新加坡太阳能研究所：monoPoly技术平台-实现PERC/T生产线中的钝化触点

“monoPoly是一个工业级的平台，有钝化触点，降低成本，使它对我们生产来说更加容易。” 在第十四届全球光伏前沿技术大会主题论坛上，新加坡太阳能研究所Shubham DUTTAGUPTA博士分享了《monoPoly技术平台-实现PERC/T生产线中的钝化触点》主题演讲。

专题直播：SNEC第十四届(2020)国际太阳能光伏与智慧能源(上海)论坛

以下为演讲内容

各位早上好，我来自于新加坡太阳能研究所，今天演讲的主要内容是monoPoly技术平台，我会讲讲我们的方法以及结果，尤其在使用的时候在PERC技术和生产线上的结果。

这个是今天要介绍的，我们三大块的研究板块，有太阳能电池，有硅电池，也有硅叠层电池，以及钙钛矿，以及不同类型的组件开发和测试和不同应用的测试，我们也有光伏系统板块的研究。今天的演讲有四个部分，包括我们研究的推动力，还有双面的monoPoly电池技术，还会讲到相关的工艺技术平台，还会说到双面玻璃电池初步结果的分享，还会介绍到最新的一些技术，包括我们自己实验室所开发的技术，给大家做一些展示。

这一页是非常重要的，这是一个基础，也就是今天讨论的基础，同时也是一个背景的介绍，也就是我们说到的monoPoly技术平台的基础。对于我来说要讲这样的背景，1980、1990年，我当时比较年轻，讲这些历史并不容易，给大家做历史介绍很难的，但是简单来说，大家从这个可以看到，PERC是从80年代开始，90年代有研究团队，包括其他的研究团队开始有了越来越多研究，也看到了技术使用的效率提高，但这不是我要讲的重点。这个是我想要说的工业上的工艺，过去有很多的变化，一会会详细介绍变化和创新。在工业的工艺方面，从2008-2010年有了很多的发展，工业的工艺都有了很好的发展，在设备方面也有很好的发展，还有层、激光，这些都是有很多的创新，这些创新都是给我们带来很好的发展，可以减少损失，以及在印刷的技术方面和工艺都有很多的发展，包括铝等，我们看到越来越成熟，有了重大的发展，包括PERC技术在渗透率方面也是在增加，所以我们有了这些创新，在我们的研究室也看到了，我们也是希望开发工业的工艺，工业的工艺最需要创新，也是需要部署的，这是很重要的一点，尤其对于PERC这样的技术，我们做下一步的发展就需要创新和部署。

简要看看PERC的电池，PERC现在差不多是90GW，这是当前的情况，成本也是差不多在0.24-0.28，效率方面，PERC的电池效率在22.5%上下。在开始的时候我们也讲到效率达到22.5%，在量产的情况下也是可以实现的，有些试验室可能实现了24%的效率，我的一些同事，包括隆基公司他们也有可能实现24%，对于量产，尤其是太阳能电池，差不多在这样范围内的效率。

前面的片子我讲到了结果、事实，讲到不同的技术、效率，主要是我们讲的VOC。这个技术可以是70608090，一般不会超过685690，当然这不是好消息，因为要想提升效率，必须做出来的能够达到710或者更高，这样我们就能够不断向上提升。不仅讲到电池的效率，而且还提升成本效益，从这个角度来看，唯一一种方，进行钝化接触，有很多文献讲这内容，支持我们的观点。当然要求估计也是涉及到技术，这个还涉及到低成本，然后高通量这样的技术，能够通过生产线快速的升级，技术必须要有稳定性，所有的这一切是个要求，对生产的要求。我们讲到了PERC创新相关的内容，这个就涉及到钝化接触触点，我们研发第三年就提出了这个技术，我们要提出一个基础方案，需要满足这三点的要求，这个技术满足这些要求才能够用起来。

右图展示了ITRPV2020的报告，讲到了PERC技术，我们看什么样的情况，是我们的技术路线。我们看技术在未来十年的市场份额，预计会超过70%。我们要全力以赴确保开发技术，这些技术能够帮助太阳能行业不断发展，帮助大规模的生产，逐渐能够达到这样的生产能力。

这边看到效率，效率的公示，左图展示了小的面积电池的效率，右侧是大面积电池的效率，这是不同公司或者研究所达到的水平。大家看不同的公司，小面积效率最高是25.7%，大的是右图所示，这就表明技术的可行性，虽说是小面积，当然我们有的是在原型或者是尝试阶段，当然是好消息了。非常重要的，我们认识到这个行业有24.79%能够达到，这是大的电池，大家都慢慢追赶上来，我要说这是非常棒的。我们都承认仍然有差距，不管成本还是通量，还是正确的工装，从专利到大规模生产还是有差距，所以说我们需要达成更高的效率，有很多工作要做。的确如此，这也是我们努力的驱动要素，我们的概念要落地。

