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二、N型单晶双面电池
N型单晶双面电池结构
N型单晶双面电池在近年也逐步释放产能,从相关资料来看,国内若干主要企业均具有一定技术储备。这种电池的特点也是双面皆可吸收入射光线,从而提升电池和组件的发电量。目前有企业宣传该款电池的正面效率大于21%,背面效率大于19%。封装成组件后,正面功率接近300W,背面功率接近270W。结合各种应用场景,组件发电功率较高。和常规电池相比,该款电池主要增加了双面浆料印刷和硼元素掺杂(如旋涂、印刷高温推进和固态源扩散等)等工艺。目前国内主要企业储备的该产品技术基本都没有用到激光等工艺,因此整个电池制作工艺不对硅片造成额外损伤,组件可在各种使用条件下保持稳定性。此外,还具有无光致衰减、弱光响应好等特点。
P型单多晶电池正面印刷Ag栅线,背面整面印刷Al浆,因此电池正面和背面的金属结构和成分不对称,在丝网印刷烧结后电池片会产生2-5mm的翘曲,从而在电池内部产生应力,由于翘曲和应力的作用,P型单多晶电池的破片率明显提升。由此包括电池生产、组件生产和光伏电站组件中的电池破裂率均提升。N型单晶双面电池正背面均印刷Ag栅线且图形相近,因此N型单晶双面电池结构均有对称性,电池在丝网烧结印刷后不产生翘曲。此外,N型单晶双面电池的工艺流程中无激光等损伤,保持完整晶体结构。综合以上因素,N型单晶双面电池破片率更低。
由于N型单晶双面电池正背面均印刷银浆,因此该款银浆的耗量高于P型单多晶电池。在产能方面,N型电池与P型电池的相比还有差距。
三、多晶黑硅电池
多晶硅片中具有若干不同晶向的晶体,因此单晶广泛应用NaOH溶液各向异性制绒工艺并不适用于多晶制绒。目前通行的多晶硅制绒工艺主要是HF/HNO3混合溶液的缺陷腐蚀制绒法,此方法制绒后的硅片反射率约为18%,高于常规单晶制绒后11%的反射率,不利于多晶电池对入射光线的有效吸收。为了进一步降低多晶硅片制绒后的反射率,采用特殊制绒工艺在多晶硅片表面形成纳米结构,增加有效多晶硅片对入射光线的吸收。采用这种制绒工艺生产的多晶电池有更低的反射率,此方法制绒的多晶电池从肉眼来看比普通多晶电池更黑,因此这种工艺被称为黑硅制绒。
多晶黑硅制绒工艺主要有干法制绒和湿法制绒两种。干法黑硅制绒工艺为反应离子刻蚀法(ReactiveIonEtching,RIE),该方法是等离子体在电场作用下加速撞击硅片,在硅片表面形成纳米结构,从而降低多晶硅片的反射率。湿法黑硅制绒工艺为金属催化化学腐蚀法(MetalCatalyzedChemicalEtching,MCCE),该方法是在硅片表面附着金属,利用HF与强氧化剂混合溶液腐蚀硅片表面,附着在硅片表面的金属随着腐蚀过程而向下沉积,从而在硅片表面形成纳米结构,有效降低硅片表面的反射率。无论干法或是湿法黑硅制绒工艺,都可将多晶电池效率提升0.6%以上,采用多晶黑硅电池封装的组件功率也可从265W提升到275W。多晶黑硅电池的整个制作工艺简单,不对硅片造成额外的损伤,使多晶组件可在各种使用条件下保持可靠性,保证了多晶组件在光伏电站整个生命周期发电量的稳定。此外,多晶电池还具有光致衰减低的特点,多晶电池的光致衰减普遍低于1.5%,而PERC单晶电池的光致衰减为2-10%。可以看出,与PERC单晶电池相比,多晶黑硅的光致衰减率具有很好的优势。
在全球的晶体硅光伏产品中,多晶产品仍然占有50%以上的市场需求。多晶产品具有单瓦价格低、工艺成熟、组件可靠性高的特点,有效降低光伏电站风险,为光伏电站收益提供可靠保障。
结语
多晶黑硅电池和N型单晶双面电池在光致衰减率、破片率和机械载荷衰减率等方面均明显好于PERC单晶电池。因此相比于PERC单晶电池,多晶黑硅电池和N型单晶电池将为光伏电站带来更为稳定的发电量,光伏电站业主的投资回报也可以得到更好的保障。光伏电站作为预期运营25年、30年乃至更长时间的投资项目,除了组件初始功率外,还需要关注组件功率在整个电站生命周期的稳定性和衰减率,以保证稳定的投资回报。
近期,行业逐渐有企业开始宣传PERC单晶双面电池和组件。据悉,晶澳太阳能有限公司在2013年已经申请并取得了PERC双面电池和组件的相关专利。光伏电站业主如使用PERC单晶双面组件,除了光致衰减率高、组件隐裂率高和机械载荷衰减率高等风险外,可能会面临专利纠纷和法律风险,这也是业主需要注意的方面。
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