為了進一步降低背面復合速率實現(xiàn)背面整體鈍化,并去除背面開膜工藝,鈍化接觸技術(shù)近年來成為行業(yè)研究熱點。德國弗勞恩霍夫太陽能研究所(Fraunhofer ISE)開發(fā)的TOPCon(Tunnel Oxide Passivated Contact)技術(shù)即為鈍化接觸的一種。
TOPCon技術(shù)及優(yōu)勢
TOPCon技術(shù)是在電池背面制備一層超薄的隧穿氧化層和一層高摻雜的多晶硅薄層,二者共同形成了鈍化接觸結(jié)構(gòu),如圖2所示。該結(jié)構(gòu)為硅片的背面提供了良好的表面鈍化,超薄氧化層可以使多子電子隧穿進入多晶硅層同時阻擋少子空穴復合,進而電子在多晶硅層橫向傳輸被金屬收集,從而極大地降低了金屬接觸復合電流,提升了電池的開路電壓和短路電流。
TOPCon技術(shù)研究與應用進展
TOPCon電池概念是由Fraunhofer ISE在2013年第28屆EU PVSEC上首次提出。其使用一層超薄的氧化層與摻雜的薄膜硅鈍化電池的背面。其中背面氧化層厚度1.4nm,采用濕法化學生長。隨后在氧化層之上,沉積20nm摻磷的非晶硅,之后經(jīng)過退火重結(jié)晶并加強鈍化效果。經(jīng)過多年耕耘,F(xiàn)raunhofer ISE在2017年將采用TOPCon技術(shù)的電池效率已提升至25.7%。
國外廠商LG目前已實現(xiàn)N-PERT及TOPCon電池的大規(guī)模量產(chǎn)。其中,N-PERT電池量產(chǎn)平均轉(zhuǎn)化效率已超過22.5%,TOPCon電池量產(chǎn)平均轉(zhuǎn)化效率已超過23%,60片電池組件輸出功率已達335W。LG預計其TOPCon電池的轉(zhuǎn)換效率有望進一步提升至24.5%。
國內(nèi)中來光電在大規(guī)模量產(chǎn)N-PERT電池的基礎上,將TOPCon技術(shù)引入其N型雙面電池,今年上半年電池平均轉(zhuǎn)換效率已提高到22.5%以上。中來股份2018半年報顯示,其N型單晶雙面TOPCon電池正面最高研發(fā)效率已達23.05%,雙面率達到80.65%。此外,中來股份擬公開發(fā)行可轉(zhuǎn)換公司債券募集不超過10億元,用于建設年產(chǎn)1.5GW N型單晶雙面TOPCon電池項目。2018年5月,中來與國家電投黃河水電簽約,2019-2021年將交付總計5GW的N型單晶雙面TOPCon電池。
國內(nèi)另一家實現(xiàn)N型電池大規(guī)模量產(chǎn)的企業(yè)——林洋光伏的技術(shù)路線圖顯示,在N-PERT量產(chǎn)的基礎上,開發(fā)和導入氧化鋁鈍化、黑硅RIE及TOPCon等技術(shù),預計電池量產(chǎn)效率將達23%。
國內(nèi)另一家實現(xiàn)N型電池大規(guī)模量產(chǎn)的企業(yè)——林洋光伏的技術(shù)路線圖顯示,在N-PERT量產(chǎn)的基礎上,開發(fā)和導入氧化鋁鈍化、黑硅RIE及TOPCon等技術(shù),預計電池量產(chǎn)效率將達23%。
此外,國內(nèi)外光伏企業(yè)及研究機構(gòu),如英利、天合、中科院微電子研究所、中科院寧波材料技術(shù)與工程研究所、荷蘭能源研究中心(ECN)、新加坡太陽能研究所(SERIS)、澳大利亞國立大學(ANU)等都在鈍化接觸領(lǐng)域進行了深入研究,探索不同的鈍化材料和結(jié)構(gòu),以及在P型電池的應用潛力,鈍化接觸技術(shù)正在加速推進。
亞化咨詢認為,TOPCon電池具備優(yōu)良的背面鈍化效果,無須復雜的鈍化層開口工藝,極大地簡化了電池生產(chǎn)工藝,且與傳統(tǒng)晶硅電池生產(chǎn)工藝高度兼容。目前,TOPCon電池產(chǎn)業(yè)化已有先進經(jīng)驗,量產(chǎn)效率超過23%,并仍具有進一步提升轉(zhuǎn)換效率的空間。TOPCon已成為PERC之后的又一個光伏技術(shù)風口,或?qū)⒊蔀镻ERC技術(shù)的有力競爭者。
原標題:TOPCon——PERC之后的又一個光伏技術(shù)風口