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太阳能电池背面钝化技术逆势兴起

编辑: 来源: 光伏产业观察 发表时间: 2013-04-22 已浏览 字号:

 

日前,顺风光电新一代高效单晶硅电池研制成功。顺风光电通过工艺调整,背面钝化电池平均效率可达到19.5%以上,最高可达19.67%。比以往的产品具有更优越的弱光响应,更好的功率一致性,更优秀的电致发光影像表现,并保持一贯优秀的电池外观。

背面钝化技术逆势兴起

“隆冬”是最难熬的时刻,最痛苦的时刻,也是各个企业进行自我调整、积蓄力量,培育强大基因的时刻。市场对光伏电池光电转化效率的预期不断高企,推动相关企业和研究机构对此展开研发,也为冰冷的光伏行业带来了些许暖意。当下,是创造技术、竞争差异化的黄金期,各企业准备在下个景气反转的战役中,有效利用差异化甩开其他竞争对手。

原子层沉积技术是一种有序的气相薄膜生长技术,具有良好的保形性、均匀性和高的台阶覆盖率。通过原子层沉积氧化铝薄膜对晶体硅太阳能电池硅片进行表面钝化,可以增加载流子的有效寿命,从而大幅度提高太阳能电池整体的转换效率。ALD表面钝化技术可用于n型硅片的正面和背面。

除了顺风光电最新的研发成果之外,深圳捷佳伟创在此方面近期也取得了阶段性突破。在半导体材料中,某种载流子占少数,导电中起到次要作用,则称它为少子。单晶硅中掺硼为P型,掺硼越多,则能置换硅产生的空穴也越多,导电能力越强,电阻率就越低。该企业做了大量的文献研究工作,并且对不同的钝化层工艺进行了DOE试验,以实现少子寿命的稳定以及重复提升。经过不懈努力,在捷佳伟创的管式PECVD设备上进行背面钝化技术的硅片少子寿命在传统工艺的基础上提高了5倍,与文献记录完全相符,这证明捷佳伟创的背面镀膜钝化已经成熟,这项进步填补了国产设备背面镀膜钝化技术的空白,已经进入国际领先水平。

此外,去年中科院应用技术研究院(浙江)嘉兴微电子设备与仪器工程中心也早在晶硅太阳能电池表面钝化技术研究中取得新进展。该创新团队利用自主设计生产的KMT-200A型原子层沉积设备,在P型单晶硅片上生长氧化铝钝化层,退火后平均少子寿命可达1ms,有效减少了硅片表面复合,具有优秀的表面钝化效果。目前,嘉兴微电子设备与仪器工程中心创新团队以技术优势,吸引美国硅谷研究团队来嘉兴开展原子层技术合作,加快了国内开发原子层沉积设备的研制,推进该项目在嘉兴市的产业化。同时,该中心推出了一系列拥有自主常识产权和创新的原子层沉积设备产品,包括热型设备、等离子体增强型设备和适于光伏产业应用的批量型设备,实现了国产原子层沉积设备在光伏产业首创应用的新局面,为下一代高效晶硅太阳能电池产业的发展提供了国产化设备支撑。

引起业界高度关注

近两年来,国际诸多设备制造商陆续推出背面钝化技术(及设备),即金属背部钝化层(backsidepassivation)技术,该技术主要就是将AL2O3薄膜,作为P型太阳能电池背面钝化膜,或N型电池正面,主要目的就是让阳光在电池中产生的电子及电动,可以安全的到达电路,而不是像其他技术般阳光在电池中产生电子后又双双结合掉、使到达电路因而受阻,这将使得电池的转换效率因而提升。此外,该技术除让模块端可承袭当下的焊接技术外,效率增加空间预计达0.2-0.5个百分点。不过,这些设备制造商在客户端生产良率与成本优化考量下,也不躁进推出。

不仅如此,中国光伏企业近年来也非常关注该技术的发展。背面钝化技术是台湾地区光伏电池制造商较好的选择,因为该技术可以令光伏组件企业在做装配时继续使用当前的焊接技术。

光伏业内人士表示,很多中国大陆与台湾地区的光伏制造商已经对能够将光伏电池的转换效率提升0.2%-0.5%的背表面钝化技术及相应设备表示出极大兴趣。

早期采用TiO2膜或MgF2/ZnS混合膜以增加对入射光的吸取,但该方法均需先单独采用热氧化方法生长一层10-20umSiO2使硅片表面非晶化、且对多晶效果不理想。SixNy膜层不仅减缓浆料中玻璃体对硅的腐蚀抑制Ag的扩散速度从而使后续快烧工艺温度范围更宽易于调节,而且致密的SixNy膜层是有害杂质良好的阻挡层。同时生成的氢原子对硅片具有表面钝化与体钝化的双重作用,可以很好地修复硅中的位错、表面悬挂键,提高了硅片中载流子的迁移率因而迅速成为高效电池生产的主流技术。双层SiN减反射膜,通过控制各膜层中硅的富集率实现了5.5%的反射率;而另一种SiN与SiO混合膜,其反射率更是低至4.4%,目前广泛采用的单层SiN膜减反射率最优为10.4%.

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