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304永利集团N型小课堂 |TOPCon电池手艺生长及市场规模展望
2021-11-30

近年来,,, ,,,,光伏手艺研发和工业化希望突飞猛进,,, ,,,,在行业配合起劲下太阳能电池量产转换效率一直立异高,,, ,,,,PERC作为现在行业主流产品被大宗成熟应用,,, ,,,,同时效率提升也遇到瓶颈,,, ,,,,行业手艺焦点由P型转向N型。 。。。 。。。。TOPCon因其低衰减、效率提升潜力大、产线升级本钱低等优点,,, ,,,,被行业普遍关注,,, ,,,,成为现在N型领域市占率最高的电池手艺。 。。。 。。。。在TOPCon手艺工业化方面,,, ,,,,除了早在2017年就最先结构的先锋企业304永利集团光电外,,, ,,,,行业其他各大龙头企业也最先纷纷结构TOPCon产能,,, ,,,,抢占市场高地。 。。。 。。。。


TOPCon电池效率进阶

现在已做生意业化的钝化接触结构主要分为两种:1)基于非晶硅的a-Si:H(i)/a-Si:H (p+/n+),,, ,,,,2)基于多晶硅的SiOx/poly-Si(p+/n+),,, ,,,,运用前者的钝化接触电池称之为HJT或者HIT电池,,, ,,,,运用后者的钝化接触电池称之为TOPCon电池,,, ,,,,也就是304永利集团光电现在正在使用的电池手艺。 。。。 。。。。


TOPCon电池的降生

2013年,,, ,,,,德国夫琅禾费太阳能系统研究所(Fraunhofer ISE)的Feldmann等受SIPOS启发,,, ,,,,报道了一种在SiOx界面层上生长掺杂的a-Si和μ-Si混淆发射极结构的电池,,, ,,,,称之为隧穿氧化层钝化接触(Tunnel Oxide Passivating Contacts)电池,,, ,,,,简称TOPCon电池。 。。。 。。。。

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TOPCon太阳电池结构示意图


TOPCon电池前外貌与通例N-PERT太阳电池一样,,, ,,,,为硼扩散的发射极,,, ,,,,使用Al2O3/SiNx双层钝化膜,,, ,,,,主要区别在于背面氧化出一层极薄氧化硅层,,, ,,,,并使用PECVD在氧化层外貌沉积一层磷掺杂的微晶非晶混淆Si薄膜,,, ,,,,在850°C的退火温度下退火,,, ,,,,显示了钝化接触结构优异的钝化性能,,, ,,,,制备的电池效率凌驾23%。 。。。 。。。。


学术界的TOPCon电池效率进阶

2019年,,, ,,,,Fraunhofer ISE将N型TOPCon电池的效率提升至25.8%,,, ,,,,创立了N型TOPCon电池新的效率纪录[1];;;;;;


2020年,,, ,,,,Fraunhofer ISE在25.8%效率电池上进一步优化了发射极的复合损失和横向传输电阻损失,,, ,,,,将n+ TOPCon置于P型硅衬底的背面作为发射极,,, ,,,,创立了转换效率26%的TOPCon电池天下效率[2]。 。。。 。。。。


在此时代,,, ,,,,德国德国哈梅林太阳能研究所(ISFH)还在2014年实验将具有优异钝化性能的TOPCon结构与IBC电池团结,,, ,,,,首次提出了具有722 mV开路电压和23.9%转换效率的POLO-IBC(TOPCon结构的IBC)电池[3],,, ,,,,并在2018年将POLO-IBC电池的效率提升至26.1%,,, ,,,,创立了TOPCon结构的IBC电池的天下效率纪录[4]。 。。。 。。。。

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POLO-IBC电池结构示意图&天下效率纪录POLO-IBC电池结构示意图


工业界的TOPCon电池效率进阶

2021年6月,,, ,,,,隆基宣布在面积242.97 cm?的N型TOPCon上实现25.21%的转换效率,,, ,,,,德国ISFH认证。 。。。 。。。。


2021年8月,,, ,,,,东方日升在PV CellTech大会上报道其158.75尺寸(251.99 cm?)的N型TOPCon电池具有24.78%的转换效率。 。。。 。。。。


