1月10日，索比光伏网主办的第二届光能杯·创新分享会在苏州盛大召开。会上，众位大咖围绕新技术、新产品、新模式三大主题展开讨论，并对2024年年度创新产品作出表彰。
山西中来光能研发高级经理张耕表示，山西中来光能采用新一代TOPCon2.0n型高效太阳能电池技术和工艺，具有完全的自主知识产权、领先的技术水准和强大的研发实力，所生产的n型TOPCon电池量产效率可达25%以上。中来股份目前宣布已成功研发出一种全新的电池注入金属化技术JSIM，即中来独特注入金属化技术，通过独特的金属化工艺，优化了烧结温度，提升了开路电压、降低了接触电阻。最终有效提升了电池的光电转换效率，并完美解决TOPCon组件湿热测试后功率 衰减问题，为双面单玻找到了解决方案。
以下为嘉宾发言实录：
各位专家领导，大家下午好，我是山西中来光能研发高级经理张耕，为大家介绍山西中来n型电池研发与量产的进展。
我的报告主要分为以下几个部分。
一、公司介绍
中来成立于2008年，2014年成功上市。2023年，我们成为了浙能集团、浙能电力旗下子公司，现在是国资背景。我们旗下有四大板块，包括电池、组件、新材及应用。
接下来为大家介绍山西中来光能公司的情况。中来是最早做n型电池的公司，在我们布局太阳能电池开始的时候，我们就一直在做n型TOPCon太阳能电池。大家都知道，2022年年底和2023年年初，TOPCon太阳能电池一下子火了起来，但是在2021年初，中来是最早做TOPCon太阳能电池的，也最先察觉到了TOPCon太阳能电池的火热，所以2021年2月我们在山西省太原市成立了工厂，2021年PERC作为主流时代的时候，我们是第一家成立10GW以上的太阳能电池的公司。现在我们一期8GW实现了量产，二期正在规划，设备在进行调试。
二、TOPCon技术发展历史
TOPCon最早是上世纪80年代美国斯坦福大学利用半绝缘多晶硅对硅材料进行的钝化。2013年德国Fraunhofer研究所第一次将隧穿氧化钝化的概念应用于太阳能电池上，制备了TOPCon太阳能电池，并一路将TOPCon太阳能电池的效率提升到26%。这个时候，TOPCon太阳能电池已经达到了可以量产的程度。
这是几种主流硅基太阳能电池的效率对比，包括PERC电池、异质结太阳能电池和TOPCon太阳能电池。
我把刚才的表格进行了辨析制对比。可以看到，单节晶体硅太阳能电池效率的极限不到30%，29%多的样子。双面钝化的TOPCon太阳能电池的效率更接近单节晶体硅太阳能电池效率的极限。所以很明显，在目前这个阶段，TOPCon太阳能电池相对于其他的硅太阳能电池是有明显优势的。
这是TOPCon成本及性价比的对比。PERC电池的物理极限就摆在这儿，24.5%。现在PERC电池的量产效率已经超过了23.5%，无限逼近于它的效率极限。所以PERC电池的提效以及后续规划，已经变得非常难了。在成本上，TOPCon和异质结要使用昂贵的低温银浆，所以异质结相较于TOPCon的优势还不是很明显。就现阶段而言，TOPCon太阳能电池还是性价比最高的一种太阳能电池的选择。
这边是Infolink做的统计，2023年新增规模能够达到551GW。
三、中来J-TOPCon2.0技术介绍
TOPCon太阳能电池最关键的结构是隧穿氧化结构，主要有几种方式，包括LPCVD、PECVD以及PVD技术。
中来最开始选择了LPCVD技术，它是最早应用于TOPCon太阳能电池制造上的一种工艺。它的优势非常明显，因为做的时间长，工艺很成熟。但LPCVD有一个问题，绕度。绕度是制约LPCVD的严重因素。上午沈老师也介绍了，PECVD现在逐步取代了LP的产能。PECVD虽然也会产生绕度，但它的绕度非常容易被去除掉。中来采用的是PVD的物理沉积技术，它有自己独特的好处，原位掺杂、低温镀膜，工序更短。因为我们这个工艺是没有绕度的，所以我们也不存在去绕度的风险，没有黑边和漏电的风险，而且LPCVD需要800℃以上的高温，PECVD是400℃，PVD是200℃的镀膜温度，从进料到下料不需要漫长的升温、降温过程，我们从上料到下料，每一个板大概27秒就可以下来。
