工业化双面PERC太阳电池研究

单面PERC电池已在实验室和产业化都证明了具有高的光电转换效率,兼容现有常规电池生产线,其生产工艺已逐渐变成单晶硅太阳电池的主流工艺。通过将PERC电池背面的全铝背场改成印刷铝栅线结构,可将单面PERC电池制作成为双面PERC电池。该文讨论高效双面PERC电池制作工艺,包括背面抛光反射率,背面氮化硅钝化膜的膜厚和折射率,背面导电铝浆对电池转换效率的影响,通过优化上述工艺,制作正面转换效率为21.67%及背面转换效率为16.06%,双面率为74.11%,可量产双面PERC太阳电池。

双面PERC太阳电池背面效率及双面率优化工艺

基于钝化发射极和背面接触(PERC)太阳电池工艺,对选择性发射极晶体硅双面PERC太阳电池背面效率及双面率优化进行了研究。采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)设备,制备了背面为AlOx/SiNx钝化膜层的双面PERC太阳电池。提出了几种不同背面钝化膜层的设计方案,分析了不同设计方案对双面PERC太阳电池背面效率及双面率的影响。测试结果表明,采用背面AlOx/SiNx叠层钝化膜、SiNx双层减反射膜、较大折射率梯度SiN_x膜层、较薄AlOx膜层及较薄SiNx膜层工艺,对提升双面PERC太阳电池背面效率及电池双面率效果显著,用最优设计方案制备的双面PERC太阳电池,其背面效率和双面率分别为14.96%和68.69%。

p型“SE+PERC”双面太阳电池背面工艺对光伏组件PID效应的影响研究

基于p型“SE+PERC”双面太阳电池的背面工艺,针对背表面抛光状态、背面氧化铝薄膜厚度、背面膜层结构、背面氮化硅薄膜折射率几个因素对光伏组件电势诱导衰减(PID)效应的影响进行了研究。研究结果表明:1)背表面抛光状态越光滑,对应制备的光伏组件在PID测试后的输出功率损失率越小;2)背面氧化铝薄膜厚度为10 nm及以上时对应制备的光伏组件在PID测试后的输出功率损失率差异不大;3)背面膜层结构对PID效应存在影响,合理设计背面膜层结构可以有效抑制光伏组件PID效应;4)背面氮化硅薄膜折射率大于等于2.10时,对应制备的光伏组件在PID测试后的输出功率损失率降至2.00%以内且可以稳定保持在较低水平。研究结果可为p型“SE+PERC”双面太阳电池背面工艺优化提供指导方向。

管式PECVD工艺对“SE+PERC”晶体硅太阳电池镀膜均匀性的影响及改善研究

针对在“SE+PERC”晶体硅太阳电池制备过程中,采用管式等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺沉积正面钝化介质膜后,硅片正面会出现角部发红色差,即镀膜均匀性异常的问题,通过实验,对硅片厚度、工器具状态、背面膜层结构、正面钝化介质膜沉积工艺等影响因素对硅片正面角部发红色差的影响分别进行分析和讨论,并提出解决方案。研究结果表明:硅片正面角部发红色差的产生与硅片自身厚度、工器具状态、背面膜层结构、正面钝化介质膜沉积工艺均存在一定关系。通过采用最具优势的管式PECVD工艺条件,即优化自动化装片技术、控制石墨舟形变量、采用合适的背面膜层结构,以及正面钝化介质膜沉积工艺采用高射频功率叠加高腔体压力,可将正面角部发红色差硅片的占比降低至0%,从而可有效提升“SE+PERC”晶体硅太阳电池的成品率,提升生产线的经济效益。

基于高效PERC双面太阳电池的中大型光伏发电系统支架排布分析

以青海柴达木盆地大中型光伏发电系统设计为例,探讨钝化发射极背面接触(Passivated Emitter Rear Contact,简称PERC)太阳电池代替常规太阳电池,以及不同支架排布对光伏系统发电效率的影响.我们采用比常规太阳电池功率高26%的高效PERC太阳电池及PVsyst模拟对单角度固定式、双角度固定式、单轴东西向跟踪式、单轴南北向跟踪式和双轴跟踪式等不同排布的光伏系统进行设计分析.结果发现,双轴跟踪式排布系统的年发电量最多,但占地面积也最大,南北向跟踪式排布的单位占地面积发电量比单角度固定式提高了14%.即采用高效PERC电池南北向跟踪式排布比常规电池单角度固定式的系统发电量提高了40%,同时降低了系统的成本.

双面p型PERC太阳电池的紫外衰减特性研究及电池紫外稳定性优化

以不同掺杂元素的高效双面p型PERC电池电性能参数在紫外辐照后的衰减特性为研究对象。硼元素掺杂和镓元素掺杂的双面PERC电池背面受紫外光辐照后,背面、正面效率均发生衰减,但两者背面效率衰减主要来自于I_(sc)衰减,而正面效率衰减主要来自于FF衰减,U_(oc)在整个紫外辐照过程中表现稳定,背面衰减与紫外辐照后钝化层的折射率增大有关,而正面衰减可能与电池串阻增大有关。通过增加电池背面钝化层厚度优化紫外稳定的镓掺杂双面电池的紫外稳定性。优化后的电池在15 kWh/m^(2)紫外辐照后,电池背面效率衰减仅为0.04%,同时其正面效率衰减相比于未加厚的电池下降0.32%,说明这种镓掺杂双面电池在户外光照下高稳定的潜力。

