1．引言
晶體硅太陽電池一直是太陽電池應(yīng)用中的主導(dǎo)技術(shù)，并占有絕大部分光伏市場(chǎng)。由于太陽電池應(yīng)用在本世紀(jì)中飛速的發(fā)展，晶體硅太陽電池的性能也得到迅速的提高。例如，大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)中的單晶硅和多晶硅太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率在本世紀(jì)初只有14%和15%，現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到了18%和19.5%左右。而同一時(shí)期，晶體硅電池的制造方法卻與十幾年前基本沒有變化，晶硅電池性能的提高，主要來自于電池輔料性能的改進(jìn)，如正面銀漿、背面鋁漿的不斷更新?lián)Q代，使正、背面金屬接觸的性能得到改善，提高了晶硅電池的開路電壓和短路電流。電池加工設(shè)備的性能也得到迅速的提高，加上印刷網(wǎng)板的改進(jìn)優(yōu)化，正面銀柵線有的采用了兩次對(duì)準(zhǔn)印刷。這些使印刷柵線寬度從150微米下降到現(xiàn)在的50微米左右，減少了柵線對(duì)光線的遮蔽，同時(shí)提高了柵線的高寬比，減小了柵線電阻。另外，電池的各道加工工藝都得到了優(yōu)化，晶硅材料本身也得到了很大的改進(jìn)。實(shí)際上，這一階段的電池性能的提高都應(yīng)當(dāng)歸功于晶硅電池產(chǎn)業(yè)鏈上各級(jí)優(yōu)化的結(jié)果。然而，隨著晶體硅太陽電池逐步接近20%的光電轉(zhuǎn)換效率，人們發(fā)現(xiàn)繼續(xù)靠?jī)?yōu)化這些傳統(tǒng)的晶硅電池技術(shù)和工藝來進(jìn)一步提高電池的效率就越來越困難了。從而，相對(duì)不同的高效率晶硅電池技術(shù)就受到了越來越多的重視。
高效率晶體硅太陽電池的概念是上世紀(jì)80年代就提出來了，主要是引進(jìn)了熱氧化表面鈍化技術(shù)和陷光效應(yīng)理論。表面鈍化技術(shù)：由于熱氧化生長的SiO2層可以得到極低的表面載流子復(fù)合速度，配合FZ（區(qū)熔）單晶硅極高的體內(nèi)載流子壽命，這種SiO2鈍化的電池展示了大于700mV的極高的開路電壓[1]。當(dāng)然，異質(zhì)結(jié)也可以實(shí)現(xiàn)更好的表面鈍化效果，美國斯坦福大學(xué)很早就指出了異質(zhì)結(jié)鈍化的優(yōu)越性[2]。而采用a-Si (非晶硅)異質(zhì)結(jié)，則可以得到最優(yōu)異的表面鈍化效果，從而得到極高的開路電壓。最后值得一提的是，Bram Hoax博士采用ALD（原子層沉積）的Al2O3實(shí)現(xiàn)了對(duì)P型硅表面的極好的鈍化效果[3,4]，致使現(xiàn)在大多數(shù)PERL類電池都采用了Al2O3鈍化。陷光技術(shù)：主要是背面全反射鏡與正表面絨面的配合，使穿過硅片而還沒有被吸收完的紅外光在電池背表面被反射回硅體內(nèi)，而這些紅外光到達(dá)正表面時(shí)會(huì)被再次全內(nèi)反射回硅體內(nèi)。理論上這種陷光效應(yīng)可以使未被吸收的光線在電池沉底中來回穿越最多4n2次，n是硅的折射率，為3.5左右，4n2就是50次，這對(duì)低吸收率的晶硅材料，特別是薄電池非常重要，這可以大幅度提高電池的短路電流密度[5]。實(shí)際上，只要表面鈍化和陷光效應(yīng)設(shè)計(jì)好了，并合理的減小電池的內(nèi)阻，各種電池結(jié)構(gòu)都可以實(shí)現(xiàn)25%左右的光電轉(zhuǎn)換效率。在上世紀(jì)80-90年代發(fā)明了三種高效電池結(jié)構(gòu)：IBC電池，PERL系列電池，和HIT電池?？v觀現(xiàn)在所有的高效晶硅電池，絕大多數(shù)都是這三種電池或在它們的基礎(chǔ)上作了微細(xì)的改變。下面對(duì)這三種電池分別闡述。
