常州天合光能有限公司 技术副总裁 冯志强博士
 

 

　　我们现在把它做成一个最基本的IBC电池，这个是美国SunPower公司研究多年的一个电池。我们认为IBC还有一个发展空间，它还可以与钝化接触技术相结合，以及叠层电池。路线其实很清晰的，但是还有很长的路要走。

 

　　IBC电池的优点和不利点，我简单列了一下。因为IBC电池的电极都在电池的背面，所以正面是百分之百受光，没有遮光。由于正面没有金属化区域，可以轻扩做更好的钝化。由于背面不需要考虑受光，可以大面积做金属化工艺，提升电池的FF。IBC组件的焊接都在背面，相对容易。当然它有一些不利点，就是IBC工艺路线长，工艺步骤多。而且对硅片的少子寿命的要求很高，所以它是用N型的硅片做的。

 

　　IBC电池的应用。有空间的运用，航天器、飞行器，就是我们最近阳光2号，它就是用的美国SunPower的IBC电池，还有一些赛车上的应用。这里特别讲一下，2001年有一个叫太阳神这样命名的飞行器，它的飞行高度达到了世界记录，它用了75个翅膀，来带动14个螺旋桨。这个是IBC电池的一个应用。另外还有一个（方体长），也就是我们现在看到的飞到中国的飞机，它是72个翅膀，用17000多片IBC电池做的。那么它是sunpower125大小的电池。另外IBC电池的好处是功率更高，可靠性也很好。

 

　　我汇总了一个表格，目前全球的IBC电池的进展情况。国际上几家研究和产业化的IBC电池公司和研究所，SunPower用plating工艺实验室效率达到25%。日本的panasonic它是用HIT结合IBC电池，做到25.6%，这是目前的最高纪录。天合有两个纪录，一个是和澳大利亚国立大学合作做的小面积IBC电池，用光刻等方法做的，效率24.4%。那么现在我们用的六英寸，也就是可以产业化的。用传统的扩散，传统的丝网印刷，做到22.9%。据我们所知，这个目前是6英寸的IBC电池的世界记录。天合经过四年多的努力，已经建立了IBC电池的研发实力，尤其是我们引进了首席科学家DrPierre，他曾长期在美国的sunpower工作。所以他带领着我们的研发团队，从2011年开始，研发低成本高效IBC电池。这也是我们承担的国家863项目。同时，我们也跟澳大利亚国立大学合作，研究实验室的高效IBC电池。

 

　　IBC电池的工艺路线。在N型硅片的基地，做SawDamageremoval，双面硼扩散后，加上阻挡层掩膜，背面开槽，在进行磷的扩散。完成扩散后对硅片做表面制绒。沉积钝化膜，钝化层我们也是用三氧化二铝加氮化硅，这样的传统工艺做的。然后在背面进行第二次开槽做金属化丝网印刷。这是一个电池的工艺。这个电池工艺实际上我们把它简化了，也就是说本身应该是一个更长的工艺步骤。

 

　　这是我们跟ANU合作做的，电池效率达到24.4%的实验室小面积IBC电池。这个是我们实验室，我们天合光能独立做的一个大面积的，6英寸的电池。Voc已经做到683毫伏。这个地方我们做了一个分析，对功率损失的分布，也就是说哪一个步骤，它所产生的功率损失最大，有一个分布。从这个分布可以看到，金属接触区域以及背面非金属接触区域，是两个功率损失最大的地方。通过优化，我们的测算是用我们现有的工艺，电池效率可以做到23.8%，这是我们经过计算的，这也是我们下一步的优化方向。我们现在做到22.5%，达到一个比较理想的结果。

 

　　这是我们做成IBC组件。做成组件以后，我们做了一些可靠性测试。这是标准的TC，HF以及PID的测试。PID标准的96小时，衰减在3%之内。连续192小时的PID测试后，衰减在5%以内。我们也做了一个IBC中式线，照片上显示的是中试线的结果关键设备三氧化二铝钝化层，我们尝试了ALD的设备，5-10纳米厚度就可以了。那么从钝化效果来说，ALD更好一些。我们开始调试时电池效率从为20%，逐渐优化后电池效率有一个持续提升。这是中试线的结果，不是实验室的结果。现在基本上达到22的效率。目前来看，它的良率还不高。IBC的制备良率的提升主要在两个方面。一个是它对清洗工艺的要求很高，避免工艺污染，提高清洗工艺的水平成为关键之一。第二个，是激光与丝网印刷的图案的对准问题。这个要求很高。所以一旦图案对准有点偏离，电池的效率就低了。这个对准的良率非常重要。我们也做了一个IBC电池制备的成本评估。拿最简单的多晶的产线的成本作为Baseline对比，实际上我们现在的IBC电池中试线，成本大概是Baseline的一倍左右，所以成本是高的。而我们跟sunpower的IBC的比较，成本大约是他们的68%，所以是有优势的。我们不可能做到Baseline的水平，但是它应该更低一点才行。我们还会提高制备的良率来降低成本。一般产业化的良率在97%、98%的水平，一开始我们调试IBC电池线时良率在50%-60%之间，所以我们做这个计算，如果我们的良率接近100%的情况下，将在这个水平。实际上我们还有很大的空间把成本降下来，通过提高良率来降低它的产业化的成本。

 

　　最后，我想简单总结一下未来的方向。至少我们现在已经展示了6英寸的IBC电池在实验室以及中试线上的一个成果。我们将来的目标是研发效率超过23%的IBC电池。同时，我们要把IBC组件建成小型系统，做长期的可靠性测试。另外我们已经有一些应用，一些日本人欧洲人来跟我们谈这个事，他们要来做太阳能电池的赛车，有一些是飞机，这个我们现在已经有了。实际上，我们还想把IBC电池以及和HIT电池结合起来做到，目标超过25%的效率。所以总结来说，我们在6英寸的电池上已经达到了22.9%的效率。可靠性也达到了衰减小于5%之内。我们已经有了一个小型的50KW的小系统建设，我简单汇报到这里。