我国高效晶硅太阳能光伏电池技术进展(上)

来源:发布时间:2015-03-31 09:12:59

前言:转化效率高于20%的高效晶硅电池技术,是近年来我国光伏制造行业主要开展的技术革新。在该领域,我国已经走在了世界的前列。本文将简述目前国内主流的高效晶硅电池技术的最新进展,如PERC电池、IBC电池、黑硅电池、MWT电池、双面电池、高效硅片、高效电池用浆料等。分为两期,本期介绍PERC电池、IBC电池和黑硅电池。

1、 PERC电池(PassivatedEmitter and Rear Cell,钝化发射极背面接触电池)

通过在电池的背面添加一个电介质钝化层来提高电池的转换效率。该技术在常规电池的背表面制备SiO2、Al2O3、SiON或Al2O3/SiNx钝化膜,将p-n结间的电势差最大化,这就可以使电流更加稳定,降低了电子的复合,从而提升电池效率。在其它工艺制程不变的情况下,单晶硅电池的产线平均转换效率可提高至20.5%左右。国内以南京中电电气、常州天合、晶澳公司为代表的一流光伏组件企业,已经开始PERC高效电池的量产。中电电气基于“863”项目,目前已经形成35MW的P型单晶硅PERC电池生产线,采用Al2O3/SiNx背面钝化、离子注入、纳秒或皮秒激光开孔烧结、背面局部金属化等先进工艺,创造了20.5%P型单晶硅 PERC电池最高转换效率,量产的平均转换效率也达到了20.3%,电池开路电压达到664mV。2015年1月,天合光能宣布则在单晶和多晶电池上均实现量产化的PERC电池技术,多晶Honey Plus和单晶Honey M Plus的转换效率分别为18.7%和20.4%。

目前PERC电池的制备以P或N型单晶硅为主,对硅片衬底的电阻率和少子寿命提出了更高的要求。一般要求少子寿命高于100us。其光致衰减(LID)与普通单晶硅电池无明显差别,如果采用掺镓(Ga)技术,能够进一步降低LID效应。

2、 IBC电池(Interdigitated back contact,全电极背接触晶体硅电池)

这种电池与常规晶硅电池的最大区别在于正面无栅线电极,所有正负栅线全部排列在背后。电池使用N型硅片作为衬底,前后表面均覆盖一层热氧化膜,以降低表面复合。在电池背面分别进行磷、硼局部扩散,形成手指状交叉排列的P区、N区,以及位于其上方的P+区、n+区,丝网印刷电极后形成了我们看到的交叉排列的正负栅线。早先使用的是成本昂贵的光刻技术,现在使用的是点接触(Point-contactcell,PCC)技术、多次丝网印刷技术、激光烧结。这种电池的优点是(1)减少正面遮光损失,相当于增加了有效半导体面积;(2)组件装配成本降低;(3)几乎不存在光致衰减;(4)正面外观漂亮整洁。这种电池使用N型硅片衬底,对硅片的少子寿命要求很高,

该技术最早由美国的Sunpower公司进行产业化,在3000px2的小电池上实现了25%的转化效率。日本的松下公司在143 cm2的小电池上实现了25.6%的转化效率。我国的常州天合光能,在2014年率先在标准尺寸电池——4英寸电池(154.68 cm2)和6英寸电池(238.95 cm2)上分别实现了24.4%和22.9%的转化效率,是目前商用化IBC电池的世界记录。在这两款电池上分别使用了光刻、2次丝网印刷、管式扩散等核心技术。目前,天合的30MW IBC电池生产线的良率超过了60%,较之常规电池,成本还是偏高,属于市场上的高端产品。主要是对硅片的清洗要求、丝网印刷前的激光刻蚀精准度要求很高,因此短期内无进一步扩产计划。

天合还对IBC电池做成组件的耐候性和衰减率进行了研究:最大功率在热循环试验400次(TC400)、湿冻试验10次循环(HF10)、湿冻试验20次循环(HF20)、PID96小时试验后的衰减率分别为1.6%、2.3%、4.2%和2.4%。

3、 黑硅电池(BlackSilicon)