2．IBC（集成背面接觸電池）
采用熱氧化和陷光技術(shù)，斯坦福大學(xué)將電池的正、負(fù)接觸電極全都設(shè)計(jì)在電池背面，徹底排除了正面金屬遮光的損失，從而率先在N型硅片上得到了28.2%的聚光條件下的光電轉(zhuǎn)換效率。圖1是當(dāng)時(shí)斯坦福大學(xué)的這種IBC電池的示意圖。
后來斯坦福大學(xué)的研究人員后來成立了SunPower公司，并改用了低成本的印刷工藝，將這種IBC電池的生產(chǎn)成本降低，形成了現(xiàn)在的GW規(guī)模的大批量生產(chǎn)。SunPower將這種IBC電池的生產(chǎn)工藝不斷優(yōu)化，目前已經(jīng)達(dá)到了25.0%的轉(zhuǎn)換效率[6]。 SunPower的IBC電池最近的性能提高主要來自于對(duì)金屬接觸區(qū)域的鈍化，據(jù)稱這種鈍化是采用優(yōu)化接觸區(qū)域的表面參雜濃度來實(shí)現(xiàn)的[7]。圖2是這種SunPower第3代IBC電池的示意圖。這種接觸區(qū)域的鈍化使SunPower的IBC電池的開路電壓從最高690mV提高到730mV [7]。當(dāng)然，如果采用更強(qiáng)大的非晶硅異質(zhì)結(jié)來鈍化金屬接觸區(qū)域，電池的開路電壓還有可能進(jìn)一步提高[6，8，9]。HZB的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，即使對(duì)較低開路電壓的IBC電池，采用a-Si 鈍化金屬接觸區(qū)，仍可以將開路電壓提高38mV [9]。目前最高的HIBC（異質(zhì)結(jié)IBC）電池的開路電壓為740mV [8]，而SunPower的同質(zhì)結(jié)IBC電池已經(jīng)達(dá)到了730mV的開路電壓[7]。筆者以此推想，很可能SunPower以經(jīng)采用了非晶硅鈍化金屬接觸區(qū)域，或者采用了某種未發(fā)表的同非晶硅一樣強(qiáng)大的表面鈍化技術(shù)。
圖2. SunPower的第3代IBC電池采用了接觸區(qū)域的鈍化[7]。
此外，除了SunPower公司生產(chǎn)自己的IBC電池以外，目前還很少有其他公司生產(chǎn)這種電池，其中一個(gè)原因是這家公司對(duì)這種IBC電池采用了很好的專利保護(hù)。只是幾年前，這些專利都過期而失去了保護(hù)作用，因此近幾年來，各家公司和研究機(jī)構(gòu)對(duì)IBC電池進(jìn)行了大量的研究工作而產(chǎn)生了很多很好的結(jié)果，表1給出這些結(jié)果的一部分?？磥砥渌鹃_始批量生產(chǎn)IBC就該在不遠(yuǎn)的將來了。
表1. 各種IBC電池的結(jié)果
表1中前兩行是HIBC（異質(zhì)結(jié)IBC）電池，可見異質(zhì)結(jié)對(duì)金屬接觸區(qū)的鈍化是非常有效的。目前SunPower也已經(jīng)將他們的IBC電池提高到25.0%的效率[6]。其中天合公司也取得了非常好的結(jié)果，與澳大利亞國立大學(xué)合作，他們的小尺寸IBC電池得到24.4%的效率[10]。天合公司自己研發(fā)的，采用絲網(wǎng)印刷方法制作的6吋IBC電池也得到22.9%的效率[13]。
由于IBC電池的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工工藝冗長，致使它的成本相對(duì)比較高。但I(xiàn)BC組件的高效率和漂亮的外觀使它占有了穩(wěn)定的市場(chǎng)。然而，要進(jìn)一步擴(kuò)大市場(chǎng)，降低成本可能是IBC電池亟待解決的一個(gè)問題。目前一些低成本的加工方法，如絲網(wǎng)印刷，激光，離子注入等正在被用到制作IBC電池上，并有望對(duì)IBC電池的降本做出一定的貢獻(xiàn)。
3．HIT（異質(zhì)結(jié)）電池