中来最早做的是LPCVD+离子注入的方式。虽然我们采用了双x的方式，将两片硅片面对面放在炉管中进行沉积，但反应物是一个气体分子，而且它的反应温度超过800℃。在高温的气体环境下，沉积物不只是要镀到想让它镀到的背面，它的侧面及另一面也会镀上去，镀上去之后就会造成绕度。有了绕度，我们就得将它去掉，因为n型poly和正面的p+发射极的掺杂是不一样的。如果连在一起，会导致漏电，所以我们要将它去除掉。常规的去除方法，利用的是碱溶液，把它放到槽的碱溶液中。但因为绕度镀的也是poly硅，镀的膜也是poly层，不可避免对于需要保留的poly膜造成损伤，所以poly膜用LPCVD会镀得稍微厚一点，以抵消去绕度过程中造成的损伤。
但PVD不会有这样的损伤，我们的PVD采用的是板式设备，可以利用载框边缘，由于载框边缘的限制，不存在绕度，所以不需要去绕度。由于去绕度带来的损伤，都可以避免掉。
我们对比了LPCVD与PVD的量产良率，PVD在漏电、绕度、黑边上的良度都有明显改善。
这是我们基于PECVD技术做的电池效率，最高的26.7%，是2023年4月份在中国计量院这边做出来的。硅片尺寸，我们的产线，一直是210以下兼容的，现在矩形片在不断更新，我们也在做技术突破，包括191.62、210R，我们都在做布局。刚才我们提到山西中来的16GW产能，其中的8GW在做方形片，还有8GW布局的是矩形片。
这是我们在硅片厚度方面的改进，2023年所有的电池片，不管什么型号，都做到了130μm。银浆是182mm×182mm电池片，总重是120mg左右。
四、中来新一代提效技术展望
去年最火的两个技术，一个是激光SE，一个是激光辅助烧结。我们利用模拟软件Ouokka3进行分析，得出以下几点损失路径。既然是损失路径，也就相当于找到了需要改进的地方。
这是我们对P+发射极进行的改进计划，利用激光SE技术，从右图可以看到它的效率提升。红点部分是加了激光SE的，黑点是没有加激光SE的。可以明显看出来，红点的趋势是在黑点上面的，利用激光SE技术，提效大概在0.25%-0.3%之间。
这是中来近期公布的独特注入金属化的技术，我们称之为JSIM辅助烧结。
要解释辅助烧结的原理，首先就要知道为什么需要利用辅助烧结对它进行改进。我们知道，电池片要制备成电池，需要在上面进行丝印，将金属浆料丝印在电池片表面，利用高温烧结过程，将金属与半导体进行互连。在互联的过程中，我们希望金属与半导体有一个完美的欧姆接触。在这当中，除了金属银之外，我们还需要利用到其他金属对它进行辅助。
首先是金属铅。从左上角的图，可以看到银浆成分的分布。我们知道，在电池片印刷之前要进行镀膜，一般镀的是氮化硅薄膜，它是一个绝缘膜，我们需要首先将绝缘膜打开，将金属浆料与半导体材料进行接触。怎么打开?我们一般使用的是铅材料，也就是氧化铅。利用氧化铅，在高温下粘稠的铅玻璃的粘稠状态，把它打开，使金属材料与半导体材料进行接触。但铅材料是一种活性比银要强的金属，在组件封装使用的过程中，一般情况下为了便宜，我们采用的是EVA胶膜，它在紫外线、高温及水汽作用下会分解产生醋酸，酸会将铅材料腐蚀。刚才我们提到，铅在栅线中的分布，不是固定在某一块的，是杂乱无章分布的，酸腐蚀铅之后，会顺着这些缝隙继续去腐蚀银。所以在组件、封装的过程中，不管是使用还是测试的过程中，比如DH500、DH1000、DH2000，会有发黑的情况，主要就是酸对金属材料的腐蚀。而且在金属材料中，我们不仅要使用到金属铅，还要使用一部分的金属银，也就是银铝浆。这个原因是什么?因为我们现在用的是N型电池片，正面做的是P+发射极，正面多子，就是空穴。金属材料从丝印到制备的过程，需要经历熔融再结晶的过程，银离子要还原成单离子，它正面的多子是空穴，没有办法给它提供银离子还原成银单子的足够电子，所以金属栅线、银、电池正面、P+发射极、硅材料，这块的接触不太好，我们需要想办法让它的接触性能变好。
我想问主持人一个问题，如果我手里现在不是翻页笔，是小的木材，我想固定在讲台上，但是用胶水粘不好，您能提供一个办法吗?
