2017年10月17日-19日，2017中國光伏大會暨展覽會(PVCEC2017)在北京隆重召開。在18日上午的創新劇場【新型電池&組件技術】論壇上英利能源(中國)有限公司總裁助理、技術中心總經理史金超出席并做主題演講“高效N型雙面電池技術研究及應用”。


以下為演講實錄：

　　史金超：謝謝邢博士介紹，大家好我是來自英利的史金超，今天我主要介紹一下英利在高效N型雙面電池方面所做的工作。

　　我報告的主要內容分了四個部分，一個是說N型現在的趨勢，另外在N型熊貓電池方面做的兩個方向或者兩個結構方面做的一些工作進展，第四個做一個小的總結。說一下N型的趨勢，這兩個圖可能是我們光伏的同志都挺熟悉的，這是在ITRPV上，對于未來在各種結構的太陽能電池上面的預測，從左邊的表中大家可以看到在未來N型高效電池，主要集中在N型上面，所有大部分的效率就是N型要普遍高于P型的。第二個在N型市場的占有份額上，大家可以看出隨著時間的推移，N型電池市場的份額還是逐漸在提升，到2027年預測將近能夠接近到30%左右的份額。N型的趨勢從目前來看，一開始王文靜老師也介紹了不同N型電池結構，從目前來說N型主要發展的不同的結構，第一個是N-PERTt，另外兩個就是HJT，還有HBC的結構，世界上做的最高還是HBC這個，這是從技術路線上來說，另外一個從產業界來說，大家不僅做到高效的電池，更做到產業化的生產，目前在產業化在N型上主要是三個，一個N-PERT，一個HGT，還有一個HBC。

　　英利在2009年著手進入N型熊貓電池的研發，其實為什么叫熊貓呢?我們一開始在起名的時候想了想，我們是和幾個地方一塊合作研發，發展聯盟，綜合起名為pand，正好和國產熊貓是一致的，當時為什么選擇N型N-PERT，第一個結構比較簡單，第二個利于產業化，第三個成本低，和現在產線設備大部分都可以做兼容，大家知道HIT工藝流程和設備，現有大部分廠商設備可能很大一部分都會被體。另外它有雙面發電的優勢，最終可以到客戶端，可以更好降低度電成本，另外是光衰減，熊貓電池一直在持續的研發，在我們常規的熊貓上，我們也是對下一步的改進，在做一些分析，常規N型的N-PERT電池上，除了金屬化還有光效應的損失以外，我們在負荷方面，對各種的負荷做了綜合的分析，從這個圖上可以看出，整體負荷，除了體內的因為硅片造成的負荷以外，主要的損失還是在背上。從現在測試的和模擬看出來，背場大概25%，還有發射接觸大概占到了15%的接觸，也是基于這兩個方面的分析。我們也是做了兩方面新的研究方面的嘗試，第一個就是選擇性的背場，所以在選擇性背場方面進行了不同工藝的嘗試，從這里邊可以看左邊是它的工藝流程圖，我們嘗試了三種方式去進行它的選擇性背場的研究和制作，一種是激光的方式，一種用腐蝕的漿料把背面的高摻雜去腐蝕掉，第三用化學的方式刻蝕掉它，通過對比，在實驗中增益的程度也不一樣，最好的還是用化學反刻法做出SBF背場效率是最大的，大概能增益到0.4的效果，這是我們在做選擇背場大概的過程，第一步做了一層膜層，另外用化學腐蝕方法，第三個把膜層去掉，所以這個工藝流程可以和現有的流程結合起來，增加的東西并不是太多，成本增加也不是太多，還是容易集成到現有的生產工藝流程上。

　　隨著背場刻蝕以后的方組，隨著方組腐蝕的增加，電池的短路電逐漸的提升，但是同時也帶來填充的下降，怎么去找這個平衡點，從我們目前整個的工藝流程匹配來說，在60方組的時候，在效率上達到了最優的效果，除了反面的刻蝕以外，在選擇性背場，我們還有一個對準的問題，基于現有對準的精度，對選擇性背場背面眼膜的寬度做了研究，從300米微米一直到150微米，從現在最近得到的結果，大概是在200微米的時候，可以達到最好的效率值，因為這樣會兼顧到效率，開路電壓和短路電流的提升，還有填充，這樣綜合起來在200微米處會有特別好的效果。這是集成到產業以后做的選擇性背場的效果，從圖上的對比，在開路電壓和短路電流上，電池的效率大概在0.5左右，我們也是對比了它的IQE的分析，這說明選擇性背場在結構上起到了很好的作用。

　　這是我們對正面和背面，因為熊貓電池是雙面的結構，對背面進行了測試，大概21.52大概19.54這樣雙面因子達到了90%以上，另外對一個熊貓電池，我們在接觸動畫方面，用TOPCON的技術，通過這個技術解決一些背面接觸動畫的影響，這是我們簡單的結構圖，通過在背面加上一層比較薄的隧穿氧化層，增加背面鈍化的接觸，通過這樣的結構接觸，會有一個VOC的提升，還有多晶硅的場鈍化，因為所有工藝的流程和設計都是基于現有的產業，能夠和產業結合的，所以工藝流程上相對要簡單，同時會保持雙面發電的特性，這是我們大概做的其中的結構。通過這幾個實驗結果，雖然效率不是太好，但是在開路電壓上有一個很好的提升，最高可以達到667MV，填充有一定的下降，整體初步研究開路電壓有明顯好的提升，通過各種優化，包括背面的摻雜濃度進行了調整，找到一個合適的調整值，整體的電池效率有一個比較優化的值，達到21.3%。

　　除了多晶硅，我們還對不同的氧化隧穿層也做了不同方式的對比，上面說的是化學的方法，另外下邊是用氧化的方式去做了隧穿層，通過對比來看，這兩種方式工藝差異不是特別大，所以用現有的化學簡單的方法也可以達到比較好的效率。

　　整體來說N型電池，特別是N-PERT電池，我覺得P型的PERC電池發展的比較完善，在N-PERT上面有更大的空間需要提升。第一在背場方面，可以選擇性的更利于產業化，另外還有一些金屬化的方式，N型電池上有幾個成本高的地方，在電池環節主要體現在背面的銀漿料，但是隨著多主柵的技術應用，反而更適合在N型電池上的研發，或者N型對于電池成本的降低。第三個一些先進的鈍化計劃，主要是剛才TOP-COP的規劃接觸，還有一些氧化鋁的地方，更適合N型雙面電池。所以綜合來看，我們覺得在產業化上電池的轉化效率在N型上，我覺得在明年肯定會達到一個22%的效果。

　　最后做一個小結，不管怎么樣，N型電池是未來高效電池的發展方向，雖然它在一些成本上大家可能還有更多的工作去做，但是在高效率方面，N型還是一個發展的方向。另外通過選擇性背場，我們這種技術可以把太陽能電池效率提升0.4%，通過TOP-COP的技術，可以有效的降低金屬負荷，也可以提升它的開路電壓，最后一個就是N-PERT電池效率還有比較大的提升空間，以及通過剛才說的優化摻雜、鈍化、金屬化的方式，這些結合起來會使太陽能電池效率提升到22%乃至23%以上，同時雙面因子還可以更提升，達到95%以上的效果，這就是我的報告，謝謝大家。