HIT电池用聚合物银浆的开发（报告人-郑建华-常州聚和新材料股份有限公司)

常州聚和新材料股份有限公司 CHANGZHOU FUSION NEW MATERIAL CO., LTD HIT电池用聚合物银浆的开发 Polymeric Ag paste development for HIT application —— 汇报人：郑建华 —— 2018-11-18 目录 CONTENTS 聚和公司介绍 HIT电池对低温银浆的要求 HIT电池的特点和现状 聚和的研发思路 01 02 03 04 PART ONE 聚和公司介绍 1 2 3 4  2015年 8月于常州成立 ， 注册资本 5000万  研发团队 45人 ， 博士 2名 ， 硕士 10名  省部级科技进步奖获得者 2名 ， 外籍专家 2名  核心人员超过 30年 银浆开发经验 Manpower Enterprise- college Cooperation R  与多家光伏企业签订了技术合作协议 .  研发累计 投入 2500万元  1000万 元顶尖的设备 、 仪器  2400m2实验场地  正银产品年出货突破 100吨  拥有 13项 专利 ， 发表了 10篇以上的论文；  专注于光伏银浆研发 、 生产 、 销售为一体 的 高新技术企业  通过 ISO 9001 认证 HIT电池的特点和现状 HIT电池对低温银浆的要求 聚和的研发思路 聚和介绍 1 实验室 SEM 烧结炉 研发产品种类和设备 设备： SEM、 Despatch烧结炉、 Baccini印刷机、 3D显微仪、 EL测试机、流变仪、拉力测试仪等 …… HIT电池的特点和现状 HIT电池对低温银浆的要求 聚和的研发思路 聚和介绍 1 印刷机 流变仪 热重测试 Roadmap HIT电池的特点和现状 HIT电池对低温银浆的要求 聚和的研发思路 聚和介绍 1 PART TWO HIT电池的特点和现状 HIT电池发展由来  HIT是 Heterojunctionwith Intrinsic Thin-layer的缩写，意 为本征薄膜异质结，因 HIT已被 日本三洋公司申请为注册商标， 所以又被称为 HJT或 SHJ  2015年三洋的 HIT专利保护结 束， 技术壁垒消除 ，我国开始大 力发展和推广 HIT技术。 特点  低温工艺（ 250℃ 以下）  双面电池  高效率  温度系数低，高稳定性  无光衰  对称结构适于薄片化 HIT太阳电池 一般晶体硅太阳电池 HIT电池的特点和发展路线 HIT电池对低温银浆的要求 聚和的研发思路 聚和介绍 2 （引用自上海微系统与信息技术研究所） HIT电池的特点和现状 HIT电池对低温银浆的要求 聚和的研发思路 聚和介绍 2 国内 SHJ电池的产业化情况 -国内 名称 地区 最高效率（％） 规划产能 （ MW) 设备来源 组件结构 实验室 生产 制绒清洗 非晶硅 TCO 丝网印刷 1 新奥 河北廊坊 22.6 已关停 捷佳创 应材 薄膜设备改造 应材 薄膜设备改造 2 均石 福建晋江 23.1 22.4 120 日本 YAC 日本 /Core Technology 台湾北儒 薄膜电池改造 应材、科隆威并 行 串焊 莆田 ？ ？ 500 ？ 日本 /Core Technology 台湾北儒 ？ 3 中智 江苏泰兴 23.4 22.8 160 Singulus 日本真空 德国冯阿登纳 日本 Micro-tec 串焊 4 晋能 山西太原 24.2 23.4 50 日本 YAC 应材 日本住友 RPO 应材 串焊 50 台湾精要 日本真空 5 汉能 四川成都 23 22.5 120 日本 YAC 理想能源 汉能 薄膜电池改造 应材 串焊 四川成都 480 日本 YAC,捷佳创并行 理想能源 汉能 ？ 串焊 江西共晋城 600 日本 YAC,捷佳创并行 理想能源 汉能 ？ 设备？入 山东聊城 600 日本 YAC,捷佳创并行 理想能源 汉能 ？ 规划中 6 清华紫光 江苏盐城 60 ？ 中国 /理想 ？ ？ 7 爱康 浙江湖州 2000 ？ ？ ？ ？ 开工建设 8 彩虹 浙江嘉兴 2000 ？ Meyer Burger？ Meyer Burger？ ？ 