山东11选五

簡介:光伏晶硅電池技術

作者:    瀏覽:2106    發布時間:2012-6-29 10:45:06

山东11选五 首先是一些高效晶硅電池量產方面的總結

實際上,實驗室中很早就達到了比較高的效率。前一段時間微博上有多位大佬參與的一場口水戰中,一位同學緊咬說光伏是很早就發現的技術,而光伏產品生產能耗高(但實際上目前的能耗和污染都大大減少了),因此是國外資本的陰謀blablabla。其實一直以來設備局限了大規模的低成本量產。技術早就擺在那里的確是事實,但是在化石燃料還很便宜的時候沒人會投資如此昂貴的產業。如何大量生產出成本低過傳統能源的光伏產品,正是在努力的,而現在連利潤都沒有,整個一活雷鋒啊

山东11选五 目前高效硅晶電池的路線圖比較主流的就是三種:PERL(鈍化發射極背面局部擴散)電池(以尚德Pluto為商業化代表),IBC背觸電池(Sunpower為商業化代表)和HIT異質結電池(Sanyo公司為商業化代表)。而相關的一些技術與工藝還有比如:NorP型硅基礎的選擇、選擇性摻雜(selectiveemitter)、蝕刻埋柵、雙面發電、細柵線、金屬穿孔纏繞(metalwrapthrough)等等,三大主流有運用其中一些,其他廠商則有選擇地運用一種或多種技術來提高自己品牌電池的轉換效率。

1.尚德Pluto

Pluto電池是采用PERL結構的、基于P型硅的高效晶硅電池。

根據尚德的Pluto白皮書的介紹,其主要的設計特點在于:

1)選擇性摻雜(selectiveemitter):Pluto應該是利用激光將表面磷源作選擇性摻雜,從而在電極形成重摻雜區以降低歐姆接觸,結合輕摻雜的發射結和電鍍銅柵極以達到提高電池效率的目的。傳統的晶硅電池是一視同仁式的較重摻雜,而選擇性摻雜,提高了輕摻雜區的量子效率(吸收光能力增強,尤其是藍光),在柵線處重摻雜降低了電極的歐姆接觸,提高導電性能并降低復合速率,從而延長少子壽命。

2)

改進的正面柵線:pluto的柵線相比普通的絲網印刷柵線要窄:絲網印刷柵線的高寬比典型的是1:4,而Pluto為1:2。較窄的正面電極可以減少陽光的遮擋并減少與硅片的接觸面積。減少遮擋這一點很容易理解;而減少接觸主要是因為任何與硅的直接接觸會導致較高的表面復合速率,使少子壽命減少。因此pluto的這種柵線設計可以明顯提高轉化效率。

還有比如倒金字塔正表面制絨、鈍化背發射極(降低復合速率,延長少子壽命)、背面點接觸(減少與硅基接觸,降低復合速率)這些,都是已經運用非常廣的技術

 最終的結果自然就是以Pluto電池制造的組件功率要大大高于常規電池。

白皮書里提到下一代電池的方向是進一步優化正面性能,同時探索一些改進背面的方法,努力使單晶Pluto效率超過20%。尚德用P型硅能做到什么程度,拭目以待了。


2.SunPower背觸電池

 顧名思義,電極全部在背面,因此正面完全沒有遮擋地吸收陽光。這是最為直觀的一大優勢。

1)N型硅,薄硅片

山东11选五 由于電極全部在背面,表面產生的少子需要穿過整個硅片到達電極,因此需要少子的壽命比普通的正面發電電池更長(>1ms)。選用N型硅是因為N型硅的少子壽命比P型硅更長。另一方面,如果硅片更薄,也可以使得少子需要穿過的距離變短,也就間接延長了少子的壽命,因此sunpower使用的N型硅片非常薄(據說是卡姆丹克供貨),每瓦用硅量比業內領先的保利協鑫、昱輝陽光還要低一些。總結來說,如果要使用背面進行發電,N型薄硅片才能達到最好的效果,因此英利的雙面Panda(至少在往薄的方向走),Sanyo的HIT都是這種路徑。

山东11选五 Sunpower電池其他比如正面輕摻雜、鈍化背極、點接觸等等的技術,各種電池都在使用。Sunpower的電池主要是商業化上以前遇到了比較大的困難,一個就是薄硅片制造比較昂貴(直到目前據說仍比普通硅片要貴30%以上),另外一個就是以前沒有好的絲網印刷機、濕法蝕刻機等等設備,所以我們可以看到,基本上,Baccini,Roth&Rau等設備廠決定了能生產出什么樣的量產電池。國內的電池相關設備廠這兩年也跟上來了,但是在某些環節上比如快速烘干機、煅燒爐仍與國外廠商有差距。

3.Sanyo的HIT

 HIT電池將非晶硅a-Si沉積在已制絨的N型晶硅片上形成異質結,再加一層TCO后印刷柵線制成。

HIT高效的原因就在于圖中5nm的兩層intrinsic非晶硅層,改善了異質結的效果,并且降低了復合速率,延長少子壽命。

而由于發電的其實還是N型晶硅片,因此減少TCO以及a-Si對光的吸收也很重要,Sanyo當然是改進過這一點。

最后,Sanyo應該是使用了doubleprinting,減少了電極的寬高比,進一步減少遮擋,提高效率。

三大主流之外,國內一些一線廠家的做法有:

山东11选五  我們看到天合Honey系列主要就是采用窄柵線和更好的制絨。當然可以猜想,他們肯定還應用了比如選擇性摻雜和鈍化背極等等。

山东11选五 而英利的熊貓系列自己宣傳的是采用了N型硅,雙面發電(背面可發10瓦左右),其他一些特點不詳。

山东11选五  而阿特斯目前已經投產的加強型選擇性摻雜ESE系列看起來應該是同時還運用了埋柵。ELPS比較有意思,因為使用了MWT技術,就是激光在硅片上打孔,然后用印刷漿料填充連接前后兩面來提高電池效率,算是國內難得一見的另類技術運用了。阿特斯的路線圖里有提到未來會使用N型硅和異質結技術,但是究竟是否采用就不得而知了。

總結起來,未來不出現革命性技術(直接沉積薄硅片,碳納米管電極等)的情況下,降低N型薄硅片的制造成本并大規模使用N型硅片進行電池生產應該是許多廠家會選擇的單晶電池路線,多晶方面則幾乎肯定是準單晶的天下了。說到底,除了異質結和背觸是比較特殊的電池設計外,大部分廠家的技術都大同小異,無非就是選擇性摻雜、細柵線等等,而這些都是因為目前有比較好的設備能夠大規模低成本生產這種特性的電池。另外,印刷漿料作為比較重要的一環,長期被杜邦控制著,本文就不詳解了

中游沒有獨特技術的情況下,拼的還是設備,設備都一樣的話,就只能價格戰了。

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