黑硅电池,顾名思义,就是颜色比常规的蓝色晶硅电池要深很多,呈黑色。其核心是通过刻蚀技术,一方面在常规硅片表面制绒的基础上,形成nm级的小绒面,纳米锥型的小绒面长径分别为400和450nm,长径比为0.9,从而加大陷光的效果,降低反射率,增加对光的吸收(这就是看上去黑色的原因);另一方面,通过二次刻蚀来降低表面复合,从而将常规电池的转换效率绝对值提高0.5~0.6%。

黑硅电池的刻蚀技术分为两类,干法和湿法。干法包括:RIE(Reactive Etching 反应离子刻蚀)、激光刻蚀、蒸汽刻蚀;湿法包括:或MCCE(metal Catalyzed ChemicalEtching金属离子辅助刻蚀)、电子化学刻蚀(Electrochemical Etching)。刻蚀使用的气体包括 Cl2,SF6,O2等。

黑硅技术是一种通用的表面处理技术,可以用于前述的PERC电池或IBC电池。国际上使用黑硅技术的企业有日本三菱、京瓷、美国Nines公司等。中国使用黑硅技术的代表企业为阿特斯、晶澳等。其中,阿特斯产业化的黑硅电池,使用RIE技术的比常规电池转化效率绝对值提升0.6%,使用MCCE技术的电池转化效率绝对值提升了0.3%。下图分别为使用在IBC电池上的黑硅技术,黑硅电池的量子效率曲线,可见黑硅电池在蓝光和红光区域的吸收效率更高。 

责任编辑:solar_robot
索比光伏网&碳索光伏版权声明:

本站标注来源为“索比光伏网”、“碳索光伏"、"索比咨询”的内容,均属www.solarbe.com合法享有版权或已获授权的内容。未经书面许可,任何单位或个人不得以转载、复制、传播等方式使用。

经授权使用者,请严格在授权范围内使用,并在显著位置标注来源,未经允许不得修改内容。违规者将依据《著作权法》追究法律责任,本站保留进一步追偿权利。谢谢支持与配合!

推荐新闻
南邮新成果实现溶液法制备铜铟镓硒薄膜太阳能电池最高转换效率来源:科学网 发布时间:2026-11-02 09:22:49

南京邮电大学辛颢团队在《自然·能源》发表突破性成果,提出一种基于溶液化学调控的新型策略,通过在前驱体溶液中构建铜、铟、镓多元金属互联分子网络,精准控制热分解与相变过程,有效抑制杂质生成和元素偏析。该方法采用乙酸铜等原料,利用乙酸根的双重键合能力实现组分预锚定,显著提升薄膜均匀性与相纯度。由此制备的铜铟镓硒(CIGS)太阳能电池经认证达17.53%转换效率,创溶液法世界纪录;铜铟硒(CIS)器件达15.30%。值得注意的是,该成果未引入梯度带隙、碱金属掺杂等常规优化手段,仅靠前驱体分子结构创新即实现性能跃升。研究不仅推动轻质、柔性、低成本CIGS电池产业化,其溶液化学设计理念还可拓展至其他多元无机光电器件,为薄膜光伏技术降本增效提供新路径。(199字)

解除扣押!美国海关放行一企业光伏电池来源:索比光伏网 发布时间:2026-11-02 08:59:21

日本光伏企业Toyo公司披露,美国海关与边境保护局(CBP)在完成对埃塞俄比亚工厂所产太阳能电池的多晶硅及硅片溯源核查后,已放行相关货物。此前两批共计0.094MW、货值1.377万美元的电池曾于5月底被扣留,疑涉强迫劳动风险,但Toyo尚未确认本次放行是否对应该批次。与此同时,美国商务部已于7月17日就埃塞俄比亚光伏产品启动全国性规避调查,重点审查其是否使用中国零部件组装,初裁预计12月中旬公布。Toyo否认指控,强调其埃塞俄比亚产电池原料来自美国和马来西亚,并正推进C-TPAT认证以强化合规。该公司在埃塞俄比亚规划4GW TOPCon电池产能,在美国得州布局2GW组件及1.5GW HJT电池产线。当前,美国对海外光伏产地的供应链审查与贸易壁垒日趋常态化。