这张图展示了未来的愿景，讲到了monoPoly成为PERC/PERT的一部分，我们看到这样的事实，PERC和PERT技术当前受到了LCOE的影响，比如说680，或者最优情况下达到690，好的时候是25.5%的效率，有的时候是23%，我们提出了这样的行业策略，把后侧加上钝化接触，就成为monoPoly技术。我们相信这个电池技术能够让我们达到24.5%的水平，很多公司已经展示了此效率，但更加重要的是我们这个技术有非常低的生产成本，但又能达到这么高的效率，这样给生产厂家带来非常不错的利润。

这张片子展示了结构，左侧是PERC结构，右侧是PERT结构。这是前面片子的续图，PERT可以进行更新，后版可以更新，前版可以保持不变，加上多晶硅的工艺是完全可以的。同样的策略还应用到PERT，也就是说对背板进行变革，使用了多晶硅做背板，我们称之为monoPoly技术，是非常合适的。在后侧可以有含0的，但是效率不错的。

就像PERC历史上有做了工业化应用，而monoPoly技术也有相应的背景，有非常好的架构，有不同的效率。比如80、90年就有PERT，TOPCon技术是PERT的更新升级版，虽然历史上做了很多开发，其实大家在生产转换方面做了很多工作，因为monoPoly技术就应运而生。monoPoly是一个工业级的平台，有钝化触点，降低成本，使它对我们生产来说更加容易。PERC我们也看到用了20年才能够进行工业化，事实上还超过20年了，这里面做了很多工作才能够开发一个工艺落地生产，我们概念到生产花时间，当然要和供应商进行谈判等等，还有重要的一个方面，就是要优化相关工艺。比如说我们的印刷，或者高温、触点接触、双面电池，有的时候占了整个过程。所有的这些工艺要优化，要做到一个工业平台上monoPoly，从2017年就开始做相应的研发了，我非常荣幸给大家介绍相关的关键结果。

这个是其结构，因为monoPoly电池结构，如果你非常喜欢钝化接触驻点技术，你会喜欢这个片子。我又一次给大家介绍这张片子，如果新参会者想了解monoPoly的技术，我介绍一下。前侧有分布的驻点，有这样的结构LCOE，然后后侧、背侧有接面氧化物，有多晶硅层，后层和前层设置如图所示，PECVD是在后侧有的，这个是进行反光或者对背板进行保护。

这个也是重要的片子给大家展示，有的时候有人问我，可视化多重要？不管是monoPoly技术，要用图片展示，一开始的时候，我们当时没有达到世界纪录这样的想法，我们只是想把实验室和工业化两地之间的差距做弥补，我们要考虑生产等级的工装，不是说针对某一个技术就叫停住而已。我们有两种战略，考虑不同的电池结构，现在是monoPoly，monoPoly有三方面的路线图，一个是LPCVD，这是一个行业级的LPCVD。同时我们也有采购的PECVD工装，来自于行业内的供应商，也有一些供应商专门生产设备。APCVD来自于斯密特，也是我们第三个技术路线。

下面两张片子基本上讲我们的工艺流程，这是比较精细的流程，最后形成monoPoly电池。这张片子基本上讲到了monoPoly层，也就是说钝化属性，左侧是电镜图，讲到了对战。右侧讲到了曲线图，最右侧看到对称的结构，这个比较具体。钝化结构在下表展示，大家可以看到参数，这些参数非常好的展示了其更优的电属性。

这张片子前面已经介绍过，在以前演讲当中讲到这个本身吸水性差，这一层非常独特，虽然说这是一个多晶层。这个是讲TCV非常独特，相对其透明度不错，比传统的要好。但是艺术非常好，前侧用monoPoly，后侧用这个，后面还会讲，不管怎么样说，这个有强大的优势，这个是用在monoPoly电池上。

这张片子展示了I-V属性，这是我们最近做的结果，看四个参数，外轴、X轴，这是太阳镜片的玻长，大家看到薄的70，厚的150。70只是一个参数，150是另外一个参数。这相对来说是比较干性的，大家看到依赖性非常强，大家也可以看到Voc有相应的趋势，成本影响稍微有杂质的，它的因子就比较低，但是相对来说是平衡的。我们看到电流和Voc，我们看到其效率不错，最优的电池效率是23.2%。

这张片子也很重要，这是一个I-V结果，我们发表也获得了认证。这张片子介绍了潜在的改进，我们的电池技术带来的益处等等。首先我要来介绍一下左侧的图，看一下Voc的对比，太阳能电池是有薄的基板，这个会有不同或者说它的差异会比较小，比如说8微米的差异，我们可以把这个结构做一个很好的组合。对于薄的样板中，比如说150的差异，在这个地方可以看到可能是12到15V的差异，这样的差异就比较大。我们要做一个很好的结合，但其实给我们看到有不同的机会。在开发的过程中，比如说电池，尤其是在量产中在7-18V的范围，所以这个结果是比较的重要。同时这也是重要的一个信息，尤其是在我们进行基础开发的时候。

