高效率晶体硅电池进展(IBC)
发布时间:2014-11-28    编辑:wanghuijuan   
本文摘要:天合光能技术有限公司技术副总裁 天合光伏科学与技术国家重点实验室 主任

  谢谢主持赵老师,同时谢谢会务组给我这个机会,代表天合做这个报告。我这个报告其实上个星期在南通第十届太阳能基硅和光伏应用研讨会上做过,一星期以后今天其实没什么太大更新,但是我想讲一下大家可能感兴趣的天合最近尤其最近一年在技术研发这块,尤其是电池组件所取得的一些进展。我想讲的是IBCHIT整个的(英文),我想大家更感兴趣看天合的一些进展,后面的二和三点还是要快速回顾一下IBC电池,天合也在致力于技术研发。
 
  重点讲第一部分,我们知道2014年是整个太阳能电池效率提升非常明显的一年,最明显的就是日本的夏普,日本松下的(英文),这两家公司在今年年初上半年分别达到了25.1以及25.6的晶体硅电池效应,都是采用IBC电池的材料工艺。全球各个研发单位都有一些不光是晶体硅还有薄膜电池的一些进展,简单列了一下,天合光能也在致力于做IBC电池。大电池6英寸的天合做的22.9%的效率,对于6英寸的电池来说这也是一个纪录,昨天公布了(英文),在日本的GATJET测的。像(英文)他们用(英文),这是一个新的技术,要求我们会关注,用到晶体硅上去,已经做到23%,这是实验室的电池效率。CRGSCIGS这块,是日本比较领先,像(英文)solarfrontier他们做的20.9%的电池效率,(英文)是20.1%的电池效率。
 
  (英文)一直有一个纪录,钙钛矿电池,上午有报告,目前有纪录是17.9%,按照今天上午报告来说,第三方测试已经做到20.2%,这个技术可能要更新。同时还有多节的和CPV的,CPV现在世界最高的是44.7%,四个节的。现在基本上产业化是在五角星的地方,也就是多晶18,单晶19,明年年底产业化可以做到20%左右,这是一个基本的趋势,我们可以展望一下,晶体硅电池单结的最高效率理论值是29.4%,砷化镓电池质量做到很高了,27.6%,多节的是40.7%,有一个技术是24.4%,是我们天合和澳大利亚国家做的。按照这个展望图来说,我们在最近的五年之内,可能会有些快速的发展,尽快把这些实验室的纪录转化为量产。
 
  这是总结一下天合光能在做IBC电池和PERC电池这两个纪录,刚才已经讲了,PERC电池现在的电池效率,这是多晶的,左舵了20.53,单晶体的21.4%,这两个经过了测试,多晶的已经送到fraunhofer(英文)去了,送之前我们在中国的无锡质监所做了第三方测试,昨天我们公布了这个消息,我们等待fraunhofer(英文)的结果,最快周末或者下个星期,以这个结果为主,因为fraunhofer(英文)和日本的JETHIT,只有这三家结果最权威,才能被业内接受。(英文)当时的纪录是20.4,2乘2厘米的小电池,大电池最高纪录只有在表上能看到的是19.5多晶硅。20.5这个纪录如果确认的话,应该是能,我列了一下天合光能产业化的电池效率以及它的最高效率。现在(英文)提高很多了,像(英文)这是多晶的,我们同行大家做的差不多,包括京奥、英利等等,也靠近18%的效率,得益于多晶硅材料的质量快速的提升,刚才报告也讲了,其实多晶硅材料起到关键的作用,没有什么新的电池工艺加进去,可能加的大多(英文)等等。Honey是正面的选择性发射极机,提高了0.3左右的纪录,这是单晶的,现在马上推出这两款,就是HoneyPlus,国内很多同行都在推,在今年四季度甚至明年第一季度会有更多厂家会宣布已经量产。
 
  我们总结一下天合光能的电池组件的功率,基本有这样几款,目前来看,我们接近量产的是到这儿,靠这边都是量产的,这边我们在明年1月份宣布量产,IBC电池在中期阶段,能不能量产不仅取决于技术而且取决于成本,所以首先要做成示范项目,在今年年底完成。现在很火的就是(英文)电池,我们看到很有产业化前景,天合这块,以最高数据来看可以达到世界最高的效率,就是大面积中式的工艺来做。关键技术就是(英文),另外我们正在经过第三方的测试。这是一个11月5日经过无锡质监所检测的,中心测试的测试报告效率到20.53%,这个纪录如果被确认,再次被确认的话应该会放到(英文)。
 