2021年9月,,, ,,,,304永利集团光电在PVTD光伏手艺风向标大会报道了其182尺寸(330.15 cm?)的N型TOPCon电池具有25.4%的转换效率,,, ,,,,且经由中国计量科学研究院(NIM)认证。 。。。 。。。。


同月,,, ,,,,天合光能在“第七届TOPCon手艺与PERC+论坛”报道了其210尺寸(440.92 cm?)的TOPCon电池具有24.54%的转换效率。 。。。 。。。。


2021年10月,,, ,,,,晶科报道了其163.75尺寸的N型TOPCon电池转换效率抵达25.4%,,, ,,,,经由日本JET检测实验室标定。 。。。 。。。。


凭证理论盘算,,, ,,,,TOPCon太阳电池的潜在效率(28.7%)最靠近晶体硅太阳电池理论极限效率(29.43%)[5]。 。。。 。。。。目今工业化N型双面TOPCon电池的最高效率与潜在效率仍然保存一定的距离,,, ,,,,可以通过以下途径来提升TOPCon电池的效率:

1)降低发射极钝化区域的复合损失和载流子传输损失;;;;;;

2)降低背面的非理想光学损失;;;;;;

3)降低光学遮挡及反射损失。 。。。 。。。。


TOPCon的市场占比及未来规模展望

行业周全去津贴后,,, ,,,,光伏发电需要依赖自身竞争力与古板能源睁开直接竞争,,, ,,,,真正实现不依赖津贴的市场化自我一连生长,,, ,,,,同时行业竞争名堂也将爆发重大转变,,, ,,,,大宗无法知足“平价上网”要求的低效落伍产能将加速镌汰,,, ,,,,而“更高品质、更高效率、更低本钱”的先进光伏产品将占有市场主导。 。。。 。。。。


ITRPV 2021展望,,, ,,,,N型电池手艺是切合市场生长的手艺趋势,,, ,,,,N型硅片的市场份额将逐渐增添,,, ,,,,有望在2031年抵达50%,,, ,,,,成为主流硅片类型[6]。 。。。 。。。。凭证PV InfoLink 2021最新展望效果,,, ,,,,在诸多种类的N型电池中,,, ,,,,TOPCon电池的产能及出货量占比在今年将凌驾50%,,, ,,,,泛起出逐渐增添的趋势,,, ,,,,未来在N型组件中处于主导性的职位[7]。 。。。 。。。。


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ITRPV展望差别硅片的市场份额


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2020-2025 N型组件产能及出货量


304永利集团光电作为全球TOPCon手艺工业化向导者,,, ,,,,依附一直立异的手艺、高质量的产品和效劳包管系统获得业界的普遍认可。 。。。 。。。。未来,,, ,,,,公司将一连加速手艺工业化历程,,, ,,,,助推全球可再生能源绿色生长。 。。。 。。。。


[1] Richter, A., et al. "Both sides contacted silicon solar cells: options for approaching 26% efficiency." EU PVSEC 2019. 36th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition. 2019.

[2] Richter, A., et al. "26% efficiency with both sides contacted silicon solar cells: Front vs rear junction cell architecture." 10th Int. Conf. Crystalline Silicon Photovolt. 2020.

[3] Rien?cker, Michael, et al. "Recombination behavior of photolithography-free back junction back contact solar cells with carrier-selective polysilicon on oxide junctions for both polarities." Energy Procedia 92 (2016): 412-418.

[4] Haase, Felix, et al. "Laser contact openings for local poly-Si-metal contacts enabling 26.1%-efficient POLO-IBC solar cells." Solar Energy Materials and Solar Cells 186 (2018): 184-193.

[5] Schmidt, Jan, Robby Peibst, and Rolf Brendel. "Surface passivation of crystalline silicon solar cells: Present and future." Solar Energy Materials and Solar Cells 187 (2018): 39-54.

[6] Fischer Markus. "ITRPV 12th edition – c-Si PV trends in technology, formats, products." PV Cell Tech 2021- Online Conference. 2021.

[7] 林嫣容. " PERC与TOPCon 电池产能与市场份额展望". 7th TOPCon手艺与PERC+论坛,,, ,,,,2021,,, ,,,,杭州.


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