光伏PERC電池的過去、現在和未來

2020-11-22 OFweek維科網

PERC電池發展歷程

PERC電池(Passivated Emitterand Rear Cell)最早起源於上世紀八十年代,1989年由澳洲新南威爾斯大學的MartinGreen研究組在AppliedPhysicsLetter首次正式報導了PERC電池結構,當時達到22.8%的實驗室電池效率。到了1999年其實驗室研究的PERL電池創造了轉換效率25%的世界紀錄。PERC電池的實驗室製備,採用了光刻、蒸鍍、熱氧鈍化、電鍍等技術。PERC電池與常規電池最大的區別在背表面介質膜鈍化,採用局域金屬接觸,大大降低被表面複合速度,同時提升了背表面的光反射。

2006年用於對P型PERC電池的背面的鈍化的AlOx介質膜的鈍化作用引起大家重視,使得PERC電池的產業化成為可能。隨後隨著沉積AlOx產業化製備技術和設備的成熟,加上雷射技術的引入,PERC技術開始逐步走向產業化。2013年前後,開始有廠家導入PERC電池生產線,近幾年PERC電池越來越引起行業重視,產能獲得快速擴張。2017年全球預計新增產能6.5GW,從現有標準電池線升級2.5GW,預計至2017年底,全球PERC電池產能將達到20GW。

值得一提的是,2017年將可能是PERC電池與常規電池的市場份額的轉折性的一年。隨著PERC電池產能的擴張,常規電池的市場份額將逐步下降。

PERC電池效率

在短短幾年中,PERC電池大面積可量產效率持續攀升,單晶PERC電池產線效率普遍達到21-21.5%,多晶達到20-20.5%左右。工業化大面積單晶PERC和多晶PERC電池的最高轉換效率分別達到22.6%(我國常州天合)和21.63%(我國晶科)。

圖1全球電池產能預測

PERC電池的技術競爭力吸引了整個產業界的關注,產業化設備、關鍵材料都在加速開發中。MeyerBurger公司採用PECVD法製備AlOx膜的沉積設備,報導了一種新的正表面氮化矽膜與背面氮化矽與AlOx膜集成在一起的3in1設備,AlOx工藝腔4對微波源,2對朝上鍍膜,2對朝下鍍膜,SiN工藝腔1,6對微波源,朝下鍍膜;SiN工藝腔2,6對微波源,朝上鍍SIN工藝腔1、2之間無隔離緩衝腔體,可一次完成正面朝上或正面朝下PERC電池3層鍍膜。新設備減少了矽片上下片次數,提高生產效率。理想能源開發出原子層沉積(ALD)法的AlOx膜沉積設備,採用託盤方式傳輸電池矽片,與其他供應商採用的矽片直接傳輸方式相比,可以將碎片率降到最低;同時最大程度減少由於碎片造成的停機時間。杜邦等公司開發出針對高效PERC電池的整合金屬化解決方案將促進PERC市場快速發展,包括新一代PERC正面銀漿PV20X、PV56x系列背面銀漿、PV36x系列背面鋁漿等,可滿足PERC電池低溫燒結的需要。武漢帝爾公司積極開發雷射在PERC電池中的應用設備,包括雷射消融、雷射摻雜、雷射退火等,如雷射摻雜磷技術,以擴散後的PSG層為磷源,利用雷射可選擇性加熱的特性,在電池正表面電極位置進行磷的二次摻雜,形成選擇性重摻的n++層。

雙面PERC技術

圖2單面PERC電池結構

圖3雙面PERC電池結構

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