近年来,,,,,,光伏技术研发和产业化进展突飞猛进,,,,,,在行业共同致力下太阳能电池量产转换效能不休创新高,,,,,,PERC作为目前行业主流产品被大量成熟利用,,,,,,同时效能提升也遇到瓶颈,,,,,,行业技术焦点由P型转向N型。。。。。TOPCon因其低衰减、效能提升潜力大、产线升级成本低蹬着点,,,,,,被行业宽泛关注,,,,,,成为目前N型领域市占率最高的电池技术。。。。。在TOPCon技术产业化方面,,,,,,除了早在2017年就起头布局的前锋企业旋乐吧808官网光电表,,,,,,行业其他各大龙头企业也起头纷纷布局TOPCon产能,,,,,,抢占市场高地。。。。。
TOPCon电池效能进阶
目前已经贸易化的钝化接触结构重要分为两种:1)基于非晶硅的a-Si:H(i)/a-Si:H (p+/n+),,,,,,2)基于多晶硅的SiOx/poly-Si(p+/n+),,,,,,使用前者的钝化接触电池称之为HJT或者HIT电池,,,,,,使用后者的钝化接触电池称之为TOPCon电池,,,,,,也就是旋乐吧808官网光电目前在使用的电池技术。。。。。
TOPCon电池的诞生
2013年,,,,,,德国夫琅禾费太阳能系统钻研所(Fraunhofer ISE)的Feldmann等受SIPOS启发,,,,,,报路了一种在SiOx界面层上成长掺杂的a-Si和μ-Si混合发射极结构的电池,,,,,,称之为隧穿氧化层钝化接触(Tunnel Oxide Passivating Contacts)电池,,,,,,简称TOPCon电池。。。。。
TOPCon太阳电池结构示意图
TOPCon电池前表表与通例N-PERT太阳电池一样,,,,,,为硼扩散的发射极,,,,,,使用Al2O3/SiNx双层钝化膜,,,,,,重要区别在于背面氧化出一层极薄氧化硅层,,,,,,并利用PECVD在氧化层表表沉积一层磷掺杂的微晶非晶混合Si薄膜,,,,,,在850°C的退火温度下退火,,,,,,显示了钝化接触结构优异的钝化机能,,,,,,造备的电池效能超过23%。。。。。
学术界的TOPCon电池效能进阶
2019年,,,,,,Fraunhofer ISE将N型TOPCon电池的效能提升至25.8%,,,,,,创造了N型TOPCon电池新的效能纪录[1];;;;;;
2020年,,,,,,Fraunhofer ISE在25.8%效能电池上进一步优化了发射极的复合损失和横向传输电阻损失,,,,,,将n+ TOPCon置于P型硅衬底的背面作为发射极,,,,,,创造了转换效能26%的TOPCon电池世界效能[2]。。。。。
在此期间,,,,,,德国德国哈梅林太阳能钻研所(ISFH)还在2014年尝试将拥有优良钝化机能的TOPCon结构与IBC电池结合,,,,,,初次提出了拥有722 mV开路电压和23.9%转换效能的POLO-IBC(TOPCon结构的IBC)电池[3],,,,,,并在2018年将POLO-IBC电池的效能提升至26.1%,,,,,,创造了TOPCon结构的IBC电池的世界效能纪录[4]。。。。。
POLO-IBC电池结构示意图&世界效能纪录POLO-IBC电池结构示意图
产业界的TOPCon电池效能进阶
2021年6月,,,,,,隆基颁发在面积242.97 cm?的N型TOPCon上实现25.21%的转换效能,,,,,,德国ISFH认证。。。。。
2021年8月,,,,,,东方日升在PV CellTech大会上报路其158.75尺寸(251.99 cm?)的N型TOPCon电池拥有24.78%的转换效能。。。。。
2021年9月,,,,,,旋乐吧808官网光电在PVTD光伏技术风向标大会报路了其182尺寸(330.15 cm?)的N型TOPCon电池拥有25.4%的转换效能,,,,,,且经过中国计量科学钻研院(NIM)认证。。。。。
同月,,,,,,天合光能在“第七届TOPCon技术与PERC+论坛”报路了其210尺寸(440.92 cm?)的TOPCon电池拥有24.54%的转换效能。。。。。
2021年10月,,,,,,晶科报路了其163.75尺寸的N型TOPCon电池转换效能达到25.4%,,,,,,经过日本JET检测尝试室标定。。。。。
凭据理论推算,,,,,,TOPCon太阳电池的潜在效能(28.7%)最靠近晶体硅太阳电池理论极限效能(29.43%)[5]。。。。。当前产业化N型双面TOPCon电池的最高效能与潜在效能依然存在肯定的距离,,,,,,能够通过以下蹊径来提升TOPCon电池的效能:
1)降低发射极钝化区域的复合损失和载流子传输损失;;;;;;
2)降低背面的非梦想光学损失;;;;;;
3)降低光学遮挡及反射损失。。。。。
行业全面去补助后,,,,,,光伏发电必要依附自身竞争力与传统能源发展直接竞争,,,,,,真正实现不依赖补助的市场化自我持续发展,,,,,,同时行业竞争格局也将产生沉大变动,,,,,,大量无法满足“平价上网”要求的低效落后产能将加快裁减,,,,,,而“更高品质、更高效能、更低成本”的先进光伏产品将占据市场主导。。。。。
ITRPV 2021预测,,,,,,N型电池技术是切合市场发展的技术趋向,,,,,,N型硅片的市场份额将逐步增长,,,,,,有望在2031年达到50%,,,,,,成为主流硅片类型[6]。。。。。凭据PV InfoLink 2021最新预测了局,,,,,,在诸多种类的N型电池中,,,,,,TOPCon电池的产能及出货量占比在今年将超过50%,,,,,,出现出逐步增长的趋向,,,,,,将来在N型组件中处于主导性的职位[7]。。。。。
ITRPV预测分歧硅片的市场份额
2020-2025 N型组件产能及出货量
旋乐吧808官网光电作为全球TOPCon技术产业化辅导者,,,,,,凭借不休创新的技术、高质量的产品和服务保险系统获得业界的宽泛认可。。。。。将来,,,,,,公司将持续加快技术产业化过程,,,,,,助推全球可再生能源绿色发展。。。。。
[1] Richter, A., et al. "Both sides contacted silicon solar cells: options for approaching 26% efficiency." EU PVSEC 2019. 36th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition. 2019.
[2] Richter, A., et al. "26% efficiency with both sides contacted silicon solar cells: Front vs rear junction cell architecture." 10th Int. Conf. Crystalline Silicon Photovolt. 2020.
[3] Rien?cker, Michael, et al. "Recombination behavior of photolithography-free back junction back contact solar cells with carrier-selective polysilicon on oxide junctions for both polarities." Energy Procedia 92 (2016): 412-418.
[4] Haase, Felix, et al. "Laser contact openings for local poly-Si-metal contacts enabling 26.1%-efficient POLO-IBC solar cells." Solar Energy Materials and Solar Cells 186 (2018): 184-193.
[5] Schmidt, Jan, Robby Peibst, and Rolf Brendel. "Surface passivation of crystalline silicon solar cells: Present and future." Solar Energy Materials and Solar Cells 187 (2018): 39-54.
[6] Fischer Markus. "ITRPV 12th edition – c-Si PV trends in technology, formats, products." PV Cell Tech 2021- Online Conference. 2021.
[7] 林嫣容. " PERC与TOPCon 电池产能与市场份额瞻望". 7th TOPCon技术与PERC+论坛,,,,,,2021,,,,,,荆门.