再看一下反电流的特点，左边是电池的Voc以及Voc的下降，右边是逆电流的特点。薄的硅片也有比较少的发射器，在图上对于电池对于组件的影响我们也要考虑，有些影响在图中没有显示。对于薄的每平是150，这是相关的测量值。这个是我们的逆电流，在低于1.5，即便在这个标准的电压下，它的逆电流是1.5以下，所以这是一个很好的结果。对于未来的PERC发展，可能还会得到更好的结果，尤其是在接下来一个月我们可以再看到一些好的研究结果出来。

这一页上看到了我们自己研发的monoPoly的效率，这也是我们内部研发从2017年开始的，一直到2019年底，我们的发展是非常不错的，可以看到3.2的水平，我们也希望在未来能够把这个技术进一步的发展，在年底能够达到4%。

这是我们初步组件的一些结果，是跟我们合作伙伴一起合作的，非常高兴给大家看到。我们的组件352W，技术也是得到认证，这也证明了我们的技术以及产品的适用性。这个上面看一下monoPoly的工业平台，这个平台是有两类技术，前面已经给但是做了介绍，前面讲到三个技术，这里我们又把其中两个放在这里做对比，看一下它结构，包括PECVD的工艺，还有LPCVD的工艺，我们看到PECVD是23.5%，LPCVD是23%，这个是690毫伏的情况下，PECVD是710V，我们的一些合作伙伴已经在使用这样的工艺了。现在在做进一步的升级，进行设备设施的升级，之后会使用这项技术进行生产。

在一开始我讲到会给大家介绍一下最新的结果，这个是没有详细的介绍，但是我们已经有了一些好的初步结果，尤其是在新的技术平台上。我们非常高兴在接下来会给大家展示一下最新的成果，还包括效率方面的成就，我们的monoPoly技术在之后还会有biPoly技术的平台，会使用到多晶硅，这个也是我们在开发的技术。这个是基于传统的异质结设备的结构，这是biPloy的平台，多晶硅是在两侧都有设双面的多晶硅，增加它短路电流密度。PECVD的层可以实现薄的稳定的，以及可以接触的正面层，所以可以解决接触的问题，希望这项技术也是能够实现量产。所以我们的战略就是除了monoPoly，还有biPoly的技术。我们还有可选择的金属化的浆料来减少成本和增加稳定性，所以这就是金属化的方式，后面也会再给大家看看具体的情况。

这张幻灯片上给大家展示的是我们升级的高温异质结的电池，这个高温异质结的电池就如图中看到，这个结的位置是在硅的基板上，这个技术也是称之为biPloy的技术。我们也在这方面做了很多的开发，现在我们也是希望能够实现薄的版本，可以更好符合硅的结果，比如20纳米的，希望可以保持它的稳定性。大家在这个图上可以看到，它的是一种半透明的多晶硅的，正面是20纳米，这个技术现在也是完成了，在正面是半透明的，背面不是半透明的，现在我们也是希望能够有背面50纳米多晶硅的厚度，这是一个标准的版本。这是25%的最大效率，这是刚刚介绍的结构下可以实现的效率，它是一个暗示的，或者说明示的效率。相关的所示在效率的水平上没有包含。

对于正面我们也会开发一些工艺来保持它好的电池效率，所以我们不只说技术，还有工艺的开发，我们也很高兴我们团队不仅仅是技术开发，现在也是很好的进一步做合适的工艺开发，还包括正面相关的问题解决，尤其是要进入2016年和2017年技术进一步的发展。另外还包括背面的，当然现在是很难去实现一个工业上可成形的技术。对于biPloy技术我们非常幸运，已经取得了一些初步的成功，我们也是希望之后能够继续提高这个效率，这个比较令人满意的，接下来会进行金属化的工作，我们也会跟合作伙伴一起做这样的工作。

总结，我给在座的各位同事介绍了monoPoly的平台，这是需要一个独特工业的解决方案，用在PECVD和LPCVD，并且要适用于量产。我们也给大家看到了8个步骤的工艺流，也给大家看到了相关的属性和参数，以及低的计算吸收是因为更高的氧气的含量出现在多晶硅中，更薄的PECVD的多晶硅层是到120纳米，还有最好的效率是80到100纳米PECVD多晶硅，最高的效率如果使用Voc使用在110左右看到最高的效率在23.5%。

这就是我的演讲，谢谢大家。（发言为北极星太阳能光伏网根据速记整理，未经本人审核）