【2017PVCEC】详解N型高效电池：机遇与挑战并存——英利集团宋登元

:2017年10月17日-19日，2017中国光伏大会暨展览会(PVCEC2017)在北京隆重召开。英利集团有限公司CTO宋登元在光伏热点专题研讨会上发表了题为“N型高效电池：机遇与挑战”的主旨演讲。

以下为发言实录：

宋登元：大家下午好。

我们说到N型电池，从历史上来说，从1940年，实际上没有专注于N型P型，当年的年代提高效率为目标。我们来探索太阳能电池的科学问题，因为当时效率非常低，从1940年开始也就1%左右，我们看，这时候用的P型，因为当时的半导体材料，够开始型要容易一些，后来我们开始用N型了，我们要用在空间上，当时60年代，卫星已经开始发展，所以要在卫星上提升效率，发现N型效率一下就做上去了，我们看就开始做，一直到60年代末。

后来又开始P型，又发现N型在空间应用现一些，主要高空的一些高能粒子，这时候发现N型它抗粒子能力比P型强，所以在空间，又开始研究P型，所以看，一直到目前就是说到上个世纪末的石油危机，所以大家就是说开始从空间转向陆地的时候，在这个年代从那个2000年开始之后，就开始逐渐空间到陆地上使。一直在研发当中都用的P型，拿来做就好。又开始P型开始大规模生产，大家熟悉的，为什么现在P型占到90%，实际上就是一种惯性。但是随着品质的提高，效率的提升，发现P型它是便宜，但是往高效走，比较麻烦，所以现在又开始实验室就是说有几种高效电池，比较公认的，异质结加IBC。

还有就是说单纯的HIT，刚才像杨总介绍的，也是用的N型硅。另外所谓N-PERT电池，也是N型硅，将来从事实上目前的看，基本成为发展的贵校，当然25的效率也有P型硅的，但是从总的趋势来看，要上25的效率，N型硅相对是一个方向。

说到N型硅和P型硅，它是天生带来的，材料上的优势。P型现在有衰减，主要因为用CZ，它很难用坩埚把氧去除掉，所以17到18次方的氧。氧是一种间隙原子，氧的间隙就会流动到硼这，我们看图，画红全的地方，一个就是说光照，光溶度的照，你看它的效率寿命会下降。所以不论我这个材料，只要是硼搀杂的有氧，它就会形成一个衰减。但是不是说所有的搀杂，三种元素搀杂，都会形成衰减，这些搀杂比较难所以现在尽管有加搀杂的材料，但是工业化生产上还是费劲，分离太小。

N型就没有，因为N型从根上来讲，我是零搀杂，就没有这些问题。抗外来的杂质。半导体常见的杂质就是金属杂质。

N型硅同样是1013次方的铁的搀杂，我们看P型衰减就非常厉害。P型衰减从1300左右降到0.8，N型从1100降到100，尽管都下降，但N型的抗杂质能力非常强。导电电阻率都有下降，但是P型下降的多。你在工业生产中，用N型有一些沾污，它对硅电池的效率下降了，并不是非常敏感。

N型的缺点。常规的P型常用的单化硅就不行了，表面引起了反行，导致效率下降，硼扩散相对难一些，需要高温。问越高不仅耗能，对半导体的热诱导是不太好的东西，温度高会生成一些缺陷。

磷的分凝系数小。

下面看N-PERT技术。N型它的电池有很多种类，我们刚才说第一个效率图，高效率的有异质结，还有未接触电池，对简单的一种所谓的N-PERT，这主要是使用规划生产，它比较便宜，所以应利刚才也介绍，对于N型硅从2009年开始，当时大家都在P型，还没有意识到N型的发展方向，这是我们产业化的增长趋势。任何事情特别是做科研的，一定要从基础做起才有积累。

从2009年到2010年，第一条生产是18.5%当时的P型是不到18%，选择性也在17.8左右，18.5%也比较高，现在我们多晶硅也做这种水平。这种电池就是说能兼容，它兼容P型的一个工艺，通过我们的常规的磷扩散硼扩散。由于磷备厂及所以它天生的可以做成双面电池。还有一个特点，双面电池比较多，现在N-PERT也可以做双面。N型，你背面可以做背面净光，寿命一定要高到程度，否则背面净光也没有用。背面的小序比较低，正面和背面的效率比比较低。N型现在可以做到0.9没有问题，但是N-PERT做双面的话，做到0.7就非常费劲了，不是技术问题，而是材料本身问题。

这是N-PERC一个工艺，应利开发两代工艺，一个是常规熊猫，一个是粒子注入。做双面的话，必须背面两次扩散，你正面硼形成之后，你背面就是磷，二代就后面用粒子注入，我后面就做备场，它效率就相对高。

这是一个生产效率，我也没有更新，这是去年的图，大概现在高0.5左右，但是趋势不一样。背面场做的好可以说它效率分布非常窄，它的背面比较高。

挑战是什么?所有的N型电池包括HIT，刚才说的分层系数问题。第二个原因因为用量少，大家知道N型电池，这么一个市场，很多这种硅片厂不愿意投入太的精力，他对一些个N型电池进行公关，这样的话相对市场售价高一些，但是这些不是不可以解决的。

第二个工艺和材料。我们看它需要做备场和扩散。双面电池需要用的银浆多，为了提高背面的效率，N-PERT背面也是用的烟，这样的话两头都用银，银的成本比较高。来用还有扩散气体，B，Br。

这几个问题不是不可解决，硅片工艺都可以优化，来把它增加部分，降到一个合理的水平。另外由于高的发电量，我们可以通过发电量的增益，来弥补客观成本的增加。

说到双面电池，现在非常热，今天我们在展会上，双面电池炒的非常热。N-PERT可以做双面，实际上就是说，从工艺步骤来说，两个差不多，P型，N-PERC是在普通的电池香上增加了激光滑槽，增加了它衰减的处理。N型它也是增加两步，从工艺步骤来说一样的。

所以从这个你要两种做双面电池，从目前的效率比上来说P型肯定做不过N型，天生决定的。

它的成本，如果我们用100%，N-PERT现在成本高一些，三个方面，一个是硅材料，增加5%，N-PERT背面用铝，增加的更多。另外设备小众就贵一些，设备上要差一些。

降低的方案，背发射级技术，都可以降低银耗量。

下面的技术路线，N-PERT目前21%左右有很大的提升空间，包括新型渡化技术，它的发展有很大的空间。

从投资来说，在电站上，如果我提升10%的发电量，在其他条件一样的情况下，和单面来比，现在双面的要比单面的贵20%左右，大概的价格，现在可能更低一些，15%。如果这种情况下，从收益上来说，如果我电站其他完全是一样的，由于背面的收益呢，N型单面是创面划算。应利也是做了一个领跑者，我国第一个领跑者，山西大同，去年6月份，已经一年的数据。通过数据来说，发电量有一个提高个，15%到20%左右。另外验证了它长期有可靠性，因为毕竟N型它衰减比较少，长期来说它发电量比较稳定。

目前市场比较小，国家能够支持一些配额，专项，研究，以及标准，特别是标准现在也做的特别热。我们在做国标，三类标准，都是在双面的检测标准，同时检测机构，他们也在牵头做检测，如何正确的评价N型双面，包括P型双面，这些配套之后，N型双面，N-PERC会有一个非常好的发展。谢谢。