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技术路线分析:N-PERT、N-HIT 和P-PERC等双面太阳电池

李正平 沈文忠 光伏领跑者创新论坛 2022-05-20

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本文将介绍N-PERT、N-HIT 和P-PERC 三种当前主流晶硅双面太阳电池技术。


在上文——N-PERT、N-HIT 和P-PERC三种晶硅双面太阳电池技术全解点击即可查看上文)中,我们提到了晶硅双面太阳电池技术之一——N-HIT技术,想必读者对其有了一定的认识,那么今天,为各位带来P-PERC双面太阳电池,希望对各位有所借鉴意义。


P-PERC 双面太阳电池


由于氧化铝钝化技术的发展,最近在P 型硅太阳电池领域,普遍受到重视的是PERC太阳电池。


PERC 太阳电池与常规晶硅电池的区别是在背面增加了介质钝化层,涉及增加的工艺有沉积背钝化膜和激光开孔以形成局域金属—硅接触,这样做的效果是大大降低背表面复合速度,同时提升了背表面的光反射。经过这些改进,目前P 型单晶硅PERC 电池产线效率普遍达到21%~21.5%


随着光伏行业对发电量的追求,双面太阳电池技术受到关注,PERC电池也可以实现双面发电。图5是PERC单面与PERC 双面太阳电池的结构示意图的比较。

从图中可见,P-PERC双面电池仅需在背面的激光开孔处丝网印刷铝浆并烧结形成铝栅线,代替PERC单面电池的全背面铝接触。通过少量技术改变,在基本不增加成本的基础上,PERC 电池即可实现双面发电,双面P-PERC成为行业新热点。


其优势包括:可双面发电、降低铝浆用量、弯折率降低、与现有PERC 生产线兼容、可采用单晶硅或多晶硅作为基体,成本优势显著。


缺点是工艺要求特殊、背面印刷精度较单面PERC 电池的要求略高、对铝浆有更高的要求。


PERC 双面太阳电池的制造工艺与PERC 单面电池基本类似,主要的区别在于背面的丝网印刷工艺。目前有两种技术方案可以实现P-PERC 双面电池:


(1)采用烧穿铝浆方案,该方案的优点是无需激光开孔步骤,缺点是烧穿铝浆目前只对单层Al2O3具有较好的穿透性(图a),在封装时还需要配合高反射的封装材料。这种方案的典型代表是荷兰ECN 的 Jasmine 电池,该电池正面效率能达到20%,双面率可以达~70%。

(2)在目前 PERC 单面电池工艺基础上,不增加任何设备,将全铝背场调整为局部铝栅线结构(图b),优点是局部背场厚度增加可提高开路电压,缺点是丝网印刷需要精确对准。目前该方案电池正面效率能达到 21.5% ,双面率能达到~ 80%。

为进一步理解 PERC 双面电池的优势,表1中将 PERC 双面与 PERC 单面电池的性能进行比较。从表中可见,PERC 双面电池的正面性能与PERC 单面电池比较,基本没受到影响,反而开路电压有所提高。同时,PERC 双面电池的局部铝接触仅占电池背面面积的14.2%,相应的铝浆消耗量大大减少,十分有利于降低成本。


近期发展P-PERC 双面太阳电池,提升电池双面率的改进方向是:


(1)优化背面栅线的导电性和高宽比,提高P-PERC 双面电池的效率;


(2)优化背面Al2O3/SiNx 组合钝化膜的厚度,进一步提升性能;


(3)提高材料少子寿命,提升P-PERC 双面电池的性能。未来P-PERC 双面太阳电池将结合选择性发射极(SE)技术、背面局部掺硼形成Al-B 背表面场等, 进一步改善正面的结构和背面的钝化来提升效率。


结语


N-PERT、N-HIT 和P-PERC 三种当前主流晶硅双面太阳电池技术就介绍到这里,欢迎各位读者提问思考。


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