先簡單介紹一下什么是IBC電池及它的一些應(yīng)用。再講一下天合光能的研發(fā)進(jìn)展，以及將來的構(gòu)想。其實(shí)晶體硅太陽電池研發(fā)路線目前已經(jīng)很清晰了，從最簡單的我們稱之為Baseline—正面均勻結(jié)、背面均勻的鋁背場，到正表面的選擇性發(fā)射結(jié)，再到背面局部的鈍化。將來它的發(fā)展路線，是鈍化接觸以及疊層的電池，這是我們看到的方向。還有一些非晶硅鈍化技術(shù)，跟晶體硅結(jié)合的電池。另外一個路線就是IBC，它的電池結(jié)構(gòu)不太一樣。把電極都做到了背面。那么這個實(shí)際上也是有幾個步驟。
我們現(xiàn)在把它做成一個最基本的IBC電池，這個是美國SunPower公司研究多年的一個電池。我們認(rèn)為IBC還有一個發(fā)展空間，它還可以與鈍化接觸技術(shù)相結(jié)合，以及疊層電池。路線其實(shí)很清晰的，但是還有很長的路要走。
IBC電池的優(yōu)點(diǎn)和不利點(diǎn)，我簡單列了一下。因?yàn)镮BC電池的電極都在電池的背面，所以正面是百分之百受光，沒有遮光。由于正面沒有金屬化區(qū)域，可以輕擴(kuò)做更好的鈍化。由于背面不需要考慮受光，可以大面積做金屬化工藝，提升電池的FF。IBC組件的焊接都在背面，相對容易。當(dāng)然它有一些不利點(diǎn)，就是IBC工藝路線長，工藝步驟多。而且對硅片的少子壽命的要求很高，所以它是用N型的硅片做的。
IBC電池的應(yīng)用。有空間的運(yùn)用，航天器、飛行器，就是我們最近陽光2號，它就是用的美國SunPower的IBC電池，還有一些賽車上的應(yīng)用。這里特別講一下，2001年有一個叫太陽神這樣命名的飛行器，它的飛行高度達(dá)到了世界記錄，它用了75個翅膀，來帶動14個螺旋槳。這個是IBC電池的一個應(yīng)用。另外還有一個（方體長），也就是我們現(xiàn)在看到的飛到中國的飛機(jī)，它是72個翅膀，用17000多片IBC電池做的。那么它是sunpower125大小的電池。另外IBC電池的好處是功率更高，可靠性也很好。
我匯總了一個表格，目前全球的IBC電池的進(jìn)展情況。國際上幾家研究和產(chǎn)業(yè)化的IBC電池公司和研究所，SunPower用plating工藝實(shí)驗(yàn)室效率達(dá)到25%。日本的panasonic它是用HIT結(jié)合IBC電池，做到25.6%，這是目前的最高紀(jì)錄。天合有兩個紀(jì)錄，一個是和澳大利亞國立大學(xué)合作做的小面積IBC電池，用光刻等方法做的，效率24.4%。那么現(xiàn)在我們用的六英寸，也就是可以產(chǎn)業(yè)化的。用傳統(tǒng)的擴(kuò)散，傳統(tǒng)的絲網(wǎng)印刷，做到22.9%。據(jù)我們所知，這個目前是6英寸的IBC電池的世界記錄。天合經(jīng)過四年多的努力，已經(jīng)建立了IBC電池的研發(fā)實(shí)力，尤其是我們引進(jìn)了首席科學(xué)家DrPierre，他曾長期在美國的sunpower工作。所以他帶領(lǐng)著我們的研發(fā)團(tuán)隊，從2011年開始，研發(fā)低成本高效IBC電池。這也是我們承擔(dān)的國家863項(xiàng)目。同時，我們也跟澳大利亞國立大學(xué)合作，研究實(shí)驗(yàn)室的高效IBC電池。
IBC電池的工藝路線。在N型硅片的基地，做SawDamageremoval，雙面硼擴(kuò)散后，加上阻擋層掩膜，背面開槽，在進(jìn)行磷的擴(kuò)散。完成擴(kuò)散后對硅片做表面制絨。沉積鈍化膜，鈍化層我們也是用三氧化二鋁加氮化硅，這樣的傳統(tǒng)工藝做的。然后在背面進(jìn)行第二次開槽做金屬化絲網(wǎng)印刷。這是一個電池的工藝。這個電池工藝實(shí)際上我們把它簡化了，也就是說本身應(yīng)該是一個更長的工藝步驟。
