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【2017PVCEC】詳解N型高效電池:機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存——英利集團(tuán)宋登元

2017-10-17 17:57:49 PVCEC   點(diǎn)擊量: 評論 (0)
2017年10月17日-19日,2017中國光伏大會暨展覽會(PVCEC2017)在北京隆重召開。英利集團(tuán)有限公司CTO宋登元在光伏熱點(diǎn)專題研討會上發(fā)表了題為N型高效電池:機(jī)遇與挑戰(zhàn)的主旨演講。以下為發(fā)言實(shí)錄:宋登元:大家下午
2017年10月17日-19日,2017中國光伏大會暨展覽會(PVCEC2017)在北京隆重召開。英利集團(tuán)有限公司CTO宋登元在光伏熱點(diǎn)專題研討會上發(fā)表了題為“N型高效電池:機(jī)遇與挑戰(zhàn)”的主旨演講。
 
 
以下為發(fā)言實(shí)錄:
 
宋登元:大家下午好。
 
我們說到N型電池,從歷史上來說,從1940年,實(shí)際上沒有專注于N型P型,當(dāng)年的年代提高效率為目標(biāo)。我們來探索太陽能電池的科學(xué)問題,因?yàn)楫?dāng)時效率非常低,從1940年開始也就1%左右,我們看,這時候用的P型,因?yàn)楫?dāng)時的半導(dǎo)體材料,夠開始型要容易一些,后來我們開始用N型了,我們要用在空間上,當(dāng)時60年代,衛(wèi)星已經(jīng)開始發(fā)展,所以要在衛(wèi)星上提升效率,發(fā)現(xiàn)N型效率一下就做上去了,我們看就開始做,一直到60年代末。
 
后來又開始P型,又發(fā)現(xiàn)N型在空間應(yīng)用現(xiàn)一些,主要高空的一些高能粒子,這時候發(fā)現(xiàn)N型它抗粒子能力比P型強(qiáng),所以在空間,又開始研究P型,所以看,一直到目前就是說到上個世紀(jì)末的石油危機(jī),所以大家就是說開始從空間轉(zhuǎn)向陸地的時候,在這個年代從那個2000年開始之后,就開始逐漸空間到陸地上使。一直在研發(fā)當(dāng)中都用的P型,拿來做就好。又開始P型開始大規(guī)模生產(chǎn),大家熟悉的,為什么現(xiàn)在P型占到90%,實(shí)際上就是一種慣性。但是隨著品質(zhì)的提高,效率的提升,發(fā)現(xiàn)P型它是便宜,但是往高效走,比較麻煩,所以現(xiàn)在又開始實(shí)驗(yàn)室就是說有幾種高效電池,比較公認(rèn)的,異質(zhì)結(jié)加IBC。
 
還有就是說單純的HIT,剛才像楊總介紹的,也是用的N型硅。另外所謂N-PERT電池,也是N型硅,將來從事實(shí)上目前的看,基本成為發(fā)展的貴校,當(dāng)然25的效率也有P型硅的,但是從總的趨勢來看,要上25的效率,N型硅相對是一個方向。
 
說到N型硅和P型硅,它是天生帶來的,材料上的優(yōu)勢。P型現(xiàn)在有衰減,主要因?yàn)橛肅Z,它很難用坩堝把氧去除掉,所以17到18次方的氧。氧是一種間隙原子,氧的間隙就會流動到硼這,我們看圖,畫紅全的地方,一個就是說光照,光溶度的照,你看它的效率壽命會下降。所以不論我這個材料,只要是硼攙雜的有氧,它就會形成一個衰減。但是不是說所有的攙雜,三種元素?cái)v雜,都會形成衰減,這些攙雜比較難所以現(xiàn)在盡管有加攙雜的材料,但是工業(yè)化生產(chǎn)上還是費(fèi)勁,分離太小。
 
N型就沒有,因?yàn)镹型從根上來講,我是零攙雜,就沒有這些問題。抗外來的雜質(zhì)。半導(dǎo)體常見的雜質(zhì)就是金屬雜質(zhì)。
 
N型硅同樣是1013次方的鐵的攙雜,我們看P型衰減就非常厲害。P型衰減從1300左右降到0.8,N型從1100降到100,盡管都下降,但N型的抗雜質(zhì)能力非常強(qiáng)。導(dǎo)電電阻率都有下降,但是P型下降的多。你在工業(yè)生產(chǎn)中,用N型有一些沾污,它對硅電池的效率下降了,并不是非常敏感。
 
N型的缺點(diǎn)。常規(guī)的P型常用的單化硅就不行了,表面引起了反行,導(dǎo)致效率下降,硼擴(kuò)散相對難一些,需要高溫。問越高不僅耗能,對半導(dǎo)體的熱誘導(dǎo)是不太好的東西,溫度高會生成一些缺陷。
 
