【前沿】N型PERT双面太阳能电池及其产业化进展

N-PERT双面电池技术背景

　　近年来，N型硅太阳电池由于其优越的性能，包括高的体寿命、对金属杂质高的容忍度以及没有P型材料中由于硼氧（B-O）复合体所造成的光致衰减（LID）[1-3]效应，越来越受产业界的关注。最新的光伏国际技术路线图2015[4]中显示，到2020之前，预测可实现低成本批产平均效率大于23%的均为N型电池；到2021年，N型电池市场占有率将超过30%，而nPERT双面电池的高发电性能正在引起很多一流制造厂商和市场的密切关注。

　　PERT（Passivated Emitter，Rear Totally-diffused cell），钝化发射极背表面全扩散电池，是一种典型的双面电池。双面太阳电池是指硅片的正面和反面都可以接受光照并能产生光生电压和电流的太阳电池，这种电池可以用P型硅片制造，也可以用N型硅片制造。nPERT双面电池基本工艺流程为（1）双面制绒（2）上表面扩散硼制成P+N结（3）背面扩散磷制成N+N结（4）双面钝化薄膜（5）双面金属化，结构示意图如图1所示。

　　图1 nPERT电池结构示意图

　　N-PERT双面电池技术特点

　　nPERT双面电池采用N型硅作衬底，具有少子寿命高、无光致衰减等优点。常规P型电池由于使用硼掺杂的硅衬底，长时间光照后易形成硼氧键，在基体中捕获电子形成复合中心，导致3~4%的功率衰减；而nPERT电池使用N型硅衬底，磷掺杂的基体使得电池几乎无光致衰减。我们对nPERT电池进行了光衰实验验证，如表1结果所示，光照60h后效率衰减仅0.11%，无光致衰减的特点能有效保证系统端的功率输出和发电量。

　　表1 nPERT光衰实验结果

　　通过EQE测试结果可知（如图2），相比于P型常规电池，nPERT电池具有更好的长波响应，可将更多长波长的光吸收，尤其是制备成双玻组件后背面可更高效率的吸收反射光和散射光。

　　图2 nPERT电池与常规P型电池EQE比对

　　N-PERT双面电池组件技术优势

　　双玻光伏组件就是指由两片玻璃和太阳能电池片组成复合层，电池片之间由导线串、并联汇集到引线端所形成的光伏电池组件，组件结构示意图如下

　　图3 双玻组件结构示意图

　　2013年以来，随着国内外前期投资的光伏电站的陆续并网发电并运行一段时间后，国内外电站的质量问题时有出现。由于某些有机材料的寿命较短、耐候性较差，光伏组件中的EVA胶膜和背板的质量开始被高度关注，水汽穿透背板导致劣质EVA树脂快速降解有密切的关系，EVA树脂遇水即开始缓慢分解，其分解产物含醋酸，醋酸腐蚀光伏电池上的银栅线、汇流带等，使组件的发电效率逐年下降。为了规避这一问题，双玻组件为高品质光伏电站的较为理想的解决方案之一，但双玻组件的电池片间漏光导致组件功率损失较大，组件正面功率相比常规背板偏低；同时，无框双玻组件对封装材料和封装工艺要求较高。

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