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亚化咨询:PERC正在成为太阳电池新一代常规技术,金属化浆料有哪些机遇和挑战?

2018-03-02

2月28日,隆基乐叶在日本国际太阳能光伏展览会PV EXPO上召开新闻发布会,正式对外宣布,经中国国家太阳能光伏产品质量监督检验中心(CPVT)测试认证,其单晶PERC电池转化效率最高已达到23.6%,成为新世界纪录保持者。

不断刷新的PERC电池效率纪录

PERC(Passivated Emitter and Rear Cell)电池通过使用背面钝化技术,降低背表面复合,并增强光线在硅基的内部反射,是一种可以有效地提高电池片效率的高效电池结构。光伏产业对PERC技术的积极投入,使得PERC电池效率持续攀升。

近半年来,PERC电池转换效率的世界纪录被不断刷新,展现了PERC强大的生命力。

● 2017年10月2日,晶科能源宣布其研发的实用面积(245.83平方厘米)P型多晶PERC电池转换效率高达22.04%,创造新的世界纪录;

● 2017年10月17日,隆基乐叶宣布,经德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所测试认证,其单晶PERC电池光电转换效率达到22.71%,创下新的PERC电池世界纪录;

● 2017年10月26日,晶科能源宣布,经中科院检测实验室验证,其研发的P型单晶PERC电池转换效率高达22.78%,创造新的世界纪录;

● 2017年10月27日,隆基乐叶宣布,收到国家太阳能光伏产品质量监督检验中心(CPVT)测试报告,报告显示其单晶PERC电池转换效率最高水平达到23.26%,创造了里程碑式的最新世界纪录;

● 2017年11月8日,晶科能源宣布,经中国科学院太阳光伏发电系统和风力发电系统质量检测中心认证,其P型单晶PERC多栅电池效率达到23.45%,再次打破P型单晶电池效率的世界纪录;

● 2018年2月28日,隆基乐叶宣布,经中国国家太阳能光伏产品质量监督检验中心(CPVT)测试认证,其单晶PERC电池转化效率最高已达到23.6%,再次成为新世界纪录保持者。

金属化浆料助力PERC电池效率提升

业内人士表示,量产型PERC电池的效率有望突破24%,可见PERC电池转换效率仍有进一步突破的空间。导电浆料是电池效率提升的关键材料,由于PERC电池的背面结构不同于常规晶硅电池结构,对于金属化浆料背面铝浆、背面银浆和正面银浆提出了新的挑战。

良好的背面钝化可有效增加PERC电池光的内部反射提高晶硅太阳能电池在长波的响应,还能有效降低背表面复合速率、提高少子寿命。PERC电池对背面铝浆基本要求如下:(1)开膜处填充效果良好(2)对介质膜的损伤适中(3)连续的、均匀的、厚度合适的局部铝背场(LBSF)(4)良好的可靠性(附着性、EL、耐老化性能等)。

PERC电池背面银浆除需具备传统晶硅电池背银所必需的特性:良好的印刷性能和较低的银含量之外,还应当具备如下几条要素:(1)低活性,非接触的背面银浆可以降低对电池背面钝化层的损伤,从而提高电池片开路电压;(2)较宽的工艺窗口,适应低温烧结工艺;(3)优秀的附着力及老化附着力。

对于PERC电池正面银浆而言,为了配合PERC技术获得更高的转换效率,除了提高接触性能,细线印刷降低栅线遮光面积等常规性能之外,还需要能够叠加双次印刷,分布印刷,多主栅技术等。同时,为了帮助PERC电池降低光致衰减效应,还要求PERC正银拥有宽的烧结工艺窗口,能够适应低温烧结。

据悉,晶科能源和隆基乐叶借助贺利氏光伏的高性能银浆,多次刷新了PERC电池效率的世界记录。

双面PERC电池对铝浆提出了新的挑战

PERC是最简单和最具成本效益的双面结构。PERC双面电池制造的常用技术是在PERC单面电池的基础上,改变PERC电池的印刷工艺,背面由全铝层改为局部铝层,因此背面的入射光可由未被铝层遮挡的区域进入电池,从而实现双面光电转换功能。


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单面PERC电池与双面PERC电池结构


可见,双面PERC技术对背面铝浆和金属化提出了一些特殊工艺要求:(1)背面印刷精度较单面PERC电池的要求略高;(2)背面需丝网印刷铝栅线,对铝浆提出了更高的要求。

双面PERC电池背面采用铝栅线设计,可以有效降低局域接触空洞。对改善局域铝背场均匀性从而提升电池开路电压有帮助。双面PERC铝浆的关键技术如下:(1)铝栅线烧结后需具有一定的高宽比,可以增加光照面积,有利于收集更多的光生电流,提升PERC电池背面转换效率(2)具备良好接触处局域填充效果及厚度适合的铝背场,以减小体电阻率。

双面PERC电池在几乎不增加成本的情况下实现双面发电,显著地降低了光伏系统的度电成本,极大地增强了PERC技术的竞争力与未来发展潜力。天合、隆基乐叶、晶澳、爱旭等多家制造商均推出了双面PERC产品,预计双面PERC将成为PERC电池后续发展的重要路线。

PERC技术正在成为太阳电池新一代的常规技术

制造工艺的成熟和较低的资本投入使PERC电池产能易于扩张,加上下游市场对高功率组件的需求,光伏行业积极扩张PERC电池产能。2017年全球太阳电池产能约125GW,其中PERC电池产能达35GW。2018年新建或升级的P型晶硅太阳电池产线,基本都将采用PERC技术。可见PERC技术正在成为太阳电池新一代的常规技术。

目前,单晶PERC电池的量产效率可以达21.5%,叠加黑硅的多晶PERC电池的量产效率可达20.5%,各大厂商仍在不断致力于PERC电池量产效率的提升。通过与多主栅、选择性发射极和TOPCon等技术的叠加,以及对浆料及金属化等可量产化的技术手段的不断优化,PERC单晶与多晶电池量产效率近期将普遍超过22%和21%,竞争力得到进一步提升,并为适用于PERC工艺的正面银浆、背面铝浆和背面银浆带来巨大的市场机遇。

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由贺利氏光伏黄金赞助的第四届太阳电池浆料与金属化技术论坛将于2018年3月29-30日在江苏无锡召开。会议将探讨全球与中国光伏行业展望与浆料市场前景,太阳电池金属化技术趋势,用于新型高效电池的浆料研发与应用,正面银浆国产化与成本降低路径,银浆和铝浆技术进展与投资机遇,光伏浆料关键原料生产与供需等。

来自贺利氏、帝科、匡宇、Kyoto Elex、东洋铝业、尚德、腾晖、正泰、彭博新能源财经、美国AMA Tech、美国得力银粉、上海腾瑞、SIBCO China、苏州晶洲装备、西北大学等的专家将参会并作重要报告,充分探讨高效太阳电池浆料与金属化技术。

如果您有意向参会,欢迎您尽快与我们联系:
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