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。。。。。。。。
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]。。。。。。。。
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。。。。。。。。
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]。。。。。。。。
ITRPV展望差别硅片的市场份额
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.