规划中，合资？ 6.6GW 国外 HIT电池的产业化情况 名称 地区 效率（％） 规模 （ MW) 设备来源 组件结构 实验室 生产 制绒清洗 非晶硅 TCO 丝网印刷 1 松下三洋 日本 25.6 23 700 日本 YAC 日本真空 日本住友 日本 Micro-tec CF串焊 马来西亚 300 2 长洲产业 /CIC 日本 23.5 22.8 80 日本 YAC Meyer Burger Meyer Burger 日本 Micro-tec Smart-wire 3 Kaneka 日本 26.3 21.5？ 20 日本 YAC 自制 薄膜电池改造 日本真空 薄膜电池改造 ？ 常规串焊 4 INES 法国 24.1 23 30？ Singulus 韩国周星 Meyer Burger 韩国周星 Meyer Burger 应材 Smart-wire 5 NSP 台湾 23.1 15？ 日本 YAC 台湾精要 日本住友 ？ 串焊 6 上澎 /Sunpreme 中国 /USA 23.6 22.3 30? 捷佳创 韩国周星 日本真空 ？ 串焊、双波 7 Solar City/Tesla 日本松下接管 中国 22.5 停产 捷佳创 应材 理想能源 ？ ？ 串焊 美国水牛城 1000 Singulus 应材 德国冯阿登纳 电镀 日本 Micro-tec CF串焊 8 Hevel 俄罗斯 160 Singulus 应材 旧机台改造 Meyer Burger 应材 Smart wire 9 Eco Soliver 匈牙利 80 Singulus Meyer Burger Meyer Burger ？ Smart wire？ 10 3 Sun 意大利 200 Singulus Meyer Burger Meyer Burger ？ Smart wire？ （引用自上海微系统与信息技术研究所） HIT电池的特点和现状 HIT电池对低温银浆的要求 聚和的研发思路 聚和介绍 2 2.5GW HIT电池的特点和现状 HIT电池对低温银浆的要求 聚和的研发思路 聚和介绍 2 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025（年） PERC TOPCON HIT 22.7% 24.3% 27.1% （ 数据参考 14th CSPV梅耶博 格 ） PERC和 PERx的 eff只能受限在 25%以下，而 HIT有潜力可突破 27% 理 论 上 可 实 现 的 电 池 效 率 HIT电池的特点和现状 HIT电池对低温银浆的要求 聚和的研发思路 聚和介绍 2 类目 P单晶 PERC HIT 成本 硅片 低 高 设备 低 高 材料 低 高 设备产能 高 低 量产效率 21~22.5% ≥23% 单 /双面 单、双 双 双面率 70% 90% 组件衰减 高 无 当前产能 40GW 2GW P型单晶 PERC HIT 单耗 0.08~0.10g/pcs 0.25~0.40g 售价 4500~5000/kg 7000~10000/kg 浆料 供应 60% import 40% domestic ≈100% import Mainly one supplier P型单晶 PERC电池 vs HIT电池 银浆成本对比 *LME: $15 PART THREE HIT电池对低温银浆的要求 1 6 5 4 3 2 结区损失 产生声子和微等离子效应损失；结电流损 失；少子复合损失等 。 正向电流流动造成的损失 在最佳负载点上 ， 由抵消光电流的正向电 流流动造成损失 。 串联电阻损失（ Rs） Rs不仅分去一部分光生电压 ， 其还会造成 电池的升温 ， 使输出功率减小 。 光损失 由于光的反射或透过行为 ， 照射到电池表 面的太阳光不能全部进入电池 。 热转换损失 hv＞ Eg的光子 ， 当期能量大于能产能电 子 —— 空穴对的最小能量 ， hv-Eg部分的 能量在极短时间内以热的形式传给了半导 体晶格 收集损失（复合损失） 被太阳光激发产生的电子 —— 空穴对大都 不在 pn结空间电荷区 ， 平均只有距 pn结某 一个扩散长度内的光生载流子才会被收集 ， 较远处的大部分将被复合 。 