日本的三洋公司在1990年代開發(fā)了HIT電池。采用非晶硅薄膜在N型單晶硅片上制成的異質(zhì)結(jié)，其表面鈍化效果甚至超過熱氧化硅鈍化，從而這種電池得到極高的750mV左右的開路電壓，并在2013年達(dá)到24.7%的轉(zhuǎn)換效率[14]，圖3給出這種HIT電池的結(jié)構(gòu)。由于非晶硅材料對(duì)光子的吸收率極高，這種非晶硅層都非常薄，5nm到10nm。這樣要采用TCO(透明導(dǎo)電玻璃)層來幫助電極對(duì)PN結(jié)電流的收集?？梢钥吹匠?，HIT電池的加工工藝與常規(guī)晶體硅電池大不相同，因而制造的難度也比較大。
圖3. 松下公司的HIT電池結(jié)構(gòu)圖[14]。
在2014年，松下公司（panosonic，即原三洋公司）將這種HIT電池與IBC電池技術(shù)相結(jié)合，將傳統(tǒng)正面電極也挪到電池的背面，制成HIBC電池，并達(dá)到了25.6% 的效率[8]，這一結(jié)果也被列在表1的IBC電池結(jié)果中。
此外，除了松下公司自己生產(chǎn)HIT電池之外，目前還很少有其他公司生產(chǎn)這種電池，原因也是松下公司對(duì)HIT池申請(qǐng)了專利保護(hù)。只是幾年前，這些專利都過期而失去了保護(hù)意義，因此近幾年來，各廠家和研究機(jī)構(gòu)對(duì)HIT電池進(jìn)行了大量的研究而產(chǎn)生了很多很好的結(jié)果。表2 給出其中的一些結(jié)果。
表2. 各種HIT類電池的結(jié)果
關(guān)于HIT類電池，本智庫內(nèi)由科學(xué)院電工所的王文靜博士的另一篇文章給與了相當(dāng)全面的闡述，這里不再多加討論。但特別值得提一下的是美國的Silevo公司采用隧穿結(jié)制造的HJT電池也得到23.1%的光伏轉(zhuǎn)換效率。Silevo已在杭州建立分公司-賽昂公司，安裝了一條HJT電池的生產(chǎn)線已經(jīng)在批量生產(chǎn)這種電池。
4．PERL（鈍化發(fā)射極背面局部擴(kuò)散）電池系列
4.1．PERL電池系列在UNSW研發(fā)的歷史
在澳大利亞新南威爾士大學(xué)(UNSW) ，筆者和王愛華博士、Martin Green 教授一起研發(fā)了PERC，PERL，PERT電池系列。下圖是這3種電池的示意圖。采用了熱氧化層表面鈍化及合理的陷光設(shè)計(jì)，這些電池都得到22%以上的光電轉(zhuǎn)換效率。
圖4. UNSW研發(fā)的PERC (a), PERL (b), 和 PERT (c) 電池結(jié)構(gòu)。
在1988年前后，我們?cè)赨NSW開始研發(fā)高效太陽電池的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)熱氧化層鈍化的PN結(jié)可以產(chǎn)生超過700mV的極高的開路電壓。但當(dāng)時(shí)還沒有背面硼擴(kuò)散的技術(shù)，因而采用了在背面氧化層上開孔、蒸發(fā)純鋁、然后燒結(jié)來形成背面的金屬接觸。由于接觸區(qū)域的表面復(fù)合率很高，接觸孔要保持2毫米以上的間距來減少接觸高復(fù)合區(qū)域的相對(duì)面積。這樣就增大了電池的串聯(lián)電阻，造成較低的填充因子，這就是PERC（鈍化發(fā)射極和背面）電池[17]。PERC電池在1989年達(dá)到了22.3%的光電轉(zhuǎn)換效率[17]。
PERL電池是1989年開始研發(fā)的[18]，它在PERC電池的背面金屬接觸點(diǎn)下引進(jìn)了局部硼擴(kuò)散，這使背面接觸區(qū)域的有效復(fù)合率大大降低，開路電壓被提升到700-710mV。接觸點(diǎn)間距也相應(yīng)縮小到250微米，減小了背面接觸電阻，提高了電池的開路電壓。從1989年起，PERC和PERL電池創(chuàng)造了一系列的晶硅電池光電轉(zhuǎn)換效率的世界紀(jì)錄。1999年，PERL電池效率的最后一個(gè)世界紀(jì)錄達(dá)到了24.7%的光電轉(zhuǎn)換效率[19]，這一效率在2008年被修正到25.0%[20]。直到15年后，這個(gè)紀(jì)錄才被松下公司用前面介紹的HIT和IBC相結(jié)合的HIBC電池所打破[8]。
