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长沙壹纳光电材料有限公司陈明飞:异质结HJT用TCO靶材的增效与降本

发表于:2021-05-26 16:25:28     来源:索比光伏网

5月21日,索比光伏网、索比咨询携手江苏泰兴高新技术产业开发区共同举办了第二届中国·泰兴“太阳谷”异质结国际论坛。长沙壹纳光电材料有限公司陈明飞在大会上论述了:异质结HJT用TCO靶材的增效与降本,这一话题。

HJT 用 TCO 靶材的降本方向,一是可持续的绿色生产,摒弃产生污染的生产过程,既降低环保设备与环保处理费用的两项投入,还能避免必须迁入化工园区生产的强制性规定。二是基于底层逻辑的模块化的规模生产体系。接口被严格定义的模块化生产体系有利于各生产环节间的职责分工与数据获得权限的划分、反馈智能化控制生产减少人为干预,降低人工成本、基于智能反馈系统控制的良率保证体系可以最大化提升生产效率。

此外,对于电池片生产企业,靶材在使用过程中的稳定性,是否结瘤是关键性指标。而稳定生产是实现高效生产的关键,也就是降本的重中之重。

 

 

以下为陈明飞在会议的精彩演讲:

国内低温的国产化,银包铜技术从理论上是可行的。相比其他较成熟的perc电池,它的成本优势充分的表现出来。靶材方面,目前在PVD和RPD都是非常可观的,长沙壹纳在导电材料领域深耕了25年。梳理了产品实现的底层逻辑和异质结提效降本的问题。

首先作为吸收材料,提效降本的问题和理论与实践相结合的问题。提效与降本应该更关注在提效方面,提效上来了,综合的性价比就下来了,而且相对来说,随着规模的提升成本自然就会下来了。

第二个是理论与实践的相结合,要有实践的机会,只有在实践和试错的过程中才会得到更优的,即使同一款材料也有很大的优化空间。所以我们有两大愿景,一个是希望下游市场,一个在量产方面,寻找更优化的材料,无论实验还是跟设备厂商都能做更深入的交流。虽然是同样成分,但实则靶材的结构相差非常大的。

壹纳光电有25年的研发经验,针对客户端的应用,全流程的设备和工艺都是自主研发的,是壹纳光电最大的特点,全部工艺和全部设备都是自主的。能够快速响应客户的需求、快速做出定制化的需求。每个产品,都需要设备、工艺和原物料完美的结合,那么如何才能做到好的产品,好产品实现过程的底层逻辑到底是什么?实际上从目前的经验来看,它当然是一个材料型的,包括客户端的应用,到自身每一个生产的环节,都是材料学底层逻辑,在这个逻辑清晰的情况下,都是需要在设备,工艺上不断的完善。

实际上我们最早从1996年做一个ITO靶材国家项目,后续持续的在TCO材料不断的优化。这个优化的过程就是对材料本身底层逻辑不断认知的过程。试错非常重要的,包括思考维度,就像TCO材料在异质结这一块,不仅仅是一个光学也不仅仅是一个电学的问题,它都是一个综合平衡的过程。

壹纳光电的实践证明,只有建构在精细可控下的原物料,设备,工艺过程检测与产品检测的底层逻辑链条才能达成品质育成本的最优组合并稳定供应。在这个过程中,不断的从我们自己的工艺到自身的应用建立一个非常完整的知识体系。

从异质结电池本身TCO增效的解决方案来看,TCO是要光进得去电出得来,首先从薄膜本身结构来看有没有改善的空间,其次针对这样的薄膜结构,每一层薄膜所用的靶材它能够提供什么样的更优的平衡。实际上我们最终谈的都是一个平衡的结果,

那么高迁移率、高导电和高透薄膜,是依靠提高载流子迁移率来提高导电性。所以从迁移率角度来说,它有几个方面,一个是掺杂浓度,如果掺杂浓度越高,那么载流子就会提升。从掺杂元素角度来说,要考虑晶格畸变的变形量,包括掺杂的数量都会对光的接入有影响。从目前来说,锆的三价铟离子是最接近的,它的FF,就是填充因子会变差。

要解决N型半导体材料的TCO膜与电池P级的欧姆接触的问题,欧姆接触的关键要解决两者功函数匹配的问题。解决欧姆接触之后,作为外部引流的导电电极则需要导电性好,透过率高。

降低接触电阻的共汉律组合,在考虑不同面的空穴和电子输出,必须要有合适的不同半导体材料间及半导体与金属电级间的功函数匹配问题。在与P极接触的TCO层镀上功函数高,要比较好的功函数,比如995.5:0.5,要降低它的掺杂,比如说IWO或者ITiO,这是比较低的掺杂。如果同时解决这个接触问题,我们在这镀上功函数可以稍低,但是导电性要比较好。

靶材的降本有几点是比较关键的,第一个要有可持续的绿色的生产。在可持续的绿色生产方面,我们公司做了一些特别的工作。主要在烧结还是比较标准的生产过程,在粉体上做了一些工作,实际上粉体是对烧结是非常关键的阶段,如果粉体做不好相当于基础没有打好,所以在粉体方面。我们有两个相比其他的供应商不一样的地方,第一个就是我们在反应环节,因为粉末生产是一个化学过程,其中有一个环节就是反应,就是碱与酸的反应,综合反应过程中用的材料是有机还是无机的,比如有机的,一般用的是氨水或者是尿素,一般比较通用的是有机的氨水或者尿素,但是用这种方法最大的问题就是废水的问题,国家对废水排放有非常搞的要求,达标排放、投入环保设备、投入试剂、人力运营、总体容量。这个是采用传统的试剂生产粉体是很大的问题。

壹纳光电在生产粉体方面做了非常好的创新,采用无机的方法,最大的好处是可以直接排放达标,不投入环保设备、不对废水进行处理,都是非常大的降本。

电池降本相关的TCO环节,是一个是降低接触电阻的符合面层结构、是镀膜过程中靶材无结瘤的稳定应用、是工装清晰及含铟物料回收,金属铟是储量的问题,生产环节是利用率的问题。靶材在生产过程中,真正能用到硅片上的只有40%,还有60%打在设备的腔体里面。

目前HJT吉瓦设备投资成本从2019年的8-10亿元,降至了2020年的5亿元,今年有望降低至4亿元左右。壹纳光电作为国内目前唯一能同时批量供应异质结PVD和RPD用TCO靶材的合格供应商长沙壹纳光电材料公司 ,根据第一性原理来梳理产品实现的底层逻辑,对TCO材料成分和膜层结构设计上进行优化以提高转化效率,为异质结增效、降本助力。

我今天要分享的就这么多,祝愿异质结脱颖而出,谢谢大家!

(本文为索比光伏网据嘉宾演讲整理,未经嘉宾审核)

责任编辑:高歌

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