猜你喜欢
晶硅光伏电池技术基于硅片,根据硅片的不同,可分为P型电池和N型电池。两种晶体硅光伏电池的发电原理没有本质区别,这两种原理都是基于通过PN结分离光生载流子。
通过在p型半导体材料上扩散磷而形成的具有n /p结构的太阳能电池是p型电池芯片;通过向n型半导体材料中注入硼而形成的p /n结构的太阳能电池被称为n型芯片。
P型晶硅光伏电池的生产工艺相对简单,成本较低,主要是BSF电池和PERC电池。2015年之前,BSF占据了90%的市场;2016年后,PERC电池起飞。到2020年,PERC电池已占全球市场的85%以上,现在主要是双面PERC。
PERC
PERC(钝化发射极后电池)–发射极和背面钝化电池技术。PERC晶体硅光伏电池与传统电池的区别在于,背面被钝化膜钝化,该膜取代了传统的全铝背场,增强了硅衬底上光的内部背反射,降低了背面的复合率,并将电池的效率提高了0.5%–1%。
2020年,大型单/多晶电池的平均转换效率分别达到22.7%和19.4%。P型单晶硅光伏电池均采用PERC技术,平均转换效率同比提高0.5个百分点。
P型单晶硅PERC电池的理论转换效率极限为24.5%,这使得难以显著提高P型单晶硅PERC晶体硅光伏电池的效率;此外,基于P型硅晶片的电池导致的光衰减现象尚未完全解决,这使得P型很难有进一步的发展。
与传统的P型单晶电池和P型多晶电池相比,N型晶体硅光伏电池具有转换效率高、双面率高、温度系数低、无光衰减、弱光效应好、载流子寿命长等优点。
TOPCon
TOPCon(隧道氧化物钝化接触)–氧化物层的钝化接触。正面和传统的N型太阳能电池或N-PERT太阳能电池之间没有本质区别。晶体硅光伏电池的核心技术是背面的无源接触。中国TOPCon太阳能电池制造商排名前十
电池背面由超薄氧化硅(1~2nm)和磷掺杂微晶非晶混合硅膜组成,两者共同形成无源接触结构。钝化性能通过退火过程激活,在此过程中,Si膜的结晶度从微晶-非晶混合相变为多晶。在850°C下退火,iVoc>710mV,J0在9-13fA/cm2下退火,显示出无源接触结构的优异钝化性能。
该结构可以防止少数载流子空穴复合,并改善晶体硅光伏电池的开路电压和短路电流。超薄氧化物层可以使许多电子隧穿进入多晶硅层,同时阻止少数载流子空穴的复合。
超薄氧化硅和重掺杂硅膜的优异钝化效果使硅表面的能带弯曲,从而形成场钝化效应。大大增加了电子隧穿的概率,降低了接触电阻,提高了晶体硅光伏电池的开路电压和短路电流,从而提高了电池的转换效率。
HJT
HJT(具有本征薄膜的异质结)–本征薄膜异质结电池。HJT太阳能电池制造商生产的电池具有对称的双面电池结构,中间为N型晶体硅。在正面上依次沉积本征非晶硅膜和P型非晶硅薄膜以形成P-N结。
在背面,依次沉积本征非晶硅膜和N型非晶硅薄膜以形成背面场。鉴于非晶硅的导电性较差,在电池两侧沉积透明导电膜(TCO)以导电,最后使用丝网印刷技术形成双面电极。
这主要是由于N型硅衬底和非晶硅对衬底表面缺陷的双重钝化效应。目前,量产效率一般在24%以上;
超过25%的技术路线已经非常明确,即使用掺杂纳米晶硅、掺杂微晶硅、掺杂氧化微晶硅、以及掺杂微晶碳化硅来替代前表面和后表面上的现有掺杂;HJT晶体硅光伏电池将来可能会将IBC和钙钛矿的叠加转换效率提高到30%以上。
由于HJT晶体硅光伏电池衬底通常是N型单晶硅,而N型单晶硅是磷掺杂的,因此在P型单晶硅中不存在硼-氧复合、硼-铁复合等,因此HJT不受LID效应的影响。
HJT晶体硅光伏电池的表面沉积有TCO膜,没有绝缘层,因此没有机会对表面层充电,并且可以在结构上避免PID。HJT在第一年衰减1-2%,之后每年衰减0.25%,这远远低于PERC电池的掺镓片的衰减(第一年衰减2%,之后每年0.45%)。
因此,HJT电池在其整个生命周期中每W的发电量比双面PERC晶体硅光伏电池高约1.9%–2.9%。
IBC
IBC(交叉背接触)–交叉背接触电池技术。P/N结、衬底的接触电极和发射区域以叉指形状形成在晶体硅光伏电池的背面。中国有十大IBC太阳能电池制造商。
核心技术:如何在晶体硅光伏电池背面制备具有良好质量和叉指间距的p区和n区。通过在电池背面印刷含有硼的叉指扩散掩模层,掩模层上的硼扩散到N型衬底中以形成p 区域,而没有掩模层的区域被磷扩散以形成N 区域。
前表面由金字塔纹理制成以增强光吸收,并且前表面场(FSF)形成在前表面上。使用离子注入技术可以获得均匀性好、结深度准确可控的p区和n区。
电池的正面没有网格线屏蔽,这可以消除金属电极的遮光电流损失,最大限度地利用入射光子,与传统太阳能电池相比,短路电流增加约7%。
由于背接触结构,不必考虑网格线屏蔽问题,并且可以适当地加宽网格线比例,从而减小串联电阻并具有高填充系数;它可以优化表面钝化和表面俘获结构的设计,获得较低的前表面复合率和表面反射,从而改善Voc和Jsc。
外形美观,特别适合光伏建筑一体化;然而,IBC晶体硅光伏电池的成本相对较高,尚未工业化。IBC的制造过程很复杂。IBC电池的成本几乎是传统电池的两倍,因为重复使用了掩模和光刻等半导体技术。
P-IBC
隆基公司问世后,P-IBC晶体硅光伏电池技术开始受到更多关注。隆基的P-IBC晶体硅光伏电池技术是基于P型硅片的HPBC。事实上,TNO早在16-17年就公开了P型IBC结构。P-IBC增加了一个LPCVD,其他的与PERC兼容。
激光有点不同,90%兼容。P-IBC背结结构在效率上具有优势。目前仍偏向单边,双面率不足50%。它定位为织物产品。P-IBC的机会成本接近PERC,效率为24.5%-25%,成本差距为1-3美分/W。