在同一時(shí)期內(nèi)，我們還在UNSW開發(fā)了PERT（鈍化發(fā)射極背面全擴(kuò)散）電池。PERT電池在襯底的正面和背面進(jìn)行了相反類型的擴(kuò)散，襯底材料可以使P型、也可以是N型，發(fā)射結(jié)可以制作在電池的正面，也可以在電池的背面[21]。這些PERT電池都也得到了22%以上的光電轉(zhuǎn)換效率。
UNSW制作的PERL電池系列絕大多數(shù)是制做在P 性硅片上的。后文中除特殊說明N型硅片外都是使用的P性硅片。PERL電池還被制作在P型MCZ硅片和CZ(Ga)、以及N型硅片上[19,21]。表2列出UNSW的PERL系列電池的性能。
表3. UNSW的PERL系列(4cm2)電池的實(shí)驗(yàn)結(jié)果
4.2．PERC電池研發(fā)和生產(chǎn)的現(xiàn)狀
由于開發(fā)了PERC電池之后，UNSW馬上升級(jí)開發(fā)了更高效率的PERL電池，原始的PERC電池結(jié)構(gòu)以后基本上就無人問津了。后來曾有德國Fraunhofer研究中心采用激光背面打點(diǎn)的方法制成PERC電池，并改名為LFC（激光打點(diǎn)電池），達(dá)到了22%以上的轉(zhuǎn)換效率[22]。LFC的背面金屬是蒸發(fā)的純鋁，這使得LFC的成本偏高，批量加工的難度也較大，加上其他一些人為的原因，這種LFC電池并沒有大規(guī)模投入生產(chǎn)。而近年來，為了突破20%轉(zhuǎn)換效率大關(guān)，人們發(fā)現(xiàn)PERC電池實(shí)際上是各種高效電池結(jié)構(gòu)中最簡(jiǎn)單，潛在成本最低，對(duì)現(xiàn)有電池生產(chǎn)線最易升級(jí)改造的。而且PERC電池技術(shù)沒有專利保護(hù)。因此PERC電池成為近幾年來高效晶硅電池開發(fā)的熱點(diǎn)，有些臺(tái)灣和中國公司已經(jīng)開始小批量生產(chǎn)PERC電池。
當(dāng)然，為降低成本，人們趨向于采用最廉價(jià)的絲網(wǎng)印刷方法來制造PERC電池。大多數(shù)PERC電池的正面與常規(guī)電池基本相同，僅僅背面改成點(diǎn)狀或條狀接觸。背面鈍化多采用Al2O3/SiNx 或SiO2/SiNx雙層結(jié)構(gòu), 其中ALD 和PECVD 方法制造的Al2O3鈍化膜也被廣泛用于PERC電池的研發(fā)和生產(chǎn)生產(chǎn)[23]，臺(tái)灣E-ton公司甚至采用了涂覆Al2O3鈍化膜[24]。另外激光器被廣泛用于形成背面金屬接觸孔，為這一用途，皮秒激光開孔的效果更優(yōu)于納秒激光，但相應(yīng)皮秒激光的成本也遠(yuǎn)高于納秒激光。
大多數(shù)PERC電池的研發(fā)者都遇到了在金屬接觸區(qū)域，硅溶解進(jìn)鋁層而形成空洞的問題，這些空洞會(huì)造成接觸電阻的提高和填充因子的下降[25，26]。近幾年來PERC背面鋁漿料的開發(fā)基本上解決了這個(gè)問題，另外人們還發(fā)現(xiàn)激光的條件，背面孔（條）的幾何尺寸，燒結(jié)的溫度等因素都會(huì)影響這些空洞的形成[26]。其實(shí)，除了在背面接觸區(qū)形成很好的歐姆接觸外，在燒結(jié)后保持背面鈍化層的鈍化和絕緣性質(zhì)也是同樣重要的。表4列出一些公司和研究機(jī)構(gòu)的PERC電池的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
表4. 一些近期PREC電池的結(jié)果
表4的最后一行是我公司（南京中電光伏）研發(fā)的PERC電池的結(jié)果。此外，德國ISFH對(duì)國外PERC的研究總結(jié)作了一張圖（見圖5）[23]?？梢奝ERC電池比常規(guī)電池還是有很大效率上的優(yōu)勢(shì)。
