HJT引领高效电池生产

  • 2014年09月19日
  • 作者: 闫峰

    闫峰

    副总经理,精曜(苏州)新能源科技有限公司

    精曜科技中国区销售副总经理

精曜科技苏州厂内的PECVD设备所制备的3栅异质结电池

精曜科技苏州厂内的PECVD设备所制备的3栅异质结电池

(左)精曜科技HJT太阳能电池膜层结构; (右) HJT生产制备流程

(左)精曜科技HJT太阳能电池膜层结构; (右) HJT生产制备流程

(a) 采用不同的光伏技术组件所得到的实际输出发电量和标准测试条件下发电量的比值(PTC/STC)平均值;(b) 不同地理区域采用不同光伏技术组件模拟得到的输出功率

(a) 采用不同的光伏技术组件所得到的实际输出发电量和标准测试条件下发电量的比值(PTC/STC)平均值;(b) 不同地理区域采用不同光伏技术组件模拟得到的输出功率

(c) 在慕尼黑采用不同的光伏技术组件搭建5MW光伏系统所计算出的相对于P型多晶组件的发电成本(LCOE)比例; (d) 在新德里采用不同的光伏技术组件搭建5MW光伏系统所计算出的相对于P型多晶组件的

(c) 在慕尼黑采用不同的光伏技术组件搭建5MW光伏系统所计算出的相对于P型多晶组件的发电成本(LCOE)比例; (d) 在新德里采用不同的光伏技术组件搭建5MW光伏系统所计算出的相对于P型多晶组件的LCOE比例

(a) 6英寸硅片上5个点位置的潜在开路电压(iVoc)值和iVoc均匀性;(b) 1,150mm×1,450mm PECVD 托盘上5个点位置的器件iVoc值和iVoc均匀性; (c) 连续运行6个

(a) 6英寸硅片上5个点位置的潜在开路电压(iVoc)值和iVoc均匀性;(b) 1,150mm×1,450mm PECVD 托盘上5个点位置的器件iVoc值和iVoc均匀性; (c) 连续运行6个批次所得器件的iVoc平均值和均匀性

HJT太阳能电池技术和传统光伏技术的比较

HJT太阳能电池技术和传统光伏技术的比较

特有的 PECVD设备能满足高效异质结电池的生产

光伏技术在产生电能时可实现零CO2排放,因此被认为是重要的可再生清洁能源。光伏产业的目标是让光伏发电成本与传统的电网发电成本相比具有一定的竞争力。近几年,由于硅片、电池和模组的产能不断扩张,光伏电价也出现了实质性的下降。

因此,降低集成成本(BOS)在整个光伏发电系统成本结构中的比例也变得更加重要,这意味着高效模组在降低系统成本的不懈努力中将扮演着最重要的角色,因为它们在提供相同电量的情况下可以节约更多的BOS成本。屋顶应用受有限的安装面积所限制,因此高效电池在这方面可以发挥着重要的应用。

在所有的太阳能电池技术中,研究硅基异质结(HJT)太阳能电池具有重要的意义,因为其具有效率高(24.7%)[1],结构简单,制程温度低(< 250℃),无LID 效应,无PID 效应 以及工艺步骤少(如图1所示)等优点。

“Solarpanelsonline.org”网站公布了2014年5月1日松下规格为HIT235S功率235W的HIT组件在美国的零售价格为US$519,即US$2.21/W。而“Solarshop-europe.net” 网站公布了2014年5月1日松下规格为HIT-235SE10功率235W的HIT组件在欧洲的零售价格为US$332,即US$1.84/W。

另外,集成成本(BOS)相对组件的价格比率由2011年开始的50:50上升到了2014年的68:32。运用高效模组成为降低BOS成本和系统成本最有效的方式。在电池板表面温度升高时HJT电池仍有较好的性能表现[2,3],因此HJT可提供最多的发电量和最低的发电成本(LCOE),HJT模组的优异表现主要归功于异质结技术所具有的高开路电压(Voc)和低温度系数(~ -0.3%/℃)[4]。

在“go solar California” 网站上所列举的所有组件清单中,HJT光伏模组同样具有最高的PTC/STC比率[5],这个指数用来评估光伏组件实际输出发电量和标准测试条件下发电量的比值,PTC/STC比值也反映了光伏模组的真实工作情况。根据我们的模拟结果,HJT模组通常可以多输出6-9%的电量,并可降低8-12%的发电成本(LCOE),其所处的地理位置不同,结果会有所差异。

在制备HJT太阳能电池的过程中,PECVD在决定产品的性能方面扮演着最重要的角色。其不仅决定着钝化的效果,同时也占据了最大的设备成本,在整条生产线上,单纯的PECVD设备就占据了~35%的资金投入,因此设备要具有很高的产能来保障HJT低的生产成本。工艺流程如图1所示,非晶硅钝化层由精曜(苏州)新能源科技有限公司(Archers Systems)所设计的PECVD系统所完成,此系统具有平行板电极结构并采用13.56MHz射频电源。

入光面所沉积的钝化层为本征层(i)并在上面堆叠掺硼的(P)层,背面同样沉积本征钝化层(i)并堆叠掺磷的(n)层。钝化效果通过镀在156×156mm的绒面CZ硅片上来评估,并使用Sinton WCT-120进行测试,同时也采用未制绒的FZ硅片和椭偏仪来评估非晶硅层的性质。 

表面钝化层i/p和i/n的厚度都约为15~20nm。潜在开路电压(iVoc)测试结果如图3所示,优异的钝化效果使得在6英寸的绒面CZ硅片上得到了平均值为735mV的iVoc,并且iVoc均匀性为0.61%。精曜的ALC PECVD设备采用的是1,150mm×1,450mm 的CVD托盘,而在整个托盘上器件的iVoc均匀性可以达到0.28%。整个托盘上的器件均匀性对于高产能的批量生产至关重要。另外,从图3可以发现,优异的均匀性并不仅仅局限于一个生产批次。在六组连续的生产批次中iVoc均匀性仍在0.84%以内。

与传统的P型单晶/多晶太阳能电池相比,n型单晶衬底的HJT太阳能电池可以得到更高的转换效率而且只需要很少的工艺步骤。同时,其独特的无PID(电势诱导衰减)和无LID(光致衰退)效应保证了光伏组件更可靠和更长的使用寿命[6]。表1总结了HJT太阳能电池技术和传统光伏技术相比所具有的优点 。

本文展现了HJT太阳能电池技术相较于其它光伏技术的优异性,其将成为下一代高效太阳能电池技术的主流发展趋势。精曜科技所推出的新一代大面积PECVD系统主要用于沉积非晶硅膜层,其良好的硬件性能保证了制备产品高于730 mV 的潜在开路电压,并且均匀性保持在1%以内。这些结果表明精曜科技的PECVD设备完全满足量产高效电池的需求。

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