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【深度】IBC、HIT、PERL高效率太陽能電池的發展現狀與趨勢

2018年11月12日,由OFweek中國高科技行業門戶主辦、OFweek太陽能光伏網承辦的第九屆“OFweek 2018中國太陽能光伏高峰論壇”在深圳隆重舉行。論壇邀請了行業權威專家為現場觀眾奉獻了多場高水平演講,演講內容涵蓋了高效太陽能電池新技術、AI+光伏、平價上網新路徑、逆變器解決方案、智能運維等行業熱點話題。

華中科技大學教授博導曾祥斌先生擔任大會主持并為本次論壇帶來主題為《高效率太陽能電池的發展現狀與趨勢》的精彩演講。

華中科技大學教授博導曾祥斌

曾祥斌表示,近年來光伏產業發展迅速,2011-2016年全球增量中光伏發電增量已超四分之一,預測2014-2022年間光伏發電增量占總增量的三分之一以上。目前光伏發電在全球發電總量中占比1%,發展空間巨大。而經過60年的努力,硅基電池效率普遍高于20%,最高達到26.6%,已經接近S-Q理論極限。

在降本增效大趨勢下,發展高效率電池成為了行業的當務之急。在演講中,曾祥斌教授為現場觀眾分析闡述了幾種常見的高效率晶體硅太陽能電池的發展及趨勢,包括IBC電池、HIT電池、PERL電池。

一、IBC電池

IBC電池(全背電極接觸晶硅光伏電池)是將正負兩極金屬接觸均移到電池片背面的技術,使面朝太陽的電池片正面呈全黑色,完全看不到多數光伏電池正面呈現的金屬線。這不僅為使用者帶來更多有效發電面積,也有利于提升發電效率,外觀上也更加美觀

工藝及特點

從工藝制程來看,IBC電池的工藝流程比傳統太陽能電池復雜很多。IBC的關鍵工藝在于在電池背面形成交叉排列的p+區和n+區,以及在上面形成金屬化接觸。因此,IBC電池的制作需要采取局部摻雜法,比如利用光刻或者激光形成所需要的圖案,然后采取兩步單獨的擴散過程來形成p型區和n型區。第二個關鍵工藝在于絲網印刷的對準精度問題和印刷重復性問題,因此對電池背面圖案和柵線的設計要求非常高,必須在工藝可靠性和電池效率之間找出平衡點。

目前,Sunpower研發的第三代IBC電池最高效率已經達到25%。應用層選擇性激光工藝來制造POLO-IBC電池,功率轉換效率已經達到26.1%,這是P型晶體硅太陽能電池的世界紀錄效率。

產業趨勢

IBC電池P-N結和電極全部在背面,完全消除了前表面柵線的遮光,量產平均效率可達23%。但IBC電池對硅片質量要求高,且制程相對復雜,因此成本高昂。使用工業化技術例如絲網印刷、管式擴散或離子注入來降低IBC電池成本。

IBC電池成本是普通電池成本的2倍左右,這制約了IBC電池的大規模應用。隨著中國一線光伏制造商的進入,以及新型工藝和新型材料的開發,IBC電池將沿著提高電池轉換效率,降低電池制造成本的方向繼續向前發展。IBC太陽電池的商業化應用和推廣,有著廣泛的前景。

產能產量方面,國家電投集團太陽能電力有限公司西寧公司200兆瓦N型IBC電池及組件項目為中國首條量產規模IBC電池及組件生產線,2020年初投產后,將成為國內第一條電池轉換效率大于23%的IBC量產示范線,組件功率達到330瓦(60片)。

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