TNO携手东洋制罐推进钙钛矿产业化,计划在荷兰建厂来源:TaiyangNews 发布时间:2026-10-29 08:55:45

荷兰研究机构TNO、其衍生公司Perovion Technologies与日本东洋制罐集团控股公司达成合作,共同推进柔性钙钛矿太阳能电池的产业化。三方签署意向声明,制定涵盖技术开发、材料研发、卷对卷(R2R)制造工艺及组件集成的联合路线图。Perovion将依托TNO的技术基础,主导商业化转化,并计划于2030年在荷兰建设首座钙钛矿光伏薄膜R2R量产工厂;东洋制罐则提供MiraNeo平台下的先进封装材料与组件集成能力;TNO持续负责技术研发与规模化支持。该技术以轻质、柔性、可弯曲为特点,适用于传统晶硅组件难以部署的场景,如轻型屋顶、建筑立面、车辆及历史建筑等。合作旨在突破钙钛矿电池在长期稳定性与环境耐久性方面的产业化瓶颈,加速其迈向大规模生产和全球市场应用。(198字)

京东方光能申请太阳能电池组件及其制作方法专利,实现电极引线与太阳能电池电极的连接来源:金融界 发布时间:2026-10-29 08:53:46

本文介绍了合肥京东方光能科技有限公司与京东方科技集团股份有限公司联合申请的一项太阳能电池组件及其制作方法专利(公开号CN122995404A,申请于2025年4月)。该专利核心在于提出一种新型连接结构:通过第一、第二电极引线分别连接首尾两个太阳能电池的对应电极(即首电池的第一电极与末电池的第二电极),引线材料可选金属氧化物导电薄膜、金属导电薄膜,或二者叠层结构,旨在提升电极引线与电池电极间的可靠连接性能。文中还简要说明了两家申请主体的基本情况——合肥京东方光能为2024年成立的光伏领域新公司,注册资本近6亿元;京东方集团则是深耕电子制造多年的龙头企业,拥有超六万项专利。

理光将在日本宫城县建钙钛矿太阳能电池生产基地,2030年形成数百兆瓦年产能来源:索比光伏网 发布时间:2026-10-28 09:08:27

理光公司宣布将于日本宫城县的理光工业东北基地建设钙钛矿太阳能电池生产基地,该项目已入选日本GX(绿色转型)供应链发展支持项目。基地将采用理光自主研发的喷墨印刷技术制造钙钛矿太阳能电池,通过喷墨涂布方式完成各功能层沉积,避免传统工艺中的真空镀膜和激光刻蚀等复杂环节,从而简化生产流程、提高材料利用率并降低量产成本。根据规划,该基地目标在2030年前实现数百兆瓦的年产能,并在此基础上持续扩产,逐步迈向吉瓦级规模。此举标志着理光正式布局下一代光伏技术产业化,聚焦高效、低成本的钙钛矿电池本地化制造。

上智大学等开发出无铅钙钛矿太阳能电池新技术,同时提高耐久性与转换效率来源:日本经济新闻 发布时间:2026-10-27 10:52:11

上智大学等研究团队开发出一种新型无铅钙钛矿太阳能电池技术,以锡替代有毒的铅作为核心元素,旨在兼顾环境安全性与器件性能。针对锡易氧化导致结构退化、进而影响效率与稳定性的关键难题,团队设计了 Ruddlesden–Popper 型层状结构:由锡-碘无机导电层与有机分子层交替堆叠构成,并引入2-氨基苯并噻唑作为分子钝化添加剂。该结构既通过有机层阻隔水氧提升耐久性,又借助添加剂抑制锡氧化、降低界面电阻,使电池在100天后仍保持约85%的初始效率。尽管当前转换效率尚低于含铅同类器件,但该成果为安全、稳定、可实用化的钙钛矿光伏技术提供了新路径,后续工作将聚焦于效率提升与大面积制备。(199字)