另外，臺(tái)灣一些公司將PERC電池制造在多晶硅片上。雖然PERC電池在多晶硅片上的效率提升低于在單晶硅片上的效率提升，但其性價(jià)比更好，目前的收益更高。
4.3．PERL電池的研發(fā)和生產(chǎn)的現(xiàn)狀
PERL電池的研發(fā)一直很活躍，目前歐洲的高效電池的研究大多數(shù)采用PERL或PERT結(jié)構(gòu)，如德國的Fraunhofer ISE，ISFH，ISC Konstanz，比利時(shí)的IMEC，荷蘭的ECN等著名研究中心，各家電池和設(shè)備公司在這方法也作了大量研究工作。盡管UNSW原始的PERL電池是制作在P型區(qū)熔單晶硅片上的，但為了實(shí)現(xiàn)高效率，近年來的大多數(shù)PERL電池都是制作在N型硅片上，而且絕大多數(shù)都采用了Al2O3 的P型表面的鈍化，如文獻(xiàn)[4]就采用了這種方法在N型硅片上得到了23.4%的效率。
然而，目前可量產(chǎn)的P型PERL電池的研發(fā)還不普遍，目前只有韓國現(xiàn)代重工將PERL電池制作在P性單晶硅片上，背面采用了局部開孔、對(duì)準(zhǔn)印刷鋁漿圖形、燒結(jié)鋁擴(kuò)散、然后第2次印刷鋁漿并低溫?zé)Y(jié)的較低成本的方法[29]。實(shí)際上天合公司[30]也采用了這種方法，得到了比一次印刷燒結(jié)全背鋁高幾毫伏的開路電壓的提高。因此，天合公司的結(jié)果[30]也可以歸類為PERL電池結(jié)構(gòu)。
實(shí)際上目前已經(jīng)有很多新技術(shù)可以用來制作PERL的背面結(jié)構(gòu)，比如激光開孔然后擴(kuò)散，或者更為簡(jiǎn)單的同步激光開孔/擴(kuò)散，印刷擴(kuò)散源，以及硅墨技術(shù)等等。因此，筆者認(rèn)為全結(jié)構(gòu)的PERL電池會(huì)在不遠(yuǎn)的將來登上高效晶硅電池生產(chǎn)的舞臺(tái)。表5列出一些公司和研究機(jī)構(gòu)的PERL電池的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
表5. 一些近期PREL電池的結(jié)果
4.3．PERT（雙面）電池的研發(fā)和生產(chǎn)的現(xiàn)狀
PERT電池的研發(fā)也一直很活躍，特別是荷蘭的ECN研究中心和天威英利公司的熊貓電池就是一種PERT雙面電池結(jié)構(gòu)，熊貓電池已經(jīng)投入生產(chǎn)多年，它已達(dá)到20%以上的生產(chǎn)效率。其他公司和研究機(jī)構(gòu)也得到相近的結(jié)果，例如：Bosch公司的雙面電池在2013年達(dá)到20.7%的效率[31]，法國ECA的雙面電池達(dá)到20.2%[32]。
值得一提的是雙面電池組件的背面采光可以增加組件的輸出功率。最近，對(duì)雙面組件發(fā)電的測(cè)量活動(dòng)也很活躍：ECN實(shí)測(cè)雙面組件發(fā)電量比單面組件高5%-20%[33]，法國的EDF R D Center實(shí)測(cè)發(fā)電量比單面組件高10%-50%[34]，而ISC Konstanz在埃及實(shí)測(cè)2014年前8個(gè)月發(fā)電量比單面組件高22.3%，8月份高25.6%[35]。如果設(shè)計(jì)安裝合理，戶外實(shí)測(cè)的雙面電池可以多產(chǎn)生10%到20%的發(fā)電量，特別是在更接近赤道的地區(qū)發(fā)電量更高。這也就意味著20%的雙面電池板可能產(chǎn)生相當(dāng)于22%左右單面電池板的年平均發(fā)電量。這使雙面電池具有很大的開發(fā)潛力。
三洋公司的HIT電池也可以制造成雙面結(jié)構(gòu)，為此三洋公司也作過雙面組件發(fā)電率的戶外測(cè)量，并得到了類似的結(jié)果[36]。
5．高效率太陽電池襯底材料的選擇
