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光伏PERC电池的过去、现在和未来

导读: 值得一提的是,2017年将可能是PERC电池与常规电池的市场份额的转折性的一年。随着PERC电池产能的扩张,常规电池的市场份额将逐步下降。

PERC电池发展历程

PERC电池(Passivated Emitterand Rear Cell)最早起源于上世纪八十年代,1989年由澳洲新南威尔士大学的MartinGreen研究组在AppliedPhysicsLetter首次正式报道了PERC电池结构,当时达到22.8%的实验室电池效率。到了1999年其实验室研究的PERL电池创造了转换效率25%的世界纪录。PERC电池的实验室制备,采用了光刻、蒸镀、热氧钝化、电镀等技术。PERC电池与常规电池最大的区别在背表面介质膜钝化,采用局域金属接触,大大降低被表面复合速度,同时提升了背表面的光反射。

2006年用于对P型PERC电池的背面的钝化的AlOx介质膜的钝化作用引起大家重视,使得PERC电池的产业化成为可能。随后随着沉积AlOx产业化制备技术和设备的成熟,加上激光技术的引入,PERC技术开始逐步走向产业化。2013年前后,开始有厂家导入PERC电池生产线,近几年PERC电池越来越引起行业重视,产能获得快速扩张。2017年全球预计新增产能6.5GW,从现有标准电池线升级2.5GW,预计至2017年底,全球PERC电池产能将达到20GW。

值得一提的是,2017年将可能是PERC电池与常规电池的市场份额的转折性的一年。随着PERC电池产能的扩张,常规电池的市场份额将逐步下降。

PERC电池效率

在短短几年中,PERC电池大面积可量产效率持续攀升,单晶PERC电池产线效率普遍达到21-21.5%,多晶达到20-20.5%左右。工业化大面积单晶PERC和多晶PERC电池的最高转换效率分别达到22.6%(我国常州天合)和21.63%(我国晶科)。

图1全球电池产能预测

PERC电池的技术竞争力吸引了整个产业界的关注,产业化设备、关键材料都在加速开发中。MeyerBurger公司采用PECVD法制备AlOx膜的沉积设备,报道了一种新的正表面氮化硅膜与背面氮化硅与AlOx膜集成在一起的3in1设备,AlOx工艺腔4对微波源,2对朝上镀膜,2对朝下镀膜,SiN工艺腔1,6对微波源,朝下镀膜;SiN工艺腔2,6对微波源,朝上镀SIN工艺腔1、2之间无隔离缓冲腔体,可一次完成正面朝上或正面朝下PERC电池3层镀膜。新设备减少了硅片上下片次数,提高生产效率。理想能源开发出原子层沉积(ALD)法的AlOx膜沉积设备,采用托盘方式传输电池硅片,与其他供应商采用的硅片直接传输方式相比,可以将碎片率降到最低;同时最大程度减少由于碎片造成的停机时间。杜邦等公司开发出针对高效PERC电池的整合金属化解决方案将促进PERC市场快速发展,包括新一代PERC正面银浆PV20X、PV56x系列背面银浆、PV36x系列背面铝浆等,可满足PERC电池低温烧结的需要。武汉帝尔公司积极开发激光在PERC电池中的应用设备,包括激光消融、激光掺杂、激光退火等,如激光掺杂磷技术,以扩散后的PSG层为磷源,利用激光可选择性加热的特性,在电池正表面电极位置进行磷的二次掺杂,形成选择性重掺的n++层。

双面PERC技术

图2单面PERC电池结构

图3双面PERC电池结构

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