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一文读懂:HJT量产效率如何提升至26%+?

来源:西部证券发布时间:2021-10-08 08:23:32

HIT转换效率提升路径清晰,预计2025年HJT量产平均转换效率达26%+,HJT+钙钛矿中试线效率可达28%。按照目前HJT电池厂对HJT技术升级的规划,预计21年通过改变PECVD镀膜顺序、吸杂工艺等方式,HJT量产稳态效率可达24.7%+;22年可通过银浆、靶材的材料优化将HJT平价量产效率提升到25%;23年可通过非晶微晶相结合,将量产平均转换效率提升到25.5%;24年通过无主栅等技术将HJT电池量产效率提升到26%;25年通过HJT叠层钙钛矿中试线效率达28%,HJT量产线效率有望达26%+。

非晶硅镀膜工艺优化:提升钝化效果

HJT电池可获得较高的转换效率,非晶硅薄膜的钝化效果是关键,提升钝化效果的关键是降低杂质影响,目前可通过改变镀膜顺序和预处理工艺来减少杂质。

改变PECVD镀膜顺序,减少本征层硼污染,转换效率有望提升0.15%。目前生产HJT镀膜一般先完成一面镀膜,再翻面完成另一面镀膜,即ip+in或in+ip的顺序,该工艺的缺点在于p型掺杂层镀膜完成后,硼残留在腔体及托盘表面,硼污染会影响本征层的钝化效果,降低转换效率。目前,PECVD设备采用两次翻面即i-in-p镀膜,可有效减少硼污染。迈为新一代PECVD设备已开始使用该技术,由2台CVD变为3台CVD,并增加一次翻片,使得电池转换效率提升0.15%。

硅片预处理工艺,减少硅片杂质提升转换效率。可通过氢氟酸或氢等离子体对硅片进行预处理,减少硅片表面的重金属杂质,从而提升少子寿命、提高电池片效率,优化界面钝化效果。

 


 

HJT电池膜层优化:非晶微晶相结合

提升非晶硅薄膜的晶化率可有效提升转换效率。HJT电池的转换效率与非晶硅薄膜的晶化率、电导率和吸收率相关,如果把非晶硅的晶化率提高,电导率会大幅提高,而自吸收则下降,可以减少ITO横向电导的压力,实现更好的钝化效果。非晶微晶相结合技术目前还处于实验室阶段,规模化应用仍需时日。微晶硅沉积使用PECVD、HWCVD或VHF-PECVD技术,目前由于微晶硅生长速率较慢,且存在纵向不均匀,在界面处易生成非晶孵化层,影响电池性能,一般使用VHF-PECVD制备微晶硅,但该技术目前规模化生产的薄膜均匀性较差,纳米晶硅/微晶硅作为未来HJT的发展方向,大规模应用仍需解决技术工艺问题。

电池材料优化:靶材、银浆材料优化,提升转换效率

靶材的选择决定了薄膜的光电特性,进而影响电池转换效率。目前TCO镀膜主要采用PVD或RPD技术,PVD主要采用ITO和SCOT靶材,目前ITO靶材已较为成熟,ITO的锡含量越低,电池转换效率越高,97/3和99/1低锡含量溅射靶材所制备的异质结电池的转换效率要优于普通成分比为90/10的ITO靶材。RPD主要采用IWO和ICO靶材,新型ICO靶材载子迁移率可达50-150cm2/Vs,高于IWO的40-80cm2/Vs,有望大大优化薄膜性能,未来靶材材料的创新有望进一步带动电池转换效率的提升。

 


 

HJT低温银浆电阻率较高。目前PERC电池采用的高温银浆是1-3um的球形银粉,该种银粉在烧结过程中部分熔融形成电阻低的银电极,目前晶硅电池电阻率水平是在2-3*10-6Ωcm。而HJT电池工艺中的电极成型温度达不到可使球形银粉部分熔融烧结的要求,所以电阻较高,目前HJT低温银浆电阻率达到5-6*10-6Ωcm,是高温银浆的1.5-2倍,这是HJT电池串联电阻高的主要原因之一。

低温银浆材料优化,可降低电阻率提升电池效率。目前,一方面通过对不同尺寸、不同形貌银粉的复配,使银粉在银浆中达到最优的密堆积状态,减少电极固化后的内部孔洞密度。另一方面并通过提升银含量,提升电极固化过程的体积收缩率,增加电极固化后银颗粒之间的接触点及接触有效性,HJT银浆电阻率有望降低至3-4*10-6Ωcm,电阻降低可有效提升HJT电池效率。

组件结构优化:无主栅设计提升转换效率

无主栅技术具备提升光照面积并降低电阻的优势。光伏栅线的责任在于传导电流,从电阻率的角度分析,栅线越细则导电横截面积越小,电阻损失越大,而栅线越粗会遮挡部分太阳光进入电池,因此主栅和副栅设计的核心是在遮光和导电之间取得平衡。无主栅技术保留正面传统的丝网印刷,制作底层细栅线,然后通过不同方法将多条垂直于细栅的栅线覆盖在细栅之上,形成交叉的网格结构,以金属线代替传统焊带,汇集电流的同时实现电池互联,从而减少阳光遮挡,降低电阻。

无主栅技术可提升0.3%的电池转换效率。梅耶博格的SWCT技术将内嵌铜线的聚合物薄膜覆盖在HJT电池正面,在组件层压过程中,依靠层压机的压力和温度使铜线和丝网印刷的细栅线直接结合在一起,铜线代替了银主栅,节省了材料成本。预计SWCT可将组件封装后的电池片转换效率提升0.3%,耗银量最高可减少83%。

 


责任编辑:大禹

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