干货!IBC电池技术介绍与产业化探索
▲图2. 中来光电IBC电池背面电极设计图
一、无主栅IBC电池
其特点是背面只印刷细栅线,无需印刷绝缘胶和主栅,相比主栅式IBC电池,制备工序简单、成本较低。但该类型的IBC电池在制作组件时需要专门的设备配套,且有较高的精度要求,导致组件端成本较高。
二、四主栅IBC电池
其特点是可使用常规焊接的方法制作组件,精度要求低,无需专门设备,适用性强。但在电池制备过程中需要印刷绝缘胶和主栅,电池工序相对复杂。
三、点接式IBC电池
其特点是无需印刷绝缘胶,主细栅一次印刷,电池工序简单;制作组件时,使用金属箔进行电池片互联,精度要求低于无主栅式。
目前中来光电已完成上述三类IBC电池的技术开发,同时也积极开展IBC电池的产业化探索。2018年底,通过对n-PERT电池线的升级改造,中来光电实现了IBC电池的批量生产,年产能约150MW。图3为量产线电池效率分布图,平均效率约22.8%。
▲图3. 中来光电IBC电池量产效率分布图
4.IBC电池的
未来前景
IBC电池的未来发展主要有两个方面:1)IBC电池的效率提升;2)IBC电池的产业化发展。
对于IBC电池效率的提升,可以从以下几个方面考虑:(1)优化背电极接触区域,降低接触电阻;(2)为防止电池短路且性能最优,需在电池背面p+和n+区域寻找合适宽度的本征区域;(3)使用体寿命较高的n型硅片作为基体,对其前后表面制备良好的钝化层,保持较高的少子寿命;(4)背面钝化层的引入需考虑背反射器的作用。同时为了进一步降低IBC电池的整体复合,已经有研究报道将钝化接触技术与IBC相结合,研发出TBC(Tunneling oxide passivated contact Back Contact)太阳电池;也有将非晶硅钝化技术与IBC相结合,开发出HBC太阳电池。
TBC电池主要是通过对传统IBC电池的背面进行优化设计,即用p+和n+的POLY-Si作为Emitter和BSF,并在POLY-Si与掺杂层之间沉积一层隧穿氧化层SiO2,使其具有更低的复合,更好的接触,更高的转化效率。目前已有报道出TBC电池转换效率可达26%以上。同时,Paul Procel等人也对此种电池结构进行了详细的模拟分析。
▲图4. 中来光电TBC电池结构示意图
HBC电池也已取得较好的研发进展,在2017年已经得到26.6%的世界记录效率。其Voc可以达到0.740V,Jsc达到42.5 mA/cm2,FF达84.6%。
而对于晶体硅太阳电池,Jsc的理论极限是43mA/cm2。HBC电池结构如图4所示,与传统IBC电池不同的是,背面的emitter和BSF区域为p+非晶硅和n+非晶硅层,在异质结接触区域插入一层本征非晶硅钝化层。对比表1数据,IBC与非晶硅钝化技术的结合无疑是未来IBC电池效率提升的方向。
▲图5. 26.6%效率的HBC电池结构示意图[3]
精简工艺步骤、降低制造成本,是实现IBC电池产业化的关键因素。比如,在IBC电池的制作过程中,可用丝网印刷、激光等目前主流晶体硅的技术代替光刻、电镀等高成本的贵族技术;同时,通过开发配套工艺和设备升级改造,以最小代价实现与目前规模化的生产线兼容的IBC工艺路线。
中来光电就是通过对原有n-PERT线的升级改造,实现了IBC电池的产业化。并且在后期的量产过程中,也会继续优化工艺, 以获得更低的制造成本。
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