影响 Eff 的因素 能量损失的原因是？ HIT电池的特点和现状 HIT电池对低温银浆的要求 聚和的研发思路 聚和介绍 3 串联电阻 Rs组成  HIT电池的 Rs是扩散发射极电池的 2-3倍，因此电池的填 充因子偏低，损耗增大。  HIT电池 Rs由很多部分构成，包括 TCO方块电阻、电极和 TCO之间的接触电阻等。  金属与 TCO的接触电阻与金属的体电阻率、 TCO的方块电 阻、接触区域的质量密切相关。  低温银浆贴附在 TCO表面，浆料与 TCO之间有大量微孔， 导致接触电阻很大。 HIT电池的特点和现状 HIT电池对低温银浆的要求 聚和的研发思路 聚和介绍 3 22.8%的薄型 HIT电池 的效率损耗 导电机理 热固化性树脂在受热后，通过 体积收缩 以实现 欧姆接触 Polyfile 2013.7 P52 特別寄稿 中村憲一 HIT电池的特点和现状 HIT电池对低温银浆的要求 聚和的研发思路 聚和介绍 3 片状粉 +球状粉复配，可以 提高接触面积 ，扩宽导电传输 路径，从而降低线电阻  工艺温度高： 700℃  通过 玻璃腐蚀硅基层 来提供拉力 传统晶硅电池用高温 共烧 银浆 HIT电池用低温 固化 浆料 特点 技术难点  双面印刷，银含量高 --单耗高  银粉和树脂共存 --导电性差  高分子材料耐高温性能差 --焊接拉力差 （通过 有机树脂黏合 提供拉力） 传统银浆烧结前 传统银浆烧结后 低温银浆固化后截面示意图 HIT电池的特点和现状 HIT电池对低温银浆的要求 聚和的研发思路 聚和介绍 3 01 02 03 04 线电阻率的进一步降低 a. 传统低温银浆体电阻率： 10-5---10-6Ωcm b. HIT低温银浆体电阻率： 5-6*10-5Ωcm c. 下一代银浆体电阻率： 3-4* 10-5Ωcm 细线 /高速印刷性的提升 a. 副栅线宽 : 40-45μm 30-35μm b. 印刷速度 : 150-250mm/s 300-350mm/s 焊接附着力的提升 a. 通过配方优化 b. 通过主 /副分步印刷 银浆成本的降低 a. 银浆耗重的降低，通过图形设计，线宽及线高 下降，固含量优化下降 20-30% b. 通过部分银的贱金属替代，成本下降 20-30% HIT金属化技术的发展方向 HIT电池的特点和现状 HIT电池对低温银浆的要求 聚和的研发思路 聚和介绍 3 PART FOUR 聚和的研发思路 01 03 02 降低电阻率 ——球状 &片状银粉复配 降低单耗 ——实现高固含流体的细线印刷 提高拉力 ——选取最佳的树脂材料和最佳比例 HIT电池的特点和现状 HIT电池对低温银浆的要求 聚和的研发思路 聚和介绍 4 1.降低体电阻率 ——球状 &片状银粉复配 HIT低温银浆体电阻率： 5-6*10-6Ωcm 3-4* 10-6Ωcm HIT电池的特点和现状 HIT电池对低温银浆的要求 聚和的研发思路 聚和介绍 4 2.提高拉力 ——选取最佳的树脂材料和最佳比例  复合固化树脂的使用  固化剂及附着力促进剂的引入  分散及流平助剂的合理搭配 焊接拉力评估测试  浆料拉力差，焊带拉下后，浆料和 TCO分离开；  高拉力需要焊锡在电极表面有更好的 浸润性 0.2N 2N HIT电池的特点和现状 HIT电池对低温银浆的要求 聚和的研发思路 聚和介绍 4 3.降低单耗 ——实现高固含流体的细线印刷 37μm 32μm 35μm. 30μm 网版开口 a. 副栅线宽 40-45μm 30-35μm b. 印刷速度 150-250mm/s 300-350mm/s HIT电池的特点和现状 HIT电池对低温银浆的要求 聚和的研发思路 聚和介绍 4 印刷性 成本 线电阻率 拉力 In the future HIT电池的特点和现状 HIT电池对低温银浆的要求 聚和的研发思路 聚和介绍 4 期望更多的浆料企业可以一起参与研发，为光伏降本贡献一份力量！ THANKS 谢 谢 聆 听 地址：研发中心：上海市青浦区徐泾镇双浜路 1号 工 厂：江苏省常州市新北区新竹二路 88号 电话： 021-39889681 / 0519-81237519 邮箱： crasure@fusion-cz.com 常州 上海 常州聚和新材料股份有限公司