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“炙手可热”的PERC电池技术研发背后:材料是关键 | PV-Tech每日光伏新闻

“炙手可热”的PERC电池技术研发背后:材料是关键

  • 2017年08月23日
  • 作者: 肖蓓
    肖蓓

    肖蓓

    大中华区高级编辑,Solar Media Limited 旗下 PV-Tech China

    肖蓓于2012年2月加入PV-Tech,担任驻大中华区编辑。肖蓓毕业于湖南商学院,并获得了传媒广告专业文学学士学位。曾就职于中国家族传媒集团《家族商业评论》,2010年加入大美国际资讯《光伏信息》报,先后负责中国华南、华东片区的新闻报道工作,多次策划并报道行业热点新闻,两年期间发表10多篇光伏产业新闻专题及30多篇深度新闻专题,共计逾25万字。其精华新闻报道收录于其个人博客,截至目前已受到业内近万人点击交流。在此期间,肖蓓走访了广东、湖南、成都、湖北、江苏、上海、陕西等地60多家光伏企业,涉及多晶硅、太阳能电池、组件、系统集成、设备、认证等领域,同时与广东、湖南、上海太阳能协会及科研院所专家保持着友好交流。肖蓓关注太阳能行业的新闻与未来走向,看好光伏产业并打算长期关注其发展。

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截止目前PERC电池的效率记录,数据来源:TaiyangNews 2017

截止目前PERC电池的效率记录,数据来源:TaiyangNews 2017

仔细观察近几年太阳电池光电转换效率的变化,会发现两个特点,其一,电池转换效率平均约以0.3%/年的提升速度向前发展,此类情况主要集中于一线大厂之间,受制于技术瓶颈与研发投资,二三线电池生产商在高效电池开发方面难以获得进一步提升。

其二,高效高质电池技术路线逐渐多样化。以晶澳、天合、晶科、尚德、隆基乐叶、爱康、晋能、中来股份、韩华、SUNPOWER、京瓷、夏普等为代表的国内外光伏制造商各自研究高效电池技术,如钝化发射极和背表面(PERC)、发射极钝化和全背面扩散(PERT)、金属穿孔卷绕(MWT)、具有本征非晶层的异质结(HIT)、交指式背接触(IBC)等,逐渐形成不同的技术流派。

高效电池技术趋于多样化,直接影响了其上游原材料的供应格局,导电浆料作为提高太阳能电池光电转换效率和光伏组件功率的重要材料,其对太阳能电池效率的提升起着至关重要的作用。近几年,以杜邦为代表的金属导电浆料供应商紧跟电池制造商的节奏,开发与其高效电池技术相匹配的导电浆料。

PERC电池实现商业化突破,浆料是提效关键点

虽然存在不同的高效电池技术路线,但对这一阶段欲扩产的光伏厂商而言,都需考虑一个问题:是沿用传统产线进行技术升级还是技术革新。在各种高效电池技术中,PERC电池具有明显的性能/成本优势,它能与现有电池、组件的产能良好兼容,同时获得 1% 左右的效率提升,成为首支获得大规模商业化突破的高效电池技术。

目前PERC电池产能超过13.4GW,据亚化咨询统计,2017年全球PERC电池产能将达25GW。效率方面,一线厂商生产的多晶PERC电池的产线效率达到19.5%,单晶PERC产线平均效率处在21%水平,其中最高效率已达21.6%。

“单晶PERC产品兼具成本与性能优势,是目前最具竞争力的产品,未来还存在很多的效率增长空间。”中科院电工研究所太阳电池技术研究部主任王文静研究员说道,PERC电池的效率提升与导电浆料有着密切关系,合适的浆料选择能最大化的发挥PERC这一新型电池结构的优势,使其效率最大化。

随着PERC电池的快速发展,市场对 PERC 电池专用金属导电浆料的需求越来越强烈。为了配合PERC电池对浆料的特殊需求,浆料供应商开发了一系列PERC电池专用浆料,如PERC正面低温银浆、背面铝浆、PERC+背面烧穿银浆等。

“PERC电池进一步提效的关键技术包括,一是PERC相关的设备和工艺的优化,使用更低复合的正面发射极结构(比如更低表面浓度的扩散方式);二是跟硅片的质量相关,比如少子寿命的提高;三是跟浆料相关,匹配有优异的接触能力和超细线印刷的正面,掺杂铝浆用作背面导电等。”杜邦公司技术经理曹千表示,针对PERC这一新型电池结构,杜邦™ Solamet® 开发了一整套PERC专用的整合金属化解决方案,其中包括新一代PERC正面银浆PV20A、PV56x系列背面银浆、和PV36x系列背面铝浆。

曹千进一步解释,正面浆料可进一步助力PERC效率的提升,假如正面栅线宽度缩窄10um的话,大概可以带来0.1%左右的效率增益; 除了栅线宽度外,进一步降低浆料和硅片的接触电阻也可以带来0.1%的效率增益,如果浆料可以在较低的表面浓度实现比较好的接触,正面发射极就有空间往低参杂高方阻方向优化,从而实现进一步效率的增益。

简而言之,正面的主要优化方向:细线印刷,Ag-Si 接触,控制发射极复合, 这也是PV20A相比上一代正面银浆料的优化方向。杜邦新一代PERC正银浆料PV20A可以在更低烧结温度下形成良好的接触,从而减少背面空洞的形成和对钝化层的损坏,与常规正银相比,新一代PERC正银效率提升可超过0.1%。

2017年6月,广东爱康旗下浙江爱旭宣布与杜邦合作,其单晶PERC电池转换效率冲破21.5%,采用的是杜邦™ Solamet® PV20A正银浆料。

除了正面银浆的定制改进,PERC电池对背面导电铝浆也有更高的要求。由于PERC电池的烧结温度低于常规电池的烧结温度,在更低的烧结温度下,常规背银出现接触电阻变大,从而导致光电转化效率降低。

“为了帮助电池企业解决难题,杜邦™ Solamet® 开发了PV36x系列背面铝浆,除了其优异的电性能,同样表现出优异的物理性能,光滑的烧结表面、不掉粉,低于200um的低翘曲度,具有良好的热水试验结果,提供长期可靠的老化性能。”曹千说道。

导电浆料是除了硅片之外,对成本及效率均产生影响的原材料,在高效电池技术研发中占据重要地位,因此,浆料的选择对电池生产企业来说有深远影响,选择可靠的浆料供应商有利于降低失效风险、提高投资回报。

(责任编辑:肖蓓)

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