這是我們跟ANU合作做的，電池效率達(dá)到24.4%的實(shí)驗(yàn)室小面積IBC電池。這個是我們實(shí)驗(yàn)室，我們天合光能獨(dú)立做的一個大面積的，6英寸的電池。Voc已經(jīng)做到683毫伏。這個地方我們做了一個分析，對功率損失的分布，也就是說哪一個步驟，它所產(chǎn)生的功率損失最大，有一個分布。從這個分布可以看到，金屬接觸區(qū)域以及背面非金屬接觸區(qū)域，是兩個功率損失最大的地方。通過優(yōu)化，我們的測算是用我們現(xiàn)有的工藝，電池效率可以做到23.8%，這是我們經(jīng)過計算的，這也是我們下一步的優(yōu)化方向。我們現(xiàn)在做到22.5%，達(dá)到一個比較理想的結(jié)果。
這是我們做成IBC組件。做成組件以后，我們做了一些可靠性測試。這是標(biāo)準(zhǔn)的TC，HF以及PID的測試。PID標(biāo)準(zhǔn)的96小時，衰減在3%之內(nèi)。連續(xù)192小時的PID測試后，衰減在5%以內(nèi)。我們也做了一個IBC中式線，照片上顯示的是中試線的結(jié)果關(guān)鍵設(shè)備三氧化二鋁鈍化層，我們嘗試了ALD的設(shè)備，5-10納米厚度就可以了。那么從鈍化效果來說，ALD更好一些。我們開始調(diào)試時電池效率從為20%，逐漸優(yōu)化后電池效率有一個持續(xù)提升。這是中試線的結(jié)果，不是實(shí)驗(yàn)室的結(jié)果?，F(xiàn)在基本上達(dá)到22的效率。目前來看，它的良率還不高。IBC的制備良率的提升主要在兩個方面。一個是它對清洗工藝的要求很高，避免工藝污染，提高清洗工藝的水平成為關(guān)鍵之一。第二個，是激光與絲網(wǎng)印刷的圖案的對準(zhǔn)問題。這個要求很高。所以一旦圖案對準(zhǔn)有點(diǎn)偏離，電池的效率就低了。這個對準(zhǔn)的良率非常重要。我們也做了一個IBC電池制備的成本評估。拿最簡單的多晶的產(chǎn)線的成本作為Baseline對比，實(shí)際上我們現(xiàn)在的IBC電池中試線，成本大概是Baseline的一倍左右，所以成本是高的。而我們跟sunpower的IBC的比較，成本大約是他們的68%，所以是有優(yōu)勢的。我們不可能做到Baseline的水平，但是它應(yīng)該更低一點(diǎn)才行。我們還會提高制備的良率來降低成本。一般產(chǎn)業(yè)化的良率在97%、98%的水平，一開始我們調(diào)試IBC電池線時良率在50%-60%之間，所以我們做這個計算，如果我們的良率接近100%的情況下，將在這個水平。實(shí)際上我們還有很大的空間把成本降下來，通過提高良率來降低它的產(chǎn)業(yè)化的成本。
最后，我想簡單總結(jié)一下未來的方向。至少我們現(xiàn)在已經(jīng)展示了6英寸的IBC電池在實(shí)驗(yàn)室以及中試線上的一個成果。我們將來的目標(biāo)是研發(fā)效率超過23%的IBC電池。同時，我們要把IBC組件建成小型系統(tǒng)，做長期的可靠性測試。另外我們已經(jīng)有一些應(yīng)用，一些日本人歐洲人來跟我們談這個事，他們要來做太陽能電池的賽車，有一些是飛機(jī)，這個我們現(xiàn)在已經(jīng)有了。實(shí)際上，我們還想把IBC電池以及和HIT電池結(jié)合起來做到，目標(biāo)超過25%的效率。所以總結(jié)來說，我們在6英寸的電池上已經(jīng)達(dá)到了22.9%的效率?？煽啃砸策_(dá)到了衰減小于5%之內(nèi)。我們已經(jīng)有了一個小型的50KW的小系統(tǒng)建設(shè)，我簡單匯報到這里。
來源：艾萊光伏網(wǎng)
