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新型晶体硅电池关键技术仍待进一步突破
作者:白明琴 时间:2017-4-20 17:44:00 

当前,研发更低成本、更高转化效率和更强生产能力的太阳能电池成为推动太阳能发电产业深入发展的必然选择。

“晶体硅太阳能电池是目前应用技术最成熟,市场占有率最高的太阳能电池。近年来,国内外都在大力研发可产业化的新型晶体硅太阳能电池。”中国科学院电工所研究部主任、研究员王文静表示,在近两年市场上涌现的如背钝化电池 (PERC)、N型双面电池(PERT)、非晶硅/晶体硅异质结电池 (HJT)等新型晶体硅太阳能电池中,PERC、HJT电池技术更受青睐。不过,新型晶体硅太阳能电池产业化发展仍需要进一步在关键技术方面做突破。

王文静介绍,未来单晶硅电池中N型电池的市场占比会上升,PERC、HJT电池等或成未来太阳能电池市场的主体,但异质结构接触电池(HBC)电池或是未来市场的最终胜利者。

PERC、HJT电池受青睐

“所谓的新型晶体硅太阳能电池技术分为两类,一类是创新技术,即完全不同于已经大规模生产的常规晶体硅电池的新型技术;另一类是革新技术,即在传统晶体硅太阳能电池技术的基础上通过改进设备、工艺而形成的技术。”王文静介绍,总体来讲,目前可产业化的新型晶体 硅太阳能电池主要有PERC、PERT、HJT电池等。其中,PERC、HJT电池更受市场青睐。

PERC电池近期在我国太能能电池市场的增长势头很高。“据预测,2016年我国PERC电池产能或达到7吉瓦左右,并在不断提高。”王文静介绍,很多常规电池生产线企业比较看好PERC技术。因为,与常规电池相比,PERC只多了两步工艺过程———氧化铝及氮化硅钝化、激光开孔。

传统电池生产线只需要再加两台设备,就可以把PERC生产线效率提高1个百分点。

王文静表示,近两年比较热门的新型晶体硅太阳能电池技术还有HJT。“HJT电池是革命性创新的电池技术,不再用扩散工艺,具有高效、双面发电的优势,以及能耗少等诸多优点,因此能够在众多高效硅基太阳能电池方案中脱颖而出。”王文静说,我国实验室研发的HJT电池的最高光电转换效率是22.92%,由中国科学院上海微系统研究所研发出来的。在国际上,日本松下的HJT电池已经达到1吉瓦的产能,我国上彭太阳能科技(嘉兴)有限公司也实现了45吉瓦的产能。

关键技术仍待突破

王文静表示,国内外新型晶体硅太阳 能电池的关键技术仍待进一步突破。他以PERC电池、PERT电池为例介绍。PERC电池的关键技术环节是镀膜和激光开窗口。

其中,比较成熟、大规模使用的镀膜方法主要是PECVD方法。“目前,国内有些公司已经在尝试的PECVD镀膜方法是平板直接法、平板式离域法,但都未能达到较高的水平。国内的管式直接法的PECVD镀膜方法可以做氧化硅,但很难制备三氧化铝。而使用氧化硅制备的PERC电池的效率不如三氧化二铝高。”他说。

PERT电池的工艺难点之一是硼离子掺杂———这是一个世界性的难题。目前,国内外有关硼离子掺杂的方法主要有减压扩散法、离子注入法等。“运用减压扩散法时,硼和氧气形成三氧化二硼,沸点可以达到1600摄氏度以上。这样,若在950摄氏度的温度环境下扩硼,三氧化二硼是就一个个雾滴,很难保持均匀性。”王文静表示,运用离子注入法掺杂硼效果同样不理想———硼原子比硅原子轻,注入到晶体硅后不宜将注入区打成非晶态,硅片损伤比较少,需在后续过程中以非常高的温度或很长的时间才能形成很好的结晶,消除缺陷。这在大规模生产中比较难实现。另外,国外还发明了很多其他方法来解决硼掺杂的问题,如美国AM公司最新提出了硼氟注入等,但大都处在试验阶段。

PERT、HJT或是未来市场主体

N型太阳能电池衰减小的特点在降低发电成本方面非常重要。同时,由于N型电池可以导入更多的高效技术,如PERT、HJT、HBC技术等。因此,未来单晶硅电池市场中N型电池的占比会上升。

“总体看来,PERT、HJT、PERC电池的市场占比会逐渐增大,或成未来太阳能电池市场的主体。”王文静表示,PERT电池将会受到低价的PERC电池在提升效率方面的挤压,以及高效的HJT电池在降低成本方面的挤压。

王文静说,未来HJT组件效率可能达到19.6%。从大规模生产上来看,HJT和IBC产业化效率比PERC电池高,这一趋势会持续至2020年左右。从市场份额来看,到2024年,铝背场为代表的常规电池的市场份额会逐渐下降,而PERC市场份额会逐渐上升。

此外,国际上的研究单位和太阳能电池公司正在尝试将IBC电池的优点和HJT电池的优点结合起来,制备成IBC+HJT,或者称为HBC电池。“这是一种新的技术突破。2016年,HBC国际上最高的实验室效率已经达到了26.33%。”王文静表示,当前业内普遍认为,HBC电池可能是未来市场的最终胜利者。

 

来源:中国电力报
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