探寻降低成本、提高效率太阳能电池的出路— —杜邦在线研讨会：材料是关键™

随着光伏产业的蓬勃发展，太阳能光伏的相关技术已经有了极大的进步。然而科技不会止步，低成本、高效率，这是所有太阳能电池从业者的不断追求。7月30日，杜邦微电路材料应用技术主管杜鹏做客OFweek在线语音研讨会，与众网友对当前如何降低度电成本，提高获利能力进行了相关讨论交流。太阳能电池转换效率的重要性不言而喻，根据杜邦相关公司研究人员计算，太阳能电池效率每提高一个百分点，相应的系统成本将会降低5%-6%左右。因此，太阳能电池的转换效率提升对于早日实现太阳能电力的平价上网、乃至全球能源结构调整的意义十分重大。如何提高电池转换效率，降低发电成本？作为全球领先的材料供应商与技术解决方案提供者，杜邦认为材料是关键。随着多晶硅价格的逐年下降，导电浆料在太阳能电池的制造成本中占比相对提高。作为关键原材料供应商，杜邦认为降低度电成本有三个关键因素：输出电力、总体成本、使用年限。近十年以来，太阳能电池的平均效率提升了25%，导电浆料的平均用量却减少了近七成。但是，这里面还有挖掘空间。在这场在线研讨会中，杜邦将介绍最新升级的正面导电银浆杜邦™ Solamet® PV18x系列。该系列导电浆料拥有出色的细线印刷能力、更低的串联电阻及优异的焊接拉力等特点，可大幅提升电池转换效率达0.15%，使组件输出功率增加，同时降低生产成本。而作为本次研讨会的主要讨论对象，杜邦™ Solamet® PV18x系列产品受到了业内资深人士的广泛关注。新一代杜邦™ Solamet® PV18x可以使转换率达到什么水平？众多网友们最关心的就是杜邦™ Solamet® PV18x到底可以使电池转换率达到什么水平。据杜鹏介绍，该系列导电浆料的使用可以提高0.15%的太阳能电池效率。以60片156mm多晶电池组成的组件为例，0.15%的效率提升相当于2.2瓦的组件功率提升，产生的经济效益差不多有1.4美元左右，这对于总的度电成本降低是有直接贡献的。值得一提的是，随着扩散、丝网印刷工艺的匹配，这个数据还有很大的优化空间。如何实现效率提升？负责丝网印刷工艺的工作者们最先关心的问题通常都和印刷性能相关。要细致描述印刷相对应的性能，可以从两个方面来形容：第一个方面，印的好不好，反映的是栅线印刷之后的形貌控制能力，通常表征的方式是栅线的宽度和高度，这也是直接贡献电池效率的关键因子，备受工艺、技术人员看重；第二个方面，好不好印，这个从生产的角度可能更为重要，过去我们常用肉眼来观察断线，而现在普遍流行更为严苛的EL方法来检测。杜邦™ Solamet® PV18x细线印刷能力的优化，在这两个方面都有显著的进步。基于各种网版条件，大家都可以看出杜邦™ Solamet® PV18x浆料在高宽比上的明显优势，以35微米宽度设计为例，新的浆料可以提升超过45%的高宽比。杜邦™ Solamet® PV18x系列浆料在高宽比方面的优势，使得在细线设计下仍然可以有效保持较低的栅线电阻，从而有利于填充因子的优化。而且随着栅线的缩窄，杜邦™ Solamet® PV18x在自身电阻的优势会变得更为明显。正是在电阻性能上的良好表现，让电池获得了更低的串联电阻Rs和更好的填充因子FF表现，这些优势都最终体现在电池效率上。产品适应性与可靠性怎么样？据了解，杜邦™ Solamet® PV18x在两次印刷工艺中还可以有不同组合，第一层可以选用接触优先的浆料、第二层选用电阻低、焊接好的浆料，在工艺导入的过程中，再加上网板、丝印工艺的同步匹配更能实现设计效果。目前多半是从单次印刷的银浆印两次起步，在印刷效果实现后再进行两层浆料选择的优化以进一步达到更高效率的实现。而且，杜邦™ Solamet® PV18x在工艺适应方面也有良好的表现。作为一个系列产品，杜邦™ Solamet® PV18x可以根据图形、网板、单次/双次印刷等工艺参数，会有不同的产品规格设计，解决了过去对杜邦™ Solamet® PV18x粘度范围、可调控范围的疑惑。杜邦™ Solamet®PV18x系列产品通过对于触变性等流变行为的控制和优化，在细线印刷上最终体现了优异的性能。对于未来电池能否适应？随着常规电池工艺的优化越来越接近上限，新的电池结构也在不断地推出。相应的，要匹配这些新工艺及技术，当然也要有特制的产品。目前行业的热点之一是采用PERC工艺实现Local-BSF局部背电场或者说局部背钝化结构。在本次研讨会上，杜邦也展示了其在电池工艺与技术支持方面的优势。众所周知，PERC工艺通常需要较低的烧结温度，这对于浆料的烧结窗口是一个挑战。而且如果选用ALD方式来沉积AlOx膜，还会引入AlOx绕镀到正面的问题，这又需要浆料有一定的AlOx穿透能力。两个因素合起来，对于浆料的烧结性能提出了很高的挑战。杜邦™ Solamet® PV18x浆料进行了相关的配方优化，可在较低的温度下实现良好的欧姆接触，并具有一定的AlOx层穿透能力，能有效配合PERC工艺。上方箱线图的纵坐标是接触电阻率，横坐标是四种浆料在不同的烧结温度下的表现，为了模拟真实工艺，实验中采用的硅片正面额外沉积了AlOx膜。从数据可以清楚看出接触电阻率的差异，尤其是杜邦™ Solamet®PV18x对应产品在较低的温度即825~855°C条件下的接触优势。通过浆料配方优化，可望帮助行业将目前PERC电池的效率进一步提高，从而增强这一新技术的市场竞争力。作为对光伏行业的未来展望，杜鹏认为未来太阳能电池在提高材料技术以及相关工艺改善方面仍有很大的进步空间。目前，杜邦的太阳能相关研究团队正致力于在2015年协助晶硅电池达到22%的转换效率，以期更早地实现太阳能电力的平价上网，用技术来为全球能源结构调整贡献自己的力量。