25%以上大尺寸纪录高效TOPCon电池-晶科能源有限公司-张昕宇

Jinko Solar Co., Ltd. 25%以上大尺寸纪录高效 TOPCon电池 晶科能源有限公司 研发总监 张昕宇 Pro 2 n型 TOPCon钝化接触技术研究前沿 n型 TOPCon钝化接触的机理已相对清晰，由于学术界和产业界的快速进步， TOPCon电池技术已成为最受关注的未来发展方向之一，被认为是潜在的下一 代主流技术路线。 3 n型 TOPCon钝化接触技术研究前沿 Fraunhofer ISE的近期研究成果受到高度关注。钝化接触正结 25.8%和背结 26%的 结果为量产化设定清晰目标，理论效率 28.7%的模拟结果具有高度参考价值。 4 n型 TOPCon钝化接触高效电池核心竞争力 • 极佳的表面钝化能力， J0可低至 2 fA/cm2； • 掺杂浓度超过 4×1020cm-3，保持极佳钝化水平。 全新表面钝化体系 • 金属 /半导体之间隔离 /半隔离状态； • 多晶硅高掺杂浓度表面形成较好的欧姆接触。 全新金属接触体系 • 多晶硅薄膜位于电池背面，最大化光吸收利用 能力。 完美光学匹配 • N型硅片具有更高的少子寿命； • N型基体抗衰减能力强。 较好的体材料匹配 5 晶科 n型单晶 TOPCon电池最高效率进展 24.70% 24.80% 24.90% 25.00% 25.10% 25.20% 25.30% 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 晶科 N型单晶 TOPCon电池最高效率进展 24.79% 24.87% 24.90% 24.95% 2020 Q2 2020 Q3 2020 Q4 2021 Q1 晶科大面积 N型单晶 TOPCon 电池效率不断取得技术突破 大尺寸全面 积最高效 6 钝化接触电池提效路径分析 ➢ 进一步提升电池 Voc及 Jsc ➢ 对应电池效率提升 1% n型单晶 TOPCon电池 Voc (mV) Jsc (mA/cm2) FF (%) Eta (%) 晶科 （大面积） 714.4 41.75 83.68 24.95 Fraunhofer-ISE （小面积） 724.1 42.87 83.10 25.80 -0.80% -0.60% -0.40% -0.20% 0.00% 0.20% Voc Jsc FF 晶科 VS. ISE 效率差异分析 7 晶科 n型 TOPCon钝化接触 电池效率损失 --Voc分析 发射极 J0,metal分析 Type of recombination Equivalent J01 at Voc [fA/cm2] Fraction Passivated emitter 20 31.3% Rear SiOx/n+-polySi 5 7.8% Front contact 29 45.3% Rear contact 5 7.8% Junction, edge, non- ideal 5 7.8% • Voc主要损失来自于发射极和发射极 表面金属接触复合。 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% J0 1(f A/cm 2) Metal fraction 8 晶科 n型 TOPCon钝化接触电池效率损失 --Jsc分析 EQE ARC reflection Shading losses Blue losses Base Collection Loss + Parasitic Absorption Front Surface Escape Jsc Losses Proportion Jsc Loss (mA/cm2) Front Grid Shading 42.28% 1.04 Base Collection Loss + Parasitic Absorption 21.95% 0.54 ARC Reflection 12.20% 0.3 Front Surface Escape 17.48% 0.43 Blue Loss 6.10% 0.15 Total 100.00% 2.46 • 金属电极正面遮光损失较大，下一步提升方向：超细栅线技术，提升电池电流。 9 晶科 n型钝化接触电池效率提升技术路线 24.4% 24.6% 24.8% 25.0% 25.2% 25.4% 25.6% 25.8% 26.0% 26.2% BSL 栅线宽度 金属复合 提升 背面吸光 优化 正背面 钝化提升 金属接触 提升 硅片品质 提升 效率提升技术路线 • N 型钝化接触电池大面积效率预期可超过 26%，量产效率预期可超过 25.5%。 24.95% 25.35% 25.75% 24.55% 26.15% 10 n型钝化接触电池成本下降 金属化成本下降 1. 材料体系优化 2. 印刷技术体系 3. 栅线图形设计优化 （ MBB, BB0） 工艺简化 1. 钝化接触工艺集成 2. 双面钝化工艺集成 3. 链式化学和掺杂技术开发 产能提升 1. 大尺寸硅片、电池及组件技术开发 2. 大产能设备开发应用 硅材料用量降低 1. 硅片减薄 2. 硅片切割工艺优化 • 对于 N型 TOPCon钝化接触电池而言，成本有较大的下降空间和稳定的下降速度。 11 基于钝化接触电池技术的新型高效电池技术路线 TOPCon钝化接触电池 ⚫预期最高效率 26% 双结叠层电池 ⚫预期最高效率 32% 全钝化接触 IBC电池 ⚫预期最高效率 26.5% 高效双结叠层电池？ -Perovskite/TOPCon 实现高 Voc=732.3 mV， 可进一步提升至＞ 740 mV Armin Richter et al., Design rules for high-efficiency both-sides contacted silicon solar cells with balanced charge carrier transport and recombination losses, Nature Energy, 2021 poly-Si上无需覆盖 SiNx 12 p型单晶 TOPCon电池 Voc (mV) Jsc (mA/cm2) FF (%) Eta (%) Fraunhofer-ISE 732.3 42.05 84.3% 26.0% ⚫ TOPCon满足叠层电池对 底电池高 Voc的需求 TOPCon结构（ SiO2/poly-Si) 钝化效果优异 J0＜ 5 fA/cm2 13 高效双结叠层电池！ -Perovskite/TOPCon TOPCon电池低粗糙度抛光表面 TOPCon工艺 完美匹配钙钛矿 电池，助力叠层 电池技术量产 单面抛光为钙钛矿生长提供 低粗糙度平面 --提升钙钛矿顶电池成膜品质和效率 --同步 提升 TOPCon Voc和效率 超薄 poly-Si减小吸光损失 --poly-Si 可减薄至＜ 15 nm， 提升叠层电池效率 AFM image 提升叠层电池稳定性 --TOPCon电池高温制备，稳定性好 --钙钛矿传输层可选择稳定性更好的高温 制备膜层 高效高稳定 Perovskite/TOPCon叠层电池 Wu, APSRC-2019 14 信息化 TOPCon技术在大尺寸发展趋势下的机会 A B C N型拉晶技术在大尺寸下机遇与挑战并存 薄片化、高产化进展顺利 核心电池工艺的大尺寸应用逐渐成熟 均匀性、自动化等量产表现进步快 TOPCon电池切割表现好 大尺寸多分片的应用空间大 15 信息化 生产端全面质量 管控体系布局 先进研发 全面品质管理 全面质量 管控体系布局 Thanks ! 16