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【深度】IBC、HIT、PERL高效率太阳能电池的发展现状与趋势

导读: 在降本增效大趋势下,发展高效率电池成为了行业的当务之急。在演讲中,曾祥斌教授为现场观众分析阐述了几种常见的高效率晶体硅太阳能电池的发展及趋势,包括IBC电池、HIT电池、PERL电池。

2018年11月12日,由OFweek中国高科技行业门户主办、OFweek太阳能光伏网承办的第九届“OFweek 2018中国太阳能光伏高峰论坛”在深圳隆重举行。论坛邀请了行业权威专家为现场观众奉献了多场高水平演讲,演讲内容涵盖了高效太阳能电池新技术、AI+光伏、平价上网新路径、逆变器解决方案、智能运维等行业热点话题。

华中科技大学教授博导曾祥斌先生担任大会主持并为本次论坛带来主题为《高效率太阳能电池的发展现状与趋势》的精彩演讲。

华中科技大学教授博导曾祥斌

曾祥斌表示,近年来光伏产业发展迅速,2011-2016年全球增量中光伏发电增量已超四分之一,预测2014-2022年间光伏发电增量占总增量的三分之一以上。目前光伏发电在全球发电总量中占比1%,发展空间巨大。而经过60年的努力,硅基电池效率普遍高于20%,最高达到26.6%,已经接近S-Q理论极限。

在降本增效大趋势下,发展高效率电池成为了行业的当务之急。在演讲中,曾祥斌教授为现场观众分析阐述了几种常见的高效率晶体硅太阳能电池的发展及趋势,包括IBC电池、HIT电池、PERL电池。

一、IBC电池

IBC电池(全背电极接触晶硅光伏电池)是将正负两极金属接触均移到电池片背面的技术,使面朝太阳的电池片正面呈全黑色,完全看不到多数光伏电池正面呈现的金属线。这不仅为使用者带来更多有效发电面积,也有利于提升发电效率,外观上也更加美观

工艺及特点

从工艺制程来看,IBC电池的工艺流程比传统太阳能电池复杂很多。IBC的关键工艺在于在电池背面形成交叉排列的p+区和n+区,以及在上面形成金属化接触。因此,IBC电池的制作需要采取局部掺杂法,比如利用光刻或者激光形成所需要的图案,然后采取两步单独的扩散过程来形成p型区和n型区。第二个关键工艺在于丝网印刷的对准精度问题和印刷重复性问题,因此对电池背面图案和栅线的设计要求非常高,必须在工艺可靠性和电池效率之间找出平衡点。

目前,Sunpower研发的第三代IBC电池最高效率已经达到25%。应用层选择性激光工艺来制造POLO-IBC电池,功率转换效率已经达到26.1%,这是P型晶体硅太阳能电池的世界纪录效率。

产业趋势

IBC电池P-N结和电极全部在背面,完全消除了前表面栅线的遮光,量产平均效率可达23%。但IBC电池对硅片质量要求高,且制程相对复杂,因此成本高昂。使用工业化技术例如丝网印刷、管式扩散或离子注入来降低IBC电池成本。

IBC电池成本是普通电池成本的2倍左右,这制约了IBC电池的大规模应用。随着中国一线光伏制造商的进入,以及新型工艺和新型材料的开发,IBC电池将沿着提高电池转换效率,降低电池制造成本的方向继续向前发展。IBC太阳电池的商业化应用和推广,有着广泛的前景。

产能产量方面,国家电投集团太阳能电力有限公司西宁公司200兆瓦N型IBC电池及组件项目为中国首条量产规模IBC电池及组件生产线,2020年初投产后,将成为国内第一条电池转换效率大于23%的IBC量产示范线,组件功率达到330瓦(60片)。

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