CTO专栏|高效太阳能电池的明星---PERC

倪志春 来源:msyz555 编辑:admin CTO高效太阳能电池PERC
随着市场端对高功率的需要不断扩大,PERC电池各工序配套设备、辅料供应商和硅片质量的不断提升,以及电池和组件工艺的不断进步,PERC电池成为各大电池厂家产线升级和扩产新线的首选



文|倪志春  来源|msyz555


作者简介:倪志春,博士,高级工程师,南航产业教授,东南大学研究生导师,苏州腾晖光伏技术有限公司CTO、副总裁,长期从事光伏电池、组件、系统及应用产品的技术研发相关工作。



经过近20年的发展,常规硅材料太阳能电池在硅材料质量、辅材以及工艺方面都获得了持续的提升,目前业内主流光电转换效率平均水平,普通单晶约20.1%,普通多晶18.7%-19.1%。单晶PERC电池21.3-21.8%.
不过,这还与世界最高纪录相差很大——2017年日本KANEKA公司的Yoshikawa等人以一种基于叉指背接触(IBC)技术和异质结钝化技术(HIT)的新型叉指背接触异质晶硅太阳能单晶电池(HBC)实现了26.6%的光转化效率;弗劳恩霍夫太阳能系统研究所(ISE)使用等离子表面制绒技术以及隧道氧化层钝化接触(TOPCon)技术,实现多晶转换效率达22.3%。
上述世界效率纪录的实现,都使用区别于常规晶体硅电池制造技术的技术,总结下来,提高晶体硅太阳能电池转换效率主要有以下三个方向:
(1)提高光学利用率
优化电池片表面陷光结构以及减反射膜,减少正面金属遮挡,甚至转移至背面形成IBC结构来减少入射光的损失;背面进行平整化处理,增加背反射层将透射光重新反射入硅片表面形成二次反射从而增加光学吸收;设计双面电池结构,增加背面入射光,实现更大的光学吸收利用;
(2)减少内部损失
内部损失包括光生载流子的复合损失以及二极管结构的串并联损失。可以通过使用高质量的硅材料(低缺陷,高少子寿命)来减少体内的复合,同时采用高质量的表面钝化技术(钝化技术包括饱和悬挂键和缺陷的化学钝化以及聚集正/负电荷形成的场效应钝化,见图1)来减少电池体内以及表面的复合。配合优化的扩散工艺,结合先进的SE工艺以及金属化工艺来降低接触电阻和栅线电阻,增大并联电阻,减少电流的损耗;


图1. 晶体硅太阳电池的钝化技术(图片来源Taiyang News 2017)
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