  单晶大面积的,6英寸,21.4%,我们也没看到哪家能够用PERC做,这也是一个标杆,我们也在确认,21.4%为什么说是世界纪录,我们看到有纪录里面是21.2%的记录,是大面积的,目前为止从PERC上面能看到的一个世界纪录,这也是一个(英文)的里程碑,我们认为它还不是一个最终结果,我们PERC还可以往上走。除了电池以外,我们做了一些组件,这是我们最近今年9月份宣布的,以PERC电池为基础做的单晶硅组件,做到了335.2瓦,这是做了测试的,采用组件的限光陷光技术等,电池方面没什么变化,如果把结果换算回来,电池效率会达到多少,基本上在23%左右,是不可能的。这里面的贡献我们讲CTM,贡献很大,从电池到组件,它的损耗不仅没损耗还贡献了。这里面有一些电池以外的技术范围,电池效率的最高纪录应该是最好。
 
  我们回顾一下天合光能四年来做的一些组件记录,从2011年开始我们做了两个,多晶硅我们做到247.3瓦,这个纪录我们当时没有采用PERC电池,但是用的最好的材料多晶硅技术,组件当然有些贡献,当时这是个世界纪录,后来被(英文)破了,它做到283.3万,在2012年用了PERC技术的电池,这个纪录还没有破,还保持着,单晶硅我们从2012年以后我们立足做PERC做单晶硅,我们在今年的4月份做了326瓦,当时是个世界纪录,后来被常州,日本的(英文),这个公司最近9月份在EUP(英文)宣布做了327瓦,宣布的同时我们也宣布了335瓦,所以目前335瓦是一个世界纪录。
 
  我们可以看到电池效率不是太绝对,电池效率一定程度有极限,但是组件能够把功率提高,还是有很多潜力。这是我们当时测试的一个335.2瓦的一个TUV的测试结果,用的最好的高效电池,技术是PERC电池。除此之外我们跟澳大利亚国际大学合作,在实验室我们做了一个小面积的IBC电池,我待会儿介绍一下,这个是一个用半导体的方法来做的电池,达到了24.37%,我们正在致力于做大面积的电池,也就是156面积,因为SUNPOWER只做125的,我们现在一开始做6英寸,总结一下,603这是小电池,这是大电池,功率我们现在做到320瓦,这是一个目前的一个记录,我们尽量给它完成这个中视线的建设,把设备齐备,设备基本到位接下来一个多月基成中视线。
 
  晶体硅电池的方向,这是天合自己考虑的,是这样的情况,RBC电池,晶体硅的PERC电池以外,我们对HIT电池我们一直在做,是有优势的,基本有同样的效率,所以HIT电池310瓦这是我们要做的目标,目前我们在这个水平,接下来做的就是IBC和HIT结合,再下去花五年时间,目前天合还没有动手做,但是这样的结构在国际上已经有人开始研发了,我们引进国际先进的超高效的电池研发,这也是天合光能将来五年之内所要做的方向。
 
  IBC电池材料,(英文)材料必须达到14微密微米,负荷速率以及最后接触电阻都有一个指标。这是一个理论模拟,以这个为指标我们来指导我们的工艺开发,因为我们的工艺开发以后我们不知道这一整套工艺下来哪一个地方是损失最多的,通过这个来衡量我们知道是正面问题我们就专注把正面的东西给它改良,这是一个指导,按照这个思路我们简单开发。这是IBC(英文)从1975年开始到1985年,IBC电池发源于斯坦福大学(英文)来做CPU,是一个聚光电池当时在考虑,后来才发展成(英文),plannar平面电池。IBC电池的好处不讲了,这是(英文)公布的产品,但是我们可以看一下,IBC电池在国际上,除了(sunpower英文)量产以外,有很多研究机构在致力于开发低成本的IBC电池,这是(英文)他们在做的电池,大电池,他们用的是(英文),这是离子输入法,现在有人在做,中国的企业也在尝试,我们还在做,这个还没有量产,但是他用(英文)方法就可以做到22.1,有一定的前景,我们可以参考。大电池还有(英文),他们做的跟我们天合做的有点类似,他们是两次扩散,他们做到21.3大面积的,但是也没有量产。(英文)做的小电池,但是它是以(英文)为基础,基本用光刻技术,(英文)有可能用蒸镀针度方面做,做到22.3,小面积电池也做的不错,这是一个实验室的纪录。(英文)也是这样,他们在做一些小面积的,但是可量产化的技术,现在做到了EB(英文)的技术,然后是钝化技术,这些都是可量产的,可以做到23,VUC做的更好。
 
