【2017PVCEC】高效N型电池技术研究及应用|N型电池市场份额逐渐提升 2027年接近30%

: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。在18日上午的创新剧场【新型电池&组件技术】论坛上英利能源(中国)有限公司总裁助理、技术中心总经理史金超出席并做主题演讲“高效N型双面电池技术研究及应用”。

以下为演讲实录：

史金超：谢谢邢博士介绍，大家好我是来自英利的史金超，今天我主要介绍一下英利在高效N型双面电池方面所做的工作。

我报告的主要内容分了四个部分，一个是说N型现在的趋势，另外在N型熊猫电池方面做的两个方向或者两个结构方面做的一些工作进展，第四个做一个小的总结。说一下N型的趋势，这两个图可能是我们光伏的同志都挺熟悉的，这是在ITRPV上，对于未来在各种结构的太阳能电池上面的预测，从左边的表中大家可以看到在未来N型高效电池，主要集中在N型上面，所有大部分的效率就是N型要普遍高于P型的。第二个在N型市场的占有份额上，大家可以看出随着时间的推移，N型电池市场的份额还是逐渐在提升，到2027年预测将近能够接近到30%左右的份额。N型的趋势从目前来看，一开始王文静老师也介绍了不同N型电池结构，从目前来说N型主要发展的不同的结构，第一个是N-PERTt，另外两个就是HJT，还有HBC的结构，世界上做的最高还是HBC这个，这是从技术路线上来说，另外一个从产业界来说，大家不仅做到高效的电池，更做到产业化的生产，目前在产业化在N型上主要是三个，一个N-PERT，一个HGT，还有一个HBC。

英利在2009年着手进入N型熊猫电池的研发，其实为什么叫熊猫呢?我们一开始在起名的时候想了想，我们是和几个地方一块合作研发，发展联盟，综合起名为pand，正好和国产熊猫是一致的，当时为什么选择N型N-PERT，第一个结构比较简单，第二个利于产业化，第三个成本低，和现在产线设备大部分都可以做兼容，大家知道HIT工艺流程和设备，现有大部分厂商设备可能很大一部分都会被体。另外它有双面发电的优势，最终可以到客户端，可以更好降低度电成本，另外是光衰减，熊猫电池一直在持续的研发，在我们常规的熊猫上，我们也是对下一步的改进，在做一些分析，常规N型的N-PERT电池上，除了金属化还有光效应的损失以外，我们在负荷方面，对各种的负荷做了综合的分析，从这个图上可以看出，整体负荷，除了体内的因为硅片造成的负荷以外，主要的损失还是在背上。从现在测试的和模拟看出来，背场大概25%，还有发射接触大概占到了15%的接触，也是基于这两个方面的分析。我们也是做了两方面新的研究方面的尝试，第一个就是选择性的背场，所以在选择性背场方面进行了不同工艺的尝试，从这里边可以看左边是它的工艺流程图，我们尝试了三种方式去进行它的选择性背场的研究和制作，一种是激光的方式，一种用腐蚀的浆料把背面的高掺杂去腐蚀掉，第三用化学的方式刻蚀掉它，通过对比，在实验中增益的程度也不一样，最好的还是用化学反刻法做出SBF背场效率是最大的，大概能增益到0.4的效果，这是我们在做选择背场大概的过程，第一步做了一层膜层，另外用化学腐蚀方法，第三个把膜层去掉，所以这个工艺流程可以和现有的流程结合起来，增加的东西并不是太多，成本增加也不是太多，还是容易集成到现有的生产工艺流程上。

随着背场刻蚀以后的方组，随着方组腐蚀的增加，电池的短路电逐渐的提升，但是同时也带来填充的下降，怎么去找这个平衡点，从我们目前整个的工艺流程匹配来说，在60方组的时候，在效率上达到了最优的效果，除了反面的刻蚀以外，在选择性背场，我们还有一个对准的问题，基于现有对准的精度，对选择性背场背面眼膜的宽度做了研究，从300米微米一直到150微米，从现在最近得到的结果，大概是在200微米的时候，可以达到最好的效率值，因为这样会兼顾到效率，开路电压和短路电流的提升，还有填充，这样综合起来在200微米处会有特别好的效果。这是集成到产业以后做的选择性背场的效果，从图上的对比，在开路电压和短路电流上，电池的效率大概在0.5左右，我们也是对比了它的IQE的分析，这说明选择性背场在结构上起到了很好的作用。

这是我们对正面和背面，因为熊猫电池是双面的结构，对背面进行了测试，大概21.52大概19.54这样双面因子达到了90%以上，另外对一个熊猫电池，我们在接触动画方面，用TOPCON的技术，通过这个技术解决一些背面接触动画的影响，这是我们简单的结构图，通过在背面加上一层比较薄的隧穿氧化层，增加背面钝化的接触，通过这样的结构接触，会有一个VOC的提升，还有多晶硅的场钝化，因为所有工艺的流程和设计都是基于现有的产业，能够和产业结合的，所以工艺流程上相对要简单，同时会保持双面发电的特性，这是我们大概做的其中的结构。通过这几个实验结果，虽然效率不是太好，但是在开路电压上有一个很好的提升，最高可以达到667MV，填充有一定的下降，整体初步研究开路电压有明显好的提升，通过各种优化，包括背面的掺杂浓度进行了调整，找到一个合适的调整值，整体的电池效率有一个比较优化的值，达到21.3%。

除了多晶硅，我们还对不同的氧化隧穿层也做了不同方式的对比，上面说的是化学的方法，另外下边是用氧化的方式去做了隧穿层，通过对比来看，这两种方式工艺差异不是特别大，所以用现有的化学简单的方法也可以达到比较好的效率。

整体来说N型电池，特别是N-PERT电池，我觉得P型的PERC电池发展的比较完善，在N-PERT上面有更大的空间需要提升。第一在背场方面，可以选择性的更利于产业化，另外还有一些金属化的方式，N型电池上有几个成本高的地方，在电池环节主要体现在背面的银浆料，但是随着多主栅的技术应用，反而更适合在N型电池上的研发，或者N型对于电池成本的降低。第三个一些先进的钝化计划，主要是刚才TOP-COP的规划接触，还有一些氧化铝的地方，更适合N型双面电池。所以综合来看，我们觉得在产业化上电池的转化效率在N型上，我觉得在明年肯定会达到一个22%的效果。

最后做一个小结，不管怎么样，N型电池是未来高效电池的发展方向，虽然它在一些成本上大家可能还有更多的工作去做，但是在高效率方面，N型还是一个发展的方向。另外通过选择性背场，我们这种技术可以把太阳能电池效率提升0.4%，通过TOP-COP的技术，可以有效的降低金属负荷，也可以提升它的开路电压，最后一个就是N-PERT电池效率还有比较大的提升空间，以及通过刚才说的优化掺杂、钝化、金属化的方式，这些结合起来会使太阳能电池效率提升到22%乃至23%以上，同时双面因子还可以更提升，达到95%以上的效果，这就是我的报告，谢谢大家。