主持人-马威：粘钩呢?
张耕：粘不好。还有什么办法吗?
主持人-马威：钉两个挂钩，把它粘到挂钩上。
张耕：挂钩是不是也要用胶水?
主持人-马威：可以用钉子。
张耕：好的，谢谢马威姐姐。在金属不好的情况下，把金属栅线怎样固定在半导体上?敲个钉子。
现在，解决的思路已经有了，我需要找到钉子以及锤子。我们把钉子叫做铝，把锤子叫做固体固溶度。因为在化学周期表中，硅是第14号元素，铝是第13号元素，它们在化学周期表中离得非常近，它们材料的性质非常相似，意味着它们彼此的固溶度非常高，而且铝的熔点比银低很多，所以烧结过程中铝会先熔化渗到银当中，银可以沿着铝的路径继续和硅材料接触，所以这时候不再是简单的银和硅的合金，而是复杂的银铝硅合金。当然我们知道，铝的金属活性比铅更高，所以使用过程中，酸对铝的腐蚀更强，所以铝的含量要进行更精准的控制，一般铝的含量在2%-3%之间。
现在我们采用了激光辅助烧结技术，利用激光产生大量的载流子，然后利用反向偏置电压，逼迫电子去它本不应出现的P+发射极，这个时候就有了大量的电子，能够使银离子还原成银单质，铝的这部分作用就可以被去除掉。而且产生了这么多的载流子和电子到了正面，这时候我们已经进行了丝网印刷，在电池表面，电阻最低的是金属栅线的位置，所以这些电子不会往其他地方跑，会跑到金属栅线的位置，这么多的电阻，就会产生热，对栅线进行二次烧结，这样的话铅打开钝化膜部分的作用也会被去除掉，它是纯的银浆，不需要太多的金属铅，也不需要太多的金属铝，在组件封装过程中就可以避免酸的腐蚀，银的稳定性非常好，并不像铅和铝，那么容易被酸腐蚀掉。
这是我利用PCT做的快速老化实验，下面是传统的电池，上面是新的电池。在快速老化实验的过程中，可以看到新的电池效果会比较好一点。
中来有很多业务板块，包括材料、辅材，我们也是有涉及的。中来提出了新的双面封装方案，支持双面单玻。背面，我们使用的是中来特殊的透明网格背面。这边我们做了PRD、DH，我们都有做对比。搭配中来的电池以及透明网格背面，我们可以控制在4%以内。
这是我们在银川做的实证。
在一年的时间对比情况下，相对于双面双玻组件，双面单玻组件发电可以增加1.49%左右。
这是我们2023年做的提效路线图，包括超密细栅、SBB、GSM技术叠加等，现在电池量产效率可以达到26%以上。
这是我们对于银浆降本方面的改进，现在正面细栅应用到了纯的银浆，所以只能用其他的栅线来替代。
五、中来未来计划
我们现在的量产效率在25%-26%之间，之后是结合BC电池制备TBC太阳能电池。我们知道，硅材料作为间接的半导体材料，宽度只有1.12电子伏特，29.14%已经是极限了，所以之后我们会结合钙钛矿电池制备叠层电池。
谢谢各位。
责任编辑：周末
