【前沿】N型PERT雙面太陽能電池及其產業化進展

2021-01-10 OFweek維科網

　　基於nPERT雙面電池的雙玻組件，由於電池具備雙面發電的特點，採用雙面透光玻璃可實現雙面發電的功能，將人們對光伏組件的可靠性要求與發電量需求完美的整合解決：

　　（1）發電量高：nPERT電池具有20%以上的單面轉換效率，製備的雙玻組件正面功率達280W以上，結合不同的雙面光照條件，可實現10%~30%的發電量增益（可採用廉價背面反射材料，大幅提升組件發電量），如圖4所示；

　　圖4 不同反射條件nPERT雙玻組件發電量增益

　　（2）弱光相應好：由於nPERT電池本身具有長波響應好的特點，結合雙玻組件雙面受光條件，可在早晨和傍晚實現發電量的增益，下圖為三組光伏陣列單日的發電量跟蹤曲線，將nPERT雙玻組件在兩種不同反射條件下與常規P型單晶進行比較，可見在早晚兩個時段，nPERT雙玻組件有更好的弱光發電量保證。

　　圖5 nPERT雙玻組件與常規組件單日發電量跟蹤

　　（2）質量可靠性高：玻璃的透水率幾乎為零，不需要考慮水汽進入組件誘發EVA膠膜水解的問題，降低蝸牛紋發生的概率。玻璃的耐候性、耐腐蝕性強，耐磨性也非常好，也解決了組件在野外的耐風沙問題。雙玻組件不需要鋁框，除非在玻璃表面有大量露珠的情況外，沒有鋁框使導致PID發生的電場無法建立，其大大降低了發生PID衰減的可能性。

　　N-PERT雙面電池產業化技術關鍵

　　nPERT雙面電池的工藝流程比常規電池工藝略為複雜，其中產業化的關鍵技術有兩個，一個是雙面摻雜技術，另一個是雙面鈍化技術。

　　目前的雙面電池主要是基於正面發射結和背表面場（BSF）的結構，正面硼擴散的方法很多，按硼源的類型來分，有液態BBr3擴散，以及各種用於絲網印刷和旋塗的商品化硼漿，按擴散設備來分主要有管式擴散和鏈式擴散兩種。研究發現，在眾多硼擴散方式中，用氮氣攜帶液態BBr3進行管式擴散的效果較好。與其它方法相比，該方法更有利於避免金屬汙染。採用該擴散方法，矽片有效少子壽命比用其它方法擴散的樣品較高，但硼擴散存在的一個問題是均勻性較難控制。在擴散前期，BBr3反應生成B2O3，後者沉積在矽片表面，並在高溫作用下擴散進入矽基體，這與磷擴散時POCl3先生成P2O5再沉積到矽片表面的過程相類似。不同的是，P2O5在850℃時為氣相，可以均勻沉積在矽片表面。而B2O3的沸點較高，擴散過程中一直處於液相狀態，難以均勻覆蓋在矽片表面，因此擴散均勻性控制難度較大，必須進行嚴格的工藝調控。圖6為典型的硼擴散方阻均勻性差異圖。

　　圖6 硼擴散方阻均勻性示意圖（左至右分別為均勻性差、中、好）

　　背面N+的形成可以有熱擴散的形式也可以用離子注入的形式。若是使用熱擴散的方式，則工藝過程中要用到掩膜工藝，增加了工藝的成本及複雜性。離子注入是一種能夠單面摻雜且均勻性很好的半導體製造工藝，通過調節注入參數和配套的退火工藝可以達到所需要設計的結形及結深，而且可以省去去磷/硼矽玻璃(P/BSG)步驟，簡化了製造工藝。如圖7所示為四種不同工藝下發射結的濃度分布情況[6]：

　　圖7 四種不同注入工藝下的發射極的ECV圖

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