激光掺杂设备在PERC太阳电池生产中的应用

首先介绍了在太阳电池生产过程中激光设备的类型,阐述了激光掺杂工艺在PERC太阳电池生产过程中的重要作用,然后介绍了激光掺杂设备的原理和结构,以及其光斑聚焦原理,提出了光斑异常解决方案,并分析了光路维护要求,提出了可保证了激光掺杂设备高效稳定运行的维护方法。随着对激光设备的深度了解及太阳电池技术的进一步升级,对激光设备的要求会更高,通过不断的优化,激光技术将在太阳电池产业化制造领域得到较好的应用和提升,激光设备也将更快地普及到更多领域。

PERC太阳电池退火EL石英舟卡槽印的原因排查与改善措施研究

PERC太阳电池作为目前光伏市场上的主流太阳电池产品,其良品率的稳定及提升受到了太阳电池厂家的高度重视。针对在电致发光(EL)检测时发现PERC太阳电池存在退火EL石英舟卡槽印占比异常的情况,为排查产生原因,对退火工序中使用的石英舟的各个环节进行了分析,并提供了改善措施。分析结果显示:低压石英舟饱和工艺与低压退火工艺过程中的尾气倒灌污染是退火EL石英舟卡槽印太阳电池占比异常的主要原因;通过采用优化变频真空泵设置和加装单向阀的措施,改善了退火工序中尾气倒灌的问题,将生产线退火EL石英舟卡槽印太阳电池月平均占比由0.667%~1.260%降至0.205%,有效提升了PERC太阳电池的良品率。以期为光伏行业改善退火EL石英舟卡槽印问题提供新思路和新方向。

硅片表面织构对PERC单晶硅太阳电池电性能影响的研究

通过调整制绒腐蚀液添加剂中表面活性剂和成核剂的添加比例,制备出不同表面织构的硅片,研究了表面活性剂和成核剂的添加比例对硅片表面微观形貌和反射率,以及PERC单晶硅太阳电池电性能的影响规律。结果表明:随着表面活性剂添加比例的增加,腐蚀液对硅片的清洗效果逐渐增强,存在黑斑、麻点及脏污的太阳电池的占比逐渐减少;同时,单晶硅片表面形成的金字塔尺寸(宽度)逐渐减小,比表面积先增大后减小,从而导致太阳电池的光电转换效率呈现先升高再降低的规律;当表面活性剂的添加比例为0.6%时,太阳电池的光电转换效率达到最大值,为22.736%。随着成核剂添加比例的增加,单晶硅片绒面金字塔的均匀性逐渐提升,当成核剂的添加比例大于0.8%时,绒面金字塔的均匀性基本稳定,太阳电池的光电转换效率也达到最大值,为22.784%。

p型PERC双面太阳电池背面铝栅线的设计

钝化发射极背面接触(PERC)双面太阳电池(PERC+)背面采用丝网印刷铝栅线的设计,代替常规PERC电池背面全铝背场层,达到背面发电的效果。对不同背面铝栅线宽度的PERC+电池和常规PERC电池的电性能及激光开窗截面图进行比较,发现了不同宽度的铝栅线对电池背面空洞率和局部背表面场(LBSF)层的质量有较大影响,合适的铝栅线宽度能最大程度地保证PERC+电池的转换效率。实验得出在相同的激光开窗工艺下,当背面铝栅线设计宽度为250μm时,PERC+电池具有较好的铝栅线高宽比,烧结后的激光开窗区域形成了良好的LBSF层。同时,所有电池在测试时背景采用不反光黑布。测试结果显示,最优组的PERC+电池平均正面转换效率达到21.21%、平均背面转换效率达到13.97%。

SiO_(x)N_(y)/SiN_(x)减反膜对双面PERC单晶硅太阳电池效率提升研究

减反膜应用可降低气—固界面的菲涅尔反射,是提升光电转换效率晶硅太阳电池的有效手段之一。以商业化双面PERC单晶硅太阳电池(尺寸:182 mm×182 mm)为研究对象,以SiO_(x)N_(y)(1)/SiN_(x)(3)作为电池正面减反膜改善入射光子利用率。与传统SiN_(x)(4)减反膜相比,SiO_(x)N_(y)(1)/SiN_(x)(3)减反膜可显著降低300 nm~500 nm波段内光子反射率,短波段光子减反效果尤为明显。对应电池在标准测试条件下(AM1.5,1000 w·m^(-2),25℃)所测定平均光电转换效率可达23.227%,高于传统减反膜的电池效率(23.128%)。根据SERIS-V1.5软件对QE谱积分电流损失分析结果表明:基于SiO_(x)N_(y)(1)/SiN_(x)(3)减反膜电池电流损失相对采用传统SiN_(x)(4)减反膜电池,反射部分造成的电流损耗可降至0.867 mA·cm^(-2),且其他电学性能参数如开路电压及填充均得到一定程度改善,但并不实质影响电池背面效率。此外,基于SiO_(x)N_(y)(1)/SiN_(x)(3)减反膜电池规模生产终端EL测试良率与传统减反层电池相当,有望实现规模化生产。

PERC结构多晶硅太阳电池的研究

高效、低成本是目前硅太阳电池追求的主要目标。多晶硅太阳电池成本低,但其电性能较差。背面钝化及局部背接触是提高多晶硅太阳电池电性能的主要技术。通过采用SiO2/SiNx叠层膜作为背钝化介质层,依次经过背面开槽、丝网印刷、烧结形成背面局部接触,制备钝化发射极和背表面电池(PERC)结构多晶硅太阳电池。采用恒光源I-V特性测试系统测试其电性能,结果表明:较之常规铝背场多晶硅太阳电池,PERC结构电池在开路电压Voc、短路电流密度Jsc、转换效率η方面分别提高了13 mV、1.8 mA/cm2和0.67%(绝对值),其转换效率达到17.27%。PERC结构多晶硅电池采用了常规丝网印刷工艺,有利于实现高效多晶硅电池的产业化生产,具有很高的实