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

橙色技术袭入中国 ——荷兰太阳能电池技术受到中国光伏企业青睐

  • 2010年12月10日
  • 作者: 王超
    王超

    王超

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

    王超于2011年2月加入PV-Tech,担任驻大中华区编辑。王超先后毕业于山东大学的光信息专业和中科院高能物理研究所理论物理专业,在2007年他曾以学生身份作为尚德电力志愿者前往西藏珠峰大本营和查果拉哨所建设光伏电站。此前他曾职于Shine(光能)和Solarbe,在这一年多的时间中曾发表过10万字以上逾20篇专题报道及超过5万字的产业新闻。王超于2011年2月正式加入PV-Tech,直至统计日期,他已累计撰写超过10万字的12篇深度专题报道,并在PV-Tech每日光伏新闻网站中撰写了逾20万字的产业报道。在过去两年多的时间中,王超已走访超过30家企业,逾40座大型光伏电站。目前他关注于中国光伏产业的发展及电站开发领域。

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——此文写于2010年10月。一年过去了,英利的熊猫电池出货量正在迅速提升,MWT电池也开始逐步推向市场。重新翻看2010年ECN在上海的技术交流会议,我们期待着2011年会有更多先进技术出现在中国的光伏生产线中……

2010年10月15日,中国著名光伏企业英利绿色能源控股有限公司宣布通过其全资子公司英利能源在保定总部增加600兆瓦的“熊猫”单晶完整产业链生产线。数天后,“熊猫”电池技术提供者荷兰能源研究中心(ECN)在上海世博会荷兰馆举行的“中荷光伏高端研讨会”中更详细得介绍了相关的光伏技术,并寻求与中国企业更深度的合作。除ECN外,还有Amtech Systems、OTB Solar、希铂电子(SIBCO)、乌特勒支大学等多家荷兰相关机构参与。该会议由荷兰经济部总署与中国资源综合利用协会可再生能源专委会联合组织,旨在推动中荷两国光伏领域更深入的交流,并将会议提议进一步提交至中国国家能源局高层,为合作打开政治绿灯。此次会议也吸引了中国国内诸多主流光伏企业参加,如英利、尚德、力诺瑞特、新奥、天威薄膜、中节能等。

目前全球最受瞩目的高效电池技术之一即来自ECN,该研究中心于2009年研发成功的金属缠绕式(Metallisation Wrap-Through,简称MWT)电池技术可以得到17%的多晶组件转化效率,创下当时的一个记录,理论上这种技术可以达到25%的综合效率。这种电池技术将主栅线从传统的正面转移至背面,正面只保留细金属栅线,因此降低表面栅线遮挡损失,因此又被称作背电极电池,Sunpower的高效电池也采用了这种技术路线。ECN主任Kees van der Klein表示,“MWT技术已经通过SIBCO进行商业化合作,2010年,已经有Solland、Schott、阿特斯、晶澳四家企业将采用ECN的MWT技术进行商业化生产,设备由SIBCO提供。”SIBCO董事长兼CEO唐.史莱斯(Ton Schless)认为与ECN的合作将有助于MWT技术在全球范围的推广。SIBCO先前在中国大连设厂,由于客户主要集中于中国江浙一带,2009年才迁入昆山,名称为“昆山希铂电子科技有限公司”。

在单晶电池方面,ECN的N型双面电池技术已经成功得通过设备制造商Tempress(Ametech Systems子公司)植入英利的“熊猫”电池。“熊猫”电池拥有丰富的技术元素。与传统的硼或者其他3价元素扩散的P型硅片不同,“熊猫”电池的基础是磷掺杂的N型硅片。后者的少数载流子寿命比P型硅片高很多,但是由于掺杂工艺更复杂以及在N型硅片上形成P结的难度也更大,所以传统的工艺仍然以P型硅片的加工为主(结构见图2,3)。ECN通过研发并与Tempress合作,很好得克服了这些困难。两种电池的外部量子效应曲线对比可以参见图4,显然,N型电池有更高的短路电流。图5所示的光谱曲线表明N型电池有更高的Voc及填充因子FF。电池转化效率η=IscVocFF/Ps,因此N型电池的效率要比P型电池高至少5—8%。掺磷背电场结构可以进行双面设计,相对于传统的铝背电场,因为不用让电池弯曲,所以能加工更薄的硅片。英利方面表示,目前硅片的切割厚度已经降至低于180微米,合格率超过96.5%。据英利首席技术官宋登元介绍,公司正在利用数台应用材料的设备考察金刚石线锯的前景,金刚石线锯可以获得更薄的硅片。在金属化的过程中,需要合适的丝网印刷设备,开放的前后两面也使得金属覆盖及涂覆的面积变得有限。自2009年6月英利开始“熊猫计划”以来,经过一年的时间转化效率已经由18.5%提升至19%,近期的技术目标是超过20%。

ECN还在开展薄膜电池的研发,主要集中于大容量卷对卷(roll-to-roll)的生产工艺。ECN青睐三角式的合作,即ECN、设备供应商及生产企业,以实现“From lab to fab”的技术转移。Lege先生表示,“有时候三方更像是一个三角关系,这种关系也更加稳固。使用者同样可以为设备供应商及技术研发机构提出有效的建议。”在这种合作模式下,由ECN技术搭建的电池生产线已经超过1GW。未来Roth&Rau与Rena也将供应ECN技术背景的生产线,前者正在组装年产能250兆瓦的设备。

TNO是荷兰的另一家知名的研究机构,涉及工业创新、交通、建筑环境以及能源等诸多领域。在太阳能方面,TNO参与过诸多项目的研究:氧化锌透明导电膜的快速低温沉积,聚合物有机电池,空间太阳能电池高辐照镀膜工艺、背接触电池导电胶,微型逆变器等。事实上,TNO与ECN、TU/e(埃因霍温理工大学)以及Holst中心在今年夏天共同建立了Solliance initiative合作协议,超过200名研究人员将共同参与项目研究。这个合作组织还将延伸至比利时的IMEC和德国亚琛工业大学。

OTB Solar是荷兰的重要光伏设备供应商,提供LINEx全自动交钥匙电池生产解决方案、全球速度最快的SiNx(氮化硅)薄膜沉积系统DEPx,以及METx丝网印刷设备。2010年2月,OTB被并入Roth&Rau Group,后者借助前者与ECN建立技术合作关系,即将推出年产能250兆瓦的MWT电池整线设备。

此前与ECN就MWT技术进行合作的设备生产商SIBCO正忙碌着与中国客户进行商业谈判,据公司CEO Ton Schless介绍,目前有多家中国光伏企业有意引进这种电池生产技术。SIBCO的MWT生产线名为EUROTRON,单线产能从15—150兆瓦不等。从签订协议到最终的设备安装及调试,一般需要6个月的时间,Schless透露未来可能会有数条MWT生产线进入商业运营,而某个曾在很久前就考察这套设备并迟迟未做出决定的企业将会错过最佳的市场进入时机。除整线生产设备外,SIBCO还提供丝网印刷机、测试分选设备以及层压机。

Tempress之所以被ECN选为N型电池技术的合作伙伴,主要原因是公司在扩散炉方面的领先技术,而N型电池的制造关键就是扩散。在与ECN、英利的三方合作中,Tempress主要负责扩散过程的设计和优化,英利的工作包括开辟一条试验生产线进行技术调试、排除故障、改善工艺并进行成本评估。这种高效的合作使英利在短时间内不仅将电池效率由18.5%提升至19%,还将增加600MW相关产能。

(责任编辑:王超)

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