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N型单晶双面太阳电池的技术、趋势及应用

发布于:2016-06-03

本文来源:中来股份


导言

权威市场分析预测分布式光伏发电市场将呈大幅扩张态势,分布式发电占比也将迅速扩大(图6)。无论全球光伏市场还是我国光伏市场,无论是大规模地面光伏电站还是分布式光伏电站,都对高转换效率光伏电池有强烈需求,N型双面电池转换效率高、可双面发电、无LID效应是光伏发电的自然选择。


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技术


硅太阳电池PN结可以在P型衬底上制备,也可以在N型衬底上制备,基于前者制备所得太阳电池称为P型电池,基于后者制备所得太阳电池称为N型电池,N型电池通常制作成双面受光结构,即N型双面太阳电池,图1为结构示意图,从上至下依次为:正面金属电极、正面钝化减反射层及绒面、P+发射极、N-type硅衬底、N+背场、背面钝化减反射层及绒面、背面金属电极。

N型双面太阳电池的制备可采用(100)晶向、电阻率0.8~5.0Ω·cm、厚度190±20um、P掺杂、156mm×156mm(面积约244.32cm2)的N型Cz单晶硅片为衬底,首先用NaOH/KOH碱制绒技术在硅片表面制备出金字塔结构限光绒面,表面光反射率低于10%,使电池能够更多的吸收光线。在绒面基础上,采用高效掺杂技术制备P+发射极和N+背场,离子注入技术是可供选择的高效掺杂技术,使用离子注入技术可以精确控制掺杂浓度和结深,可以制备结深浅至20nm以下的大面积浅结同时可以具有较高的表面浓度,有较好的均匀性、重复性、有较高的成品率,离子注入掺杂不存在热扩散时正、背面掺杂引起的相互制约和影响。与传统SiNx前表面钝化减反射相比较,N型双面电池在前后表面制备SiO2、Al2O3和SiN x中的两种或三种的叠层复合介质膜,实现叠层高效钝化和减反射,减少了载流子的复合。最后采用先进金属化技术制备具有较大高宽比、形貌均一的细密金属电极,在减少遮光面积的情况下实现良好的欧姆接触。

02

趋势


以具有高少子寿命、对重金属有高容忍度、无硼氧原子对等独特性能的N-type硅衬底为基础,集成可靠的绒面技术、高效掺杂技术、高效钝化减反射技术及先进的金属化技术,铸就了N型双面电池的高转换效率,中来股份的N型双面电池实现了正面平均21%、背面平均19%的高转换效率,随着工艺技术的进步,N型双面电池转换效率的提升还有巨大的潜力,IPRTV预测N型双面电池将会实现23%甚至更高的转换效率(图2),N型双面电池的产量将会越来越多,市场占有率将会持续提高(图3)。

     

随着国内外光伏市场的发展,全球光伏装机容量进一步增加(图4),我国每年新增光伏装机量也将达到15-20GW(图5)。我国西北部地区日照资源丰富,适合大规模地面光伏电站的建设,我国东南部地区适合分布式光伏发电的发展,党的十八大五中全会已提出要全面推进分布式光伏发电,权威市场分析预测分布式光伏发电市场将呈大幅扩张态势,分布式发电占比也将迅速扩大(图6)。无论全球光伏市场还是我国光伏市场,无论是大规模地面光伏电站还是分布式光伏电站,都对高转换效率光伏电池有强烈需求,N型双面电池转换效率高、可双面发电、无LID效应是光伏发电的自然选择。

中来股份N型高效双面电池的规模化量产必将为我国乃至全球光伏发电的发展作出巨大贡献,同时光伏发电的蓬勃发展也必将带动N型双面电池市场的持续高速增长。

4 全球光伏发电装机容量预测


03

应用


传统电池为单面受光电池,其组件为单面受光组件,而N型双面电池正反面均可以受光发电,其组件也是双面受光双面发电的。单面受光组件须朝南倾斜放置以获得更好的受光角度,而双面电池组件的铺设角度可根据使用环境做灵活调整,甚至可以垂直放置。双面电池组件有如下特点:

(1)    双面发电,年发电量一般可比单面受光组件提高20%以上。

(2)    采光性更好,可用于玻璃幕墙、围栏等场合,具有更高的艺术观赏性。

(3)    可垂直放置,不会被树叶、鸟粪、积雪等覆盖,尤其在多雪地区不会有积雪影响发电的问题。


以下为双面电池组件的应用实例: