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"炙手可熱"的PERC電池技術(shù)研發(fā)背后: 材料是關(guān)鍵

核心提示:高效電池技術(shù)趨于多樣化,直接影響了其上游原材料的供應(yīng)格局,導(dǎo)電漿料作為提高太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換效率和光伏組件功率的重要材料,其對(duì)太陽(yáng)能電池效率的提升起著至關(guān)重要的作用。
   仔細(xì)觀察近幾年太陽(yáng)電池光電轉(zhuǎn)換效率的變化,會(huì)發(fā)現(xiàn)兩個(gè)特點(diǎn),其一,電池轉(zhuǎn)換效率平均約以0.3%/年的提升速度向前發(fā)展,此類(lèi)情況主要集中于一線(xiàn)大廠之間,受制于技術(shù)瓶頸與研發(fā)投資,二三線(xiàn)電池生產(chǎn)商在高效電池開(kāi)發(fā)方面難以獲得進(jìn)一步提升。

  "炙手可熱"的PERC電池技術(shù)研發(fā)背后: 材料是關(guān)鍵
 
  其二,高效高質(zhì)電池技術(shù)路線(xiàn)逐漸多樣化。以晶澳、天合、晶科、尚德、隆基樂(lè)葉、愛(ài)康、晉能、中來(lái)股份、韓華、SunPower、京瓷、夏普等為代表的國(guó)內(nèi)外光伏制造商各自研究高效電池技術(shù),如鈍化發(fā)射極和背表面(PERC)、發(fā)射極鈍化和全背面擴(kuò)散(PERT)、金屬穿孔卷繞(MWT)、具有本征非晶層的異質(zhì)結(jié)(HIT)、交指式背接觸(IBC)等,逐漸形成不同的技術(shù)流派。
  
  高效電池技術(shù)趨于多樣化,直接影響了其上游原材料的供應(yīng)格局,導(dǎo)電漿料作為提高太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換效率和光伏組件功率的重要材料,其對(duì)太陽(yáng)能電池效率的提升起著至關(guān)重要的作用。近幾年,以杜邦為代表的金屬導(dǎo)電漿料供應(yīng)商緊跟電池制造商的節(jié)奏,開(kāi)發(fā)與其高效電池技術(shù)相匹配的導(dǎo)電漿料。
  
  PERC電池實(shí)現(xiàn)商業(yè)化突破,漿料是提效關(guān)鍵點(diǎn)
  
  雖然存在不同的高效電池技術(shù)路線(xiàn),但對(duì)這一階段欲擴(kuò)產(chǎn)的光伏廠商而言,都需考慮一個(gè)問(wèn)題:是沿用傳統(tǒng)產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行技術(shù)升級(jí)還是技術(shù)革新。在各種高效電池技術(shù)中,PERC電池具有明顯的性能/成本優(yōu)勢(shì),它能與現(xiàn)有電池、組件的產(chǎn)能良好兼容,同時(shí)獲得1%左右的效率提升,成為首支獲得大規(guī)模商業(yè)化突破的高效電池技術(shù)。
  
  目前PERC電池產(chǎn)能超過(guò)13.4GW,據(jù)亞化咨詢(xún)統(tǒng)計(jì),2017年全球PERC電池產(chǎn)能將達(dá)25GW。效率方面,一線(xiàn)廠商生產(chǎn)的多晶PERC電池的產(chǎn)線(xiàn)效率達(dá)到19.5%,單晶PERC產(chǎn)線(xiàn)平均效率處在21%水平,其中最高效率已達(dá)21.6%。
  
  “單晶PERC產(chǎn)品兼具成本與性能優(yōu)勢(shì),是目前最具競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品,未來(lái)還存在很多的效率增長(zhǎng)空間。”中科院電工研究所太陽(yáng)電池技術(shù)研究部主任王文靜研究員說(shuō)道,PERC電池的效率提升與導(dǎo)電漿料有著密切關(guān)系,合適的漿料選擇能最大化的發(fā)揮PERC這一新型電池結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì),使其效率最大化。
  