松下控股将玻璃型钙钛矿太阳能电池量产提前一年,计划2029年4月投产来源:广角观察 发布时间:2026-10-21 14:16:04

松下控股宣布将玻璃型钙钛矿太阳能电池的全面量产时间提前一年,由原定的2030财年调整为2029年4月,并将在日本滋贺县长滨市的量产技术开发基地正式启动。此举旨在加速该新型光伏技术的商业化进程。在此之前,公司已于2026年9月启动先行量产,相关产品目前由大阪府守口市的研发基地生产,主要用于面向客户的试用与实证,以积累实际安装、运行及维护经验,为后续规模化量产夯实技术与应用基础。

通威太阳能取得异质结太阳电池性能测试方法专利来源:金融界 发布时间:2026-10-19 13:52:19

通威太阳能(成都)有限公司于2023年4月申请、近期获授权一项名为“异质结太阳电池的性能测试方法”的发明专利(专利号CN116435206B)。该专利聚焦于提升异质结太阳电池关键性能参数(如转换效率、开路电压等)的测量准确性与可重复性,旨在优化其研发与量产环节的检测流程。作为国内光伏龙头企业通威股份的核心子公司,该公司成立于2011年,注册资本54亿元,主营业务为光伏电池的研发、生产与销售。截至当前,企业累计拥有专利2111项,参与招投标416次,并持有大量商标及行政许可,体现出较强的技术积累与产业化能力。(198字)

11月2日正式发布 AD/CVD 征税令——美国裁定印度、印尼、老挝光伏产品构成实质损害来源:TaiyangNews 发布时间:2026-10-16 08:49:59

美国国际贸易委员会(USITC)于2026年作出最终裁定,认定从印度、印度尼西亚和老挝进口的太阳能电池及光伏组件对美国本土产业造成实质性损害。该裁决基于美国光伏制造贸易联盟(AASMT)2025年7月提交的请愿书,并继美国商务部(DOC)同年9月确认上述三国产品存在倾销与补贴行为后作出。据此,DOC将于2026年11月2日正式发布反倾销与反补贴(AD/CVD)征税令,税率依国别和企业而异,海关将同步开始征收现金保证金。此举标志着美国光伏贸易救济范围继柬埔寨、马来西亚、泰国、越南之后,进一步扩展至印、印尼、老挝三国。AASMT同时正推动针对埃塞俄比亚组装、含中国零部件光伏产品的调查,并联合其他联盟应对韩国等地可能存在的关税规避行为。(199字)

1-8月美国进口光伏电池12.6GW,非洲产地崛起来源:光伏情报处 发布时间:2026-10-12 06:12:11

2026年1—8月,美国累计进口光伏电池片12.57GW,同比减少22%,反映进口需求明显收缩,主因包括贸易政策收紧、本土组件产能扩张及库存调整。进口量呈现先抑后扬再小幅回落的波动趋势:前4个月低位震荡,5—7月显著回升,8月环比回落但仍处高位。产地结构发生显著变化:传统东南亚供应(如印尼、泰国)大幅萎缩,非洲国家快速崛起,埃塞俄比亚(1368MW)、肯尼亚(1309MW)跻身前五进口来源国。同期,美国密集出台多项贸易限制措施,包括启动对埃塞俄比亚出口的规避调查、依据“232条款”对所有含多晶硅光伏产品加征15%关税,并对印度、印尼、老挝产电池片裁定高额反倾销与反补贴税。整体凸显美国光伏供应链加速向非洲等新兴地区转移及多元化布局态势。

横店东磁申请太阳能电池的制备方法专利,降低接触电阻来源:金融界 发布时间:2026-10-12 06:00:37

横店集团东磁股份有限公司于2026年6月向国家知识产权局申请了一项名为“太阳能电池的制备方法”的发明专利(公开号CN122892299A)。该专利聚焦于优化太阳能电池结构,通过在基底层受光面和/或背光面构建具有区域差异化的掺杂半导体层,使接触区表面凸起且掺杂浓度高于相邻非接触区,或在背光面交替设置两类掺杂层作为接触区,再配合电极制备。其核心技术创新在于实现局部精准调控,从而有效降低金属电极与半导体之间的接触电阻,进而提升电池的开路电压与短路电流。作为国内光伏与磁性材料领域的重要企业,横店东磁长期布局技术研发,截至当前已累计拥有专利2911项。(199字)