筆者在UNSW的研發(fā)工作中試驗(yàn)了在各種單晶硅片上制作高效電池。我們采用過FZ(B)，CZ(B)，CZ(Ga)，CZ(In)，CZ(Al)，MCZ(B)，F(xiàn)Z(P)和CZ(P)等襯底材料[37]。除了CZ(B) 和CZ(Al) 之外，我們都在氧化層鈍化后得到了大于1毫秒的有效載流子壽命，和大于22% 的效率，其中特別突出的是MCZ(B) 即摻硼高磁直拉單晶，得到了24.8%的光電轉(zhuǎn)換效率[19]。在CZ(Ga)襯底上也得到了22.2%的光電轉(zhuǎn)換效率。
筆者認(rèn)為，采用目前的CZ(B)材料是不太適合于高效PERC和PERL電池的，目前得到的PERC電池的開路電壓大多在660mV左右，這也遠(yuǎn)低于我們當(dāng)時(shí)在FZ(B)上的PERC電池的700mV的開路電壓。因此要進(jìn)一步開發(fā)PERC和PERL電池，亟待解決的一個(gè)問題就是如何制造高載流子壽命的硅片。從以往的經(jīng)驗(yàn)來看，CZ(Ga)和MCZ(B)都是最有希望的選材。
而目前已經(jīng)采用來制作HIT和IBC電池的N型CZ(P)材料也亟待進(jìn)一步降低其成本。可能是由于需要半導(dǎo)體級(jí)硅料、硅料利用率低、以及廢料不太適合于回收制造P型多晶硅片等原因，目前詢價(jià)的N型單晶硅片的價(jià)格比P性單晶硅片高30%。因此，如果P型PERL電池能達(dá)到22%以上的效率就將極具競(jìng)爭(zhēng)力。
6．一些新興的組件技術(shù)有利于傳統(tǒng)電池形式的組件封裝
在這里我想特別提一下德國SolarWorld的一篇文章[38]。它的研發(fā)人員作了一個(gè)非常好的試驗(yàn)。他們發(fā)現(xiàn)，用平均20.4%效率的PERC電池封裝60片6吋電池組件的時(shí)候：采用4 Busbar電池比傳統(tǒng)3Busbar電池能增加2瓦組件功率，采用將60片電池切成120個(gè)半片電池能增加8瓦，采用帶V型槽的反光焊帶（將焊帶表面的反光以60度角反射，然后在玻璃表面全部?jī)?nèi)反射回電池表面）可以增加5瓦，在加上其他一些EVA和玻璃增透提高，其組件可以從280瓦提高到300瓦[38]。其實(shí)，這些方法在我們中電光伏公司也全都試驗(yàn)過。
天合公司也同樣用60片156毫米準(zhǔn)方硅片切成120個(gè)半片電池然后封裝成組件，得到了326.3瓦的組件效率[30]。ISFH也用同樣的方法，120個(gè)半片電池的組件功率比60個(gè)正片組件高10瓦[39]。
然而這些非常有效的對(duì)常規(guī)組件功率提高的方法對(duì)IBC電池的幫助就不大。這也就提高了PERC、PERL類電池的相對(duì)競(jìng)爭(zhēng)力。
7．一些業(yè)內(nèi)的動(dòng)態(tài)
首先是各家設(shè)備制造商都在積極參與開發(fā)采用自己設(shè)備的高效太陽電池。美國的應(yīng)用材料公司在開發(fā)PERC，N型PERT，和IBC的技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備。Meyer Burger開發(fā)了PECVD 淀積Al2O2/SiNx鈍化層設(shè)備，共給現(xiàn)有電池生產(chǎn)線升級(jí)為PERC電池生產(chǎn)線；它還開發(fā)了自己的HIT的技術(shù)和設(shè)備。SolayTec/RENA 開發(fā)了量產(chǎn)用的ALD淀積 Al2O2/SiNx鈍化層設(shè)備。其它各大設(shè)備公司都為高效電池開發(fā)了自己的設(shè)備，如激光器，鍍膜鈍化設(shè)備，離子注入，電鍍?cè)O(shè)備等。
