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PERC工艺升级路线及相关应用厂家

光伏电池组件  来源:光伏测试网    2020/5/9 8:23:25  我要投稿  

北极星太阳能光伏网讯:电池片环节正处在新一代技术路径探索期,提效降本“百花齐放”:PERC 技术已成主流并处在持续推进工艺升级的过程当中,PERC技术效率提升潜力巨大,电池厂商纷纷布局寻求突破。

“PERC+”延展 PERC 生命力,新一代电池技术酝酿更迭;PERC 技术已成主流,工艺升级趋势下,生命力有望延续。

相比 BSF,PERC 更具效率优势:

PERC 电池(钝化发射极和背面电池)起源于上世纪 80 年代,并自 2015 年开始 逐步市场化。PERC 电池通过在电池背面增加钝化层,阻止载流子的复合行为,减少电损失,同时增强电池背表面光反射,减少光损失,进而提高电池转换效率和电池性能。

PERC电池内部反射增强,有效降低了长波的光学损失,背面钝化提升了开路电压和短路电流,使得电池转化效率相比传统BSF电池更高。

2019 年 PERC 电池的平均量产效率已经从 2014 年的 20.1%提升至 22.3%~22.5%,平均每年提升 0.5%。

PERC 技术仅需在 BSF 基础上增加两道工序即可完成升级改造:

PERC 技术在常规 BSF 电池基础上增加背面钝化层 沉积和激光开槽两道工序,此外,针对背部抛光需对基于化学湿台的边缘隔离步骤稍作调整,即可实现传统BSF电池产线向 PERC 产线的升级。背钝化层主要采用氧化铝作为背钝化材料(氧化硅、氮氧化硅也可作为背钝化材料),氧化铝由于电荷密度较高,可降低背表面少子的复合速率,钝化效果较好,同时为保证电池背面的光学性能,还会在氧化铝表面覆盖一层氮化硅膜作为保护层。为使背面金属电极与硅形成良好的欧姆接触,需要对钝化层进行刻蚀,目前主流工艺采用激光开槽的方式来完成这一工序。

PERC 技术日趋成熟,“PERC+”成为 PERC 工艺升级,提升光电转换效率的重要方向,目前,PERC 工艺升级路 线主要包括PERC+SE、PERC+MWT、双面 PERC等。

PERC+SE 技术带来 0.2%~0.3%的转换效率提升,与现有 PERC 产线兼容性较高,已成为主流标配技术:

PERC+SE 技术以扩散后的 PSG 层为磷源,利用激光可选择性加热的特性,在电池正表面电极位置进行磷的二次掺杂,形成选 择性重掺 N++层,可降低硅片与电极之间的接触电阻,降低表面复合,提高少子寿命,同时还能改善光线短波光谱 响应,提高短路电流与开路电压,进一步提升电池效率。相比 PERC,SE 技术可带来 0.2%~0.3%的转换效率提升。

PERC+SE 技术与现有PERC 产线具备良好的兼容性,通过增加激光掺杂工艺即可实现,对应到设备端,仅需在原有PERC产线上增加激光掺杂设备。包括晶科、隆基、晶澳、通威、天合、爱旭、东方日升等在内的大部分电池厂商均在PERC产线中引入SE技术,据 Energy Trend 统计,2018 年超过 60%的 PERC产能配置了 SE工艺。

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MWT 工艺可实现 0.4%的效率提升,产线改造仅需增加激光镭射打孔设备:

采用激光打孔、背面布线的技术消除正 面电极的主栅线,细栅线搜集的电流通过孔洞中的银浆引到背表面,使得正负电极均分布在背表面,有效减少正面 栅线的遮光,降低金属电极-发射极界面的载流子复合损失,提高光电转化效率,同时降低银浆消耗量,从而进一步 降低成本,MWT 技术可实现约 0.4%的转换效率提升。

由于MWT电池正负电极点均分布于背表面,且不在一条直线上,常规焊带焊接互联方式无法适用,因此,MWT组件采用金属箔作为导电背板,在金属箔上进行电路设计,每片电池片通过导电胶和金属箔电路互联形成完整的电流回路,再利用胶膜等封装材料封装,省去了复杂的高温焊接 过程,避免了焊接应力和微裂导致的性能衰减,更容易实现自动化和高产能,降低了破片率。MWT工艺同样具备良好的产线兼容性,额外增加的关键步骤为在硅片、铜箔及封装材料中精确打孔,通过在前端增加激光镭射打孔设备 即可实现。

天威、阿特斯、英利、晶澳、日托光伏均宣称具备 MWT 量产能力。成立于 2012 年的日托光伏专注于 MWT 电池的 研发和生产,是全球唯一也是首家实现 GW 级 MWT 技术产业化的公司,通过 PERC 叠加 MWT 技术,单晶硅电池 效率达到 22.7%,引入 SE 工艺后,转换效率超过 23%,同时可兼容超薄电池片,适合于柔性电池组件的应用。日托 光伏已建成超过 2GW“PERC+MWT”高效产能,可兼容大尺寸、支持超薄硅片工艺要求,单线产能达到 200MW。日托光伏结合先进 MWT 平面封装技术,60 片型单晶 PERC 电池组件效率超过 20.3%。

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双面 PERC 电池海外接受度有所提升,关键改变在于背面铝栅线印刷:

PERC 电池背表面采用铝浆构成的不透明铝 背场,转变为双面 PERC 电池需要将背表面变为局部铝栅线结构,不再覆以铝浆,但背表面主栅仍采用银基材料。相比于PERC,双面 PERC 降低了铝浆的用量,可实现双面发电,主要优化方向在于背面印刷精度和背面铝栅线,在丝网印刷环节尽量将铝浆印刷在激光开孔处,使光生电流可以通过开孔处导出。此外,在浆料中添加硅有助于获得有效的 BSF 并使空隙最小化,目前铝浆技术已经取得较大突破。

2019年10月,苏民新能源高效单晶双面 PERC 电池采用 G1 主流尺寸硅片搭配 9BB 设计图形,产业化平均效率达到 22.78%。双面 PERC 电池主要应用于双玻组件、使用背板封装的“单面”PERC电池和具有透明背板的组件等场景。据PVInfolink,2019年海外市场对双面组件接受度有所提升,需求约为7.7GW,2020年需求有望达到 11.8~19.5GW 之间。

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PERC引领电池端降本增效,市场占比快速提升:PERC 电池在效率方面的优良表现,对传统铝背场电池形成了快 速替代。2019年新建电池片产线均采用PERC技术,叠加老线技改,使得 PERC 电池市场占比迅速提升至 65%。


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