  隨著PERC電池的快速發(fā)展,市場(chǎng)對(duì)PERC電池專(zhuān)用金屬導(dǎo)電漿料的需求越來(lái)越強(qiáng)烈。為了配合PERC電池對(duì)漿料的特殊需求,漿料供應(yīng)商開(kāi)發(fā)了一系列PERC電池專(zhuān)用漿料,如PERC正面低溫銀漿、背面鋁漿、PERC+背面燒穿銀漿等。
  
  “PERC電池進(jìn)一步提效的關(guān)鍵技術(shù)包括,一是PERC相關(guān)的設(shè)備和工藝的優(yōu)化,使用更低復(fù)合的正面發(fā)射極結(jié)構(gòu)(比如更低表面濃度的擴(kuò)散方式);二是跟硅片的質(zhì)量相關(guān),比如少子壽命的提高;三是跟漿料相關(guān),匹配有優(yōu)異的接觸能力和超細(xì)線(xiàn)印刷的正面,摻雜鋁漿用作背面導(dǎo)電等。”杜邦公司技術(shù)經(jīng)理曹千表示,針對(duì)PERC這一新型電池結(jié)構(gòu),杜邦™Solamet®開(kāi)發(fā)了一整套PERC專(zhuān)用的整合金屬化解決方案,其中包括新一代PERC正面銀漿PV20A、PV56x系列背面銀漿、和PV36x系列背面鋁漿。
  
  曹千進(jìn)一步解釋?zhuān)鏉{料可進(jìn)一步助力PERC效率的提升,假如正面柵線(xiàn)寬度縮窄10um的話(huà),大概可以帶來(lái)0.1%左右的效率增益;除了柵線(xiàn)寬度外,進(jìn)一步降低漿料和硅片的接觸電阻也可以帶來(lái)0.1%的效率增益,如果漿料可以在較低的表面濃度實(shí)現(xiàn)比較好的接觸,正面發(fā)射極就有空間往低參雜高方阻方向優(yōu)化,從而實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步效率的增益。
  
  簡(jiǎn)而言之,正面的主要優(yōu)化方向:細(xì)線(xiàn)印刷,Ag-Si接觸,控制發(fā)射極復(fù)合,這也是PV20A相比上一代正面銀漿料的優(yōu)化方向。杜邦新一代PERC正銀漿料PV20A可以在更低燒結(jié)溫度下形成良好的接觸,從而減少背面空洞的形成和對(duì)鈍化層的損壞,與常規(guī)正銀相比,新一代PERC正銀效率提升可超過(guò)0.1%。
  
  2017年6月,廣東愛(ài)康旗下浙江愛(ài)旭宣布與杜邦合作,其單晶PERC電池轉(zhuǎn)換效率沖破21.5%,采用的是杜邦™Solamet®PV20A正銀漿料。
  
  除了正面銀漿的定制改進(jìn),PERC電池對(duì)背面導(dǎo)電鋁漿也有更高的要求。由于PERC電池的燒結(jié)溫度低于常規(guī)電池的燒結(jié)溫度,在更低的燒結(jié)溫度下,常規(guī)背銀出現(xiàn)接觸電阻變大,從而導(dǎo)致光電轉(zhuǎn)化效率降低。
  
  “為了幫助電池企業(yè)解決難題,杜邦™Solamet®開(kāi)發(fā)了PV36x系列背面鋁漿,除了其優(yōu)異的電性能,同樣表現(xiàn)出優(yōu)異的物理性能,光滑的燒結(jié)表面、不掉粉,低于200um的低翹曲度,具有良好的熱水試驗(yàn)結(jié)果,提供長(zhǎng)期可靠的老化性能。”曹千說(shuō)道。
  
  導(dǎo)電漿料是除了硅片之外,對(duì)成本及效率均產(chǎn)生影響的原材料,在高效電池技術(shù)研發(fā)中占據(jù)重要地位,因此,漿料的選擇對(duì)電池生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō)有深遠(yuǎn)影響,選擇可靠的漿料供應(yīng)商有利于降低失效風(fēng)險(xiǎn)、提高投資回報(bào)。

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