上海太阳能学会理事长沈文忠：晶硅异质结太阳能电池研发进展及前景

北极星太阳能光伏网讯:9月4日，第十三届亚洲太阳能光伏创新合作论坛在上海跨国采购会展中心拉开帷幕。近100位国内外专家、企业家及1000名业内精英相聚一堂，共同探讨当前光伏行业面临的困境与未来发展方向。上海市太阳能学会理事长、上海交通大学太阳能研究所所长沈文忠作晶硅异质结太阳能电池研发进展及前景分析探讨 。

本次会议由一起光伏APP进行直播，演讲人发言实录如下：

【沈文忠】：非常高兴，跟大家介绍一下太阳能电池的技术路径。今天我跟大家抛一个新的技术，是一个有前途的技术，叫异质结电子技术。

我想讲四个方面的内容，异质结现在的起点效率是23，下一步的发展计划是25、27，再过两三年或者三五年的目标是超过30。我们中国这么一个光伏的强国要布局相关的研发开发计划，当然我会介绍一下技术发展的情况。

先讲产业发展的现状，这个技术其实不是一个太新的技术，在2014年的时候，我就跟我的博士写了一本书，《晶硅异质结太阳能电池物理器件》。现在做得最好的是三洋，现在的松下。

为什么讲这个技术比较有兴趣的呢?这个技术工艺路线比传统电池还短了两步，这种电池的技术路径只有四个步骤。最大的问题是什么?当初的技术还没有突破，技术都掌握在日本人的手里，而且基本上是封闭的，我们这本书也是国内第一本写技术的书，因为日本报告的资料非常少，所以通过我们的探索，结合一些论文和实践，写了这么一本书。又是低温的工艺，一开始是技术的问题，通过这几年的探索，我们国家部署了863的计划以后，窗户纸我认为是捅破了，接下来是产业化。

在国际上有这么几家公司在量产，规模跟国内的市场比较少，大概是在2个GW左右，国内也有很多企业在进入，基本上都是在几百兆瓦，现在在发展当中，汉能做的夺得比较多一些。工艺设备，这里列出三种，国内的公司选用的设备供应商的情况，有国产的，也有进口的，当然现在以进口的为主。

那么做得最早的还是松下，可以做到25.6，这是他们的组件，他们的产品还是小电子的，中国的还是大寸。我们从2012年开始，当时建立了2兆瓦的中试线，2016年发布了新产品。我们在2017年开始，跟一个团队的老总在创业，我们作为技术支持。到5月份的数据，可以到22.8，年底目标做到23的水平，最高水平做到23.4。在产业化当中非常适合背面结电池。这种背面结的技术，填充因子，包括对提高电子的电流还是有一定好处的。不管是背面结还是正面结，特别是背面结，对硅片的质量要求是非常高的。

当然在工艺上有些进展，近几年引进的臭氧的清洗，减少了环保的压力。第二个应用是HWCVD，有点是可以高效地分解氢气，产生很高密度的H原子，高密度H原子存在原则上有利于钝化。

TCO的改进，其实是一个非常重要的话题。日本三洋采取了RPD的技术。从材料的选择讲起来，可以选择其它金属的氧化物，日常长洲做的一个结构。多主栅技术和无主栅技术，无主栅技术。铜金属化，工艺相对复杂一点，面对环保的问题。所以要么采取多主栅技术，或者无主栅技术。50%的银线异质结上可以做到23，如果用铜的话，是22.5%，差了0.5%的水平。

载流子选择性钝化接触技术，正是因为硅异质结电池具备选择性钝化接触特性，最高开路电压可达750MV，最高效率达到25.1%。但是不是可以材料拓展，用适当的材料都可以来选择。大家可以看到有很多种金属氧化物材料。使用磷掺杂的硅薄膜实现电子选择性接触。

提高异质结的短板，它的电流比较小。异质结最大的是薄片化，硅异质结电话效率不随硅片厚度的减薄而降低，新型金融化技术有利于薄片化。当然能不能更薄?已经有很多实验做了，从实验上来讲，从100微米变到20个微米，当然还要保持电流的增加还要考虑钝化的效率。50微米以下的硅片电池有很多优点，但也有缺点。我们这里做了一个实验，我们把硅片减薄到30，它的吸收性能非常好，几乎跟理论极限一样。现在做的结果不是太理想，在38微米的硅片上大概可以做到15的效率。

怎么样实现更高的效率，其实23是一个门槛，但更高的25，甚至突破30都是有可能的。我们认为未来两年，23.5到24.5%的异质结技术在中国大陆上一定能实现。更高的效率要借助于集成电池，集成电池其实是一个古老的话题，这不是太困难的事情。突破30，国际上最近的研究进展很多，最新的工作是25.2%，这是公开发表的，如果从报道来讲，牛津大学分离出来的牛津光谱，他们已经宣布做到27.2，他们计划到2020年要做到30。这一块是欧洲人快速发展的方向。当然前景在户用，在分布式上面有很大的应用。这种电池是天然的双面性，异质结电池95是没有问题，甚至有公司现在可以做到98%，也就是说正面和背面差不多了，可以做一个最高效最先进的组件技术的组件。

我们认为电池的发展趋势确实告诉我们，2015年的时候，我们认为双面和单面差不多的，但现在看来双面的优势是非常明显的，特别是今年的“领跑者”50%以上用的是双面。再过十年来看，是不是单面基本上没有机会了，90%以上都是双面了。

谢谢大家。

（一起光伏APP根据现场速记发布，未经嘉宾审阅）