其次是幾個(gè)國外電池生產(chǎn)的巨頭已經(jīng)開始買入具有高效晶硅電池技術(shù)的小公司。比如, 巨頭碲化鎘薄膜電池公司First Solar在2013年買下了TetraSun公司，TetraSun 的技術(shù)是一種PERL類電池。First Solar 已經(jīng)在馬來西亞建立了100MW TetraSun電池的生產(chǎn)能力，據(jù)稱其生產(chǎn)的電池的平均效率已超過21%，而實(shí)驗(yàn)室效率已超過24%。另外是美國的巨頭安裝商公司Solar City以3.5億美金收購了Silevo公司。Silevo具有它獨(dú)特的HJT電池，已經(jīng)目前已在杭州建廠稱為賽昂公司生產(chǎn)這種電池，達(dá)到22%以上的效率。SolarCity采購Silevo后計(jì)劃將HJT技術(shù)帶回美國建廠，并迅速擴(kuò)大生產(chǎn)。從這些動(dòng)態(tài)可以看出，這些沒有做過晶硅電池的巨頭公司都青睞這些高效晶硅電池技術(shù)，高效晶硅電池的市場(chǎng)潛力顯見一般。另外值得一提的是，TetraSun和Silevo的電池都可以制成雙面電池，不知他們被收購時(shí)是否考慮了雙面電池的發(fā)電量增益的因素。
8．高效晶體硅電池的未來展望
筆者認(rèn)為，傳統(tǒng)的兩家IBC和HIT電池制造商除外，許多其它廠家已初步開發(fā)掌握了高效率晶體硅電池的制造方法，并開始投入批量生產(chǎn)?，F(xiàn)有的技術(shù)還是經(jīng)典的PERC和PERT電池、以及IBC，HIT電池結(jié)構(gòu)，然而這些電池的制造工藝和電池性能正在被迅速優(yōu)化提高。
高效晶硅電池應(yīng)當(dāng)以單晶硅為主，因?yàn)楦咝щ姵匦枰唧w內(nèi)載流子壽命，而多晶硅目前還沒有辦法得到很高的載流子壽命。
至于是N型還是P型襯底？是IBC，HIT還是PERL類電池？這只能由研發(fā)、設(shè)備、和生產(chǎn)的發(fā)展來決定。目前很多專家看好N型電池，這是因?yàn)镹型硅片的載流子壽命遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)CZ(B)硅片。但是硅片的高成本與工藝的復(fù)雜性在推廣N型高效電池時(shí)成為一個(gè)重要的障礙。目前，P型電池和硅片材料的研發(fā)目前稍滯后于N型，但由于P型高效電池與目前的商業(yè)化電池最為接近，因此在成本和工藝上有一定的優(yōu)勢(shì)。目前PERC電池的生產(chǎn)已經(jīng)形成了一定的規(guī)模，就是因?yàn)樗枰砑拥脑O(shè)備較少，而且工藝相對(duì)簡(jiǎn)單。筆者認(rèn)為P型PERL電池的開發(fā)也正在興起并具有很大的效率上的潛力。PERL電池所需設(shè)備和工藝復(fù)雜程度都要相對(duì)高一些，要降低成本，可能需要更大的規(guī)模，下更大的功夫做工藝上的簡(jiǎn)化。
其它的一些組件封裝和雙面組件的技術(shù)，有助于傳統(tǒng)H圖形電池以及雙面電池的發(fā)電量，從而給這些電池在效率上提供了一個(gè)杠桿，使他們?cè)诎l(fā)電應(yīng)用上更加有利。相對(duì)電池制作來說，在組件封裝和系統(tǒng)設(shè)計(jì)上也都還有很大提高的余地。
目前各種高效晶硅電池的制造成本還高于傳統(tǒng)電池，大批量生產(chǎn)高效電池來替代傳統(tǒng)電池的前提應(yīng)當(dāng)是在最終光伏產(chǎn)品的成本不提高的條件下。因此，降低生產(chǎn)成本和提高效率對(duì)高效晶硅電池是同等重要的。筆者認(rèn)為高效晶硅電池占領(lǐng)大部分光伏市場(chǎng)還需要一定的時(shí)間，5年到10年難以斷定，就決定于降本和提升性能的速度了。但不容置疑的是，高效晶硅電池正在迅速地?cái)U(kuò)大它的市場(chǎng)，這將對(duì)整個(gè)光伏業(yè)界產(chǎn)生一個(gè)巨大的推動(dòng)。
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作者：趙建華 中電電氣（南京）光伏有限公司
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