磷的分凝系數(shù)小。
 
下面看N-PERT技術(shù)。N型它的電池有很多種類,我們剛才說第一個效率圖,高效率的有異質(zhì)結(jié),還有未接觸電池,對簡單的一種所謂的N-PERT,這主要是使用規(guī)劃生產(chǎn),它比較便宜,所以應(yīng)利剛才也介紹,對于N型硅從2009年開始,當(dāng)時大家都在P型,還沒有意識到N型的發(fā)展方向,這是我們產(chǎn)業(yè)化的增長趨勢。任何事情特別是做科研的,一定要從基礎(chǔ)做起才有積累。
 
從2009年到2010年,第一條生產(chǎn)是18.5%當(dāng)時的P型是不到18%,選擇性也在17.8左右,18.5%也比較高,現(xiàn)在我們多晶硅也做這種水平。這種電池就是說能兼容,它兼容P型的一個工藝,通過我們的常規(guī)的磷擴(kuò)散硼擴(kuò)散。由于磷備廠及所以它天生的可以做成雙面電池。還有一個特點(diǎn),雙面電池比較多,現(xiàn)在N-PERT也可以做雙面。N型,你背面可以做背面凈光,壽命一定要高到程度,否則背面凈光也沒有用。背面的小序比較低,正面和背面的效率比比較低。N型現(xiàn)在可以做到0.9沒有問題,但是N-PERT做雙面的話,做到0.7就非常費(fèi)勁了,不是技術(shù)問題,而是材料本身問題。
 
這是N-PERC一個工藝,應(yīng)利開發(fā)兩代工藝,一個是常規(guī)熊貓,一個是粒子注入。做雙面的話,必須背面兩次擴(kuò)散,你正面硼形成之后,你背面就是磷,二代就后面用粒子注入,我后面就做備場,它效率就相對高。
 
這是一個生產(chǎn)效率,我也沒有更新,這是去年的圖,大概現(xiàn)在高0.5左右,但是趨勢不一樣。背面場做的好可以說它效率分布非常窄,它的背面比較高。
 
挑戰(zhàn)是什么?所有的N型電池包括HIT,剛才說的分層系數(shù)問題。第二個原因因?yàn)橛昧可伲蠹抑繬型電池,這么一個市場,很多這種硅片廠不愿意投入太的精力,他對一些個N型電池進(jìn)行公關(guān),這樣的話相對市場售價高一些,但是這些不是不可以解決的。
 
第二個工藝和材料。我們看它需要做備場和擴(kuò)散。雙面電池需要用的銀漿多,為了提高背面的效率,N-PERT背面也是用的煙,這樣的話兩頭都用銀,銀的成本比較高。來用還有擴(kuò)散氣體,B,Br。
 
這幾個問題不是不可解決,硅片工藝都可以優(yōu)化,來把它增加部分,降到一個合理的水平。另外由于高的發(fā)電量,我們可以通過發(fā)電量的增益,來彌補(bǔ)客觀成本的增加。
 
說到雙面電池,現(xiàn)在非常熱,今天我們在展會上,雙面電池炒的非常熱。N-PERT可以做雙面,實(shí)際上就是說,從工藝步驟來說,兩個差不多,P型,N-PERC是在普通的電池香上增加了激光滑槽,增加了它衰減的處理。N型它也是增加兩步,從工藝步驟來說一樣的。
 
所以從這個你要兩種做雙面電池,從目前的效率比上來說P型肯定做不過N型,天生決定的。
 
它的成本,如果我們用100%,N-PERT現(xiàn)在成本高一些,三個方面,一個是硅材料,增加5%,N-PERT背面用鋁,增加的更多。另外設(shè)備小眾就貴一些,設(shè)備上要差一些。
 
降低的方案,背發(fā)射級技術(shù),都可以降低銀耗量。
 
下面的技術(shù)路線,N-PERT目前21%左右有很大的提升空間,包括新型渡化技術(shù),它的發(fā)展有很大的空間。
 
從投資來說,在電站上,如果我提升10%的發(fā)電量,在其他條件一樣的情況下,和單面來比,現(xiàn)在雙面的要比單面的貴20%左右,大概的價格,現(xiàn)在可能更低一些,15%。如果這種情況下,從收益上來說,如果我電站其他完全是一樣的,由于背面的收益呢,N型單面是創(chuàng)面劃算。應(yīng)利也是做了一個領(lǐng)跑者,我國第一個領(lǐng)跑者,山西大同,去年6月份,已經(jīng)一年的數(shù)據(jù)。通過數(shù)據(jù)來說,發(fā)電量有一個提高個,15%到20%左右。另外驗(yàn)證了它長期有可靠性,因?yàn)楫吘筃型它衰減比較少,長期來說它發(fā)電量比較穩(wěn)定。
 
目前市場比較小,國家能夠支持一些配額,專項(xiàng),研究,以及標(biāo)準(zhǔn),特別是標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)在也做的特別熱。我們在做國標(biāo),三類標(biāo)準(zhǔn),都是在雙面的檢測標(biāo)準(zhǔn),同時檢測機(jī)構(gòu),他們也在牽頭做檢測,如何正確的評價N型雙面,包括P型雙面,這些配套之后,N型雙面,N-PERC會有一個非常好的發(fā)展。謝謝。
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責(zé)任編輯:lixin

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