◆ 累计辐照时间： 210H。 1 研究背景 7 2 SHJ电池光致增效的研究进展 2.1SHJ光致增效量产工艺最新进展（ 1） ◆ 样本为 A公司产线正常生 产的 SHJ电池。 ◆ Eff从处理前的 22.49%提 高到 23.03%； Voc提高 5.6mV， FF提高 1.25%， Isc基本不变。 8 2 SHJ电池光致增效的研究进展 ◆ 样本为 B公司产线正常生 产的 SHJ电池。 ◆ Eff从处理前的 21.62%提 高到 22.08%； Voc提高 5.4mV， FF提高 1.07%， Isc降低 6mA。 2.1SHJ光致增效量产工艺最新进展（ 2） 9 2 SHJ电池光致增效的研究进展 2.1SHJ光致增效量产工艺最新进展（ 3） ◆ 样本为 B公司产线的低效 SHJ电池。 ◆ Eff从处理前的 19.77%提 高到 20.27%； Voc提高 5.2mV， FF提高 1.36%， Isc基本不变。 10 2.2 同一工艺温度不同光照条件 / LeTID下的性能参数变化 2 SHJ电池光致增效的研究进展 0.00% 0.10% 0.20% 0.30% 0.40% 0.50% 0.60% 0.70% 0.80% 无光照 1KW/m² 高光强 不同光照条件与 Voc增益与 LeTID的影响 工艺处理 LeTID 0.00% 0.50% 1.00% 1.50% 2.00% 2.50% 3.00% 无光照 1KW/m² 高光强 不同光照条件对 Eff增益与 LeTID的影响 工艺处理 LeTID -0.50% 0.00% 0.50% 1.00% 1.50% 2.00% 无光照 1KW/m² 高光强 不同光照条件与 FF增益与 LeTID的影响 工艺处理 LeTID ◆ 大光强条件下 SHJ电池的效率相对增益 2.5%， LeTID表现良好，且 Voc增益稳定。 ◆ 短时间的低强度光照与无光照处理效率增益 有限。 ◆ 工艺处理时间： 30mins。 ◆ LeTID条件： 5H， 75℃， 1KW/m²， 3B光源。 11 2.3 工艺温度与工艺时间的影响 2 SHJ电池光致增效的研究进展 0.00% 0.50% 1.00% 1.50% 2.00% 2.50% 3.00% 0 5 10 15 20 25 30 35 工艺时间与温度对 Eff的影响 T1 T2 T3 0.00% 0.20% 0.40% 0.60% 0.80% 1.00% 1.20% 1.40% 1.60% 1.80% 0 5 10 15 20 25 30 35 工艺温度与时间对 FF的影响 T1 T2 T3 0.00% 0.20% 0.40% 0.60% 0.80% 1.00% 1.20% 0 5 10 15 20 25 30 35 工艺温度与时间对 Voc的影响 T1 T2 T3 ◆ 流程：对于同一样本电池不同时间进行 IV测 试。 ◆ 工艺处理时间： 1-30mins。 ◆ 工艺温度：从 T1到 T3温度逐步降低，间隔为 20℃。 ◆ EFF相对增益达 2.5%。 ◆ Voc在不同工艺温度条件下，增益呈稳定上 升的趋势。 12 2 SHJ电池光致增效的研究进展 0.223 0.224 0.225 0.226 0.227 0.228 0.229 0.23 0.231 0.232 0.233 0 10 20 30 40 50 60 70 80 EFF/0 EFF/L 2. 4 电池初始效率的影响 1 ◆ A公司产线正常 SHJ电池，连续 2天小批实验，初始效率对于光致增效无明显影响。 ◆ 平均效率提升约 0.4-0.5%。 0.221 0.222 0.223 0.224 0.225 0.226 0.227 0.228 0.229 0.23 0.231 0.232 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 电池初始效率对于光致增效与 LeTID的影响 EFF/0 ELL/L 13 0.214 0.215 0.216 0.217 0.218 0.219 0.22 0.221 0.222 0.223 0 5 10 15 20 25 电池初始效率对光致增效的影响 EFF/0 EFF/L 2. 4 电池初始效率的影响 2 19.60% 19.80% 20.00% 20.20% 20.40% 20.60% 20.80% 0 1 2 3 4 5 6 7 电池初始效率对于光致增效的影响 EFF/0 EFF/L ◆ B公司其他档位 SHJ电池，初始效率对于光致增效无明显影响。 ◆ 平均效率提升约 0.4-0.5%。 2 SHJ电池光致增效的研究进展 14 2. 5 光致增效处理的 SHJ电池的 LeTID表现 2 SHJ电池光致增效的研究进展 0.224 0.225 0.226 0.227 0.228 0.229 0.23 0.231 0.232 0.233 0 10 20 30 40 50 60 70 80 EFF/L ELL/LeTID ◆ A公司初始平均 EFF为 22.5%的 SHJ电池，经过光致增效处理后平均 EFF为 22.94%，经过 5H的 LeTID处理后平均 EFF为 22.9%，光衰比例为 -0.17%。 ◆ LeTID条件：光强 1KW/m²，温度 75℃， 3B光源。 15 2. 5 光致增效处理的 SHJ电池的 LeTID表现 2 SHJ电池光致增效的研究进展 -0.60% -0.50% -0.40% -0.30% -0.20% -0.10% 0.00% 0.10% 0.20% 0.30% 0.40% 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 Cell degradation under long time light soaking ◆ A公司初始平均 EFF为 22.85%的 SHJ电池，经过光致增效处理后平均 EFF为 23.27%，经过 200H的 LeTID处理后平均 EFF为 23.15%，光衰比例为 -0.48%。 ◆ LeTID条件：光强 1KW/m²，温度 75℃， 3B光源。 16 3 结论 I. 基于高辐照强度的光注入工艺可以对 SHJ电池的转换 效率有显著提升。 II. 光致增效工艺适用于不同品质档位的 SHJ电池，其平 均增益均在 0.4%以上。 III. 在严格的 LeTID条件下，经过光致增效工艺处理的 SHJ电池衰减表现优异。 17 E-mail: zhx@gsola.cn WX & QQ: 28996480