准全向、薄片化！未来太阳能电池发展方向

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沈文忠教授给人一贯的印象是，温文尔雅，处变不惊。但是只要是讲到异质结以及未来高效晶硅太阳能电池技术的方向时，无意中显露出来的除了严谨的学术态度以外，还有 “无处安放”的热血澎湃。

异质结电子技术，是一个有前途的技术

“异质结电子技术，是一个有前途的技术”2018年9月份沈教授在第十三届亚洲光伏创新合作论坛暨展览会上说到。为什么呢？沈教授表示：异质结现在的起点效率是23%，下一步的发展计划是25%、27%，再过两三年或者三五年的目标是超过30%；而且其技术工艺路线比传统电池短了两步，只有四个步骤；在双面组件的主流下，异质结天然的双面性更是锦上添花，异质结电池95%的双面率是没有问题，甚至有公司现在可以做到98%，正面和背面差不多，这样的特性决定了异质结可以做成最高效最先进的组件。其实早在2014年，沈教授就和其博士写了一本书《晶硅异质结太阳能电池物理器件》，至今仍是异质结研发工作者的必读之物。

在2019年1月份的第四届光伏产业链创新合作高峰论坛上，沈教授再次提到了异质结技术。不过这次和以往有些不同，撇去异质结电池的常规优点，从未来高效电池的发展方向说起：

双面加跟踪的标配，暗藏BUG 

近年来所有的大型电站都集中在领跑者基地建设中，双面电池占50%以上的份额，而双面加跟踪成了标配。但是其成本并不适用于普遍推广，而且加了跟踪系统以后对占地空间也要求更大。虽然增加了7%—10%的发电输出，但是相应增加的成本也是不容小觑，利用土地面积也增加了很多，再加上光伏未来更主要的是在东部地区，东部市场的应用。而这样的搭配在屋顶分布式应用场景中几乎是不可能的，沈教授在报告中谈到。

准全向电池结构，发电量提升1.5—2.5%

由于上述方案的一些缺陷，沈教授提出：有没有可能做一种电池，这种电池不用跟踪但是起到类似跟踪的作用，也就是入射光角度的变化对电池组件性能的依赖性比较小，这是我们探索的方向。第二个是铺在一定的角度上，也能在一天当中起到很好的作用，这就是对光向依赖性很小的准全向的一个电池结构。

沈教授讲到，“早在2011年就发表了所谓准全向电池的概念，在当时黑硅的概念还没有，那时候电池很黑，但是电池的性能很差，电池上面没有额外的能力，一根纳米线就能起到很好的减缓性，是1%以下。做黑硅电池反射没有做钝化膜的话，也要10%以上，这完全可以做到。但是钝化性能很差，电机性能很差，所以整个的电池性能是很差的。但是我们又另外发现一个现象，随着入射角度AY的变化，它的反射性减少是很弱的，这给我们很大的启发，所谓的准全向的概念，当时就有这样一个概念，但是没有深入研究。”

后续研发出一个非常简单的方法，跟黑硅工艺是类似的，比黑硅工艺还要简单，大致分为两个步骤，一是沉积银，第二步骤是在碱当中的腐蚀。并于2015年在产线上做了一些实验，在实际应用中发现，就上海地区分了春夏秋冬4个典型的时间，虽然电池效率性能下降，但是发电量提升1.5—2.5%。 

另外这个结构非常好，还可以在单晶上面做倒金字塔，是非常成熟的技术，只是增加了一步，就可以把倒金字塔用非常简单的和黑硅工艺类似的工艺做出来。从中可以看到全向性，角度也是70度左右开始下降，这让一天当中的发电量有所保证。

异质结加持全向性电池，效率再提高!

上述结构在异质结当中也是可以实现的，同时发表了相关的文章，说明了技术的可行性，包括以铜栅线来替代银栅线的工作。而且异质结加持之后的电池双面率是95%左右，是三种双面电峰最高效率的一组，也在泰兴的中试做产业化推进。 　　

3月份的数据是22.6%，12月份的数据平均是22.9%，这基本上是达到异质结23%左右的非常高的量产水平，甚至是160MW满产。

异质结是非常好的下一阶段薄片化的趋势

全向性电池结构还可以用在薄片化上面，这也是下一步晶硅电池的发展趋势。和多晶相比而言，单晶如果不用异质结，薄片化的优势就无法体现。但是单晶做异质结一百微米，一百微米的数据还是能够保证100%的份额，那么更薄呢？

沈教授讲到：“我们做了探索，用纳米绒面的工艺，我们把硅片减薄到30微米左右，30微米所做的绒面。我们加了纳米绒面以后，吸收已经可以达到极限，可以达到40毫安每平方米左右，这就是30微米的硅片已经足够吸收所有的太阳光。这是大家可以看到的，把硅片减到100、减到20微米过程中，只要保持一定好的钝化效果，表面负荷数降到10以下的话，所有的异质结表面都是1—10之间，我们做下来的结果是9左右，还是非常不错的。所以我们把电池用到上面去，最近我们做了一个37微米的硅片上面的电池，大家可以看到我们做了微米和纳米的绒面，它的性能体现出非常好的全向性，对角度的依赖性是非常小的，当然这是结合了铜金属化的工艺一起来做，异质结是非常好的下一阶段薄片化的趋势。”

沈文忠教授带领的团队在高效电池研发的路上从未停止过脚步，随着近几年“提质增效”的需求度越来越高，沈文忠教授对异质结先进技术的研究进程和成果也影响着行业高效电池的发展速度和发展方向！

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