  这些是典型的比较领先的研究机构在做的,这是天合和澳大利亚合作,在他们实验室做的工艺流程,这是我们看用小面积不计成本能做多高,我们有40多道光刻,是一个完全的半导体工艺,用40多道光刻分别做研磨掩模,分别把光刻(英文)做完,这个工艺比较复杂,但是我们可以做到很高的效率,我们只是做个记录,这是四片电池做在一个芯片(英文)上面。这是天合做的,没有很多细节,大致是这样的情况,看上去很短,工艺很短,其实很长,跟我们传统的比还是很长,但是我们把一些大的工艺放在一起,比如(英文)这些放在一起,(英文)实际要做两道,N和P两个地方,以这样一个目前可实现的,目前我们的产线可实现的研磨技术做的IBC电池工艺,实现22.9大面积的电池效率。
 
  HIT电池背景不讲了,这是松下(英文)做的,以前的三洋三亚,目前从2012年产能在快速增长,这是为什么做HIT,它的工艺跟IBC比起来,工艺路线非常短,关键就是非晶硅的层基,(英文)厚度很窄,这是非常关键的工艺,很多尝试都不能够达到三洋(英文)的水平,但是我们与中科院研究所一起在做这个事情,我们做了三年的国家项目。hit(英文)有什么好,最明显的它的温度系数低,表现在发电量比平时要高,(英文)做的很高所以导致(英文)很高。
 
  产业化情况,在日本基本是松下(英文)的天下,还有常州有一定的产能,中国有国电也有赛昂,但是真正的产能跟日本比较还小,另外据我所知还不是很稳定,效率可以做到21%,但是yield业务比较低,产能跟晶体硅比还是有一定的稳定性问题。这个是我们天合在上海研究所建立的联合实验室,通过实验室里面可以把HIT电池从头到尾,所有工艺都可以做到,这里基本上也是参考了日本(英文)的技术,我们买的PeUCVD,靶把的TCO的设备。这是我们实验室做的,我们实验室做的大面积的五英寸的做到20.13%,这个技术已经不是最新的,最近做了21.6%的纪录,表还没拿过来,这是小面积的,当时我们做了50乘50的,小面积的,所谓的中视中试就是小样的话,看平均值是多少,起码能做到19.7%,(英文Voc)比较高,能达到720,但19.7不是我们的目标,跟我们晶体硅还没有竞争力,(英文)HIT的开发实际比传统的晶体硅电池来看比较困难,比较难做,我们争取要超过20%的效率。这是一个IND的(英文),世界有哪些研究机构哪些企业在做HIT电池,有韩国,中国也有几家,(英文)还有天合和卫星微系统研究所的,这是IBC和HIT结合的电池,这是最新的,日本做的最好,(英文)夏普他们做的最好,现在已经达到了一个比较成功的阶段,下面一些除了韩国人以外效率还很低,但是这是我们认为是一个方向。
 
  最后我要总结一下高效的晶体硅电池,IBC电池,实验室做的很高效,但基本用的光刻技术,然后就是蒸针镀技术,产业化比较难,成本比较高。HIT电池做的简单总结,工业化IBC电池,都是大面积的,还是在研发阶段,天合这块除了(英文)是125以外,156的,天合这块做的比较独到,我们正在致力于把6英寸电池量产化。
 
  IBC有什么好处,除了高效以外,坏处是成本高,但是表面好看,客户满意等等,这是在屋顶市场上应该有将来接下去会是个趋势,会更多的应用,但是将来会什么样子,将来我们说IBC电池和HIT电池结合也许是非常完美的超高效电池,不仅取决于技术,而且取决于设备,设备和工艺是连带在一起的,这就是我的报告,最后感谢一下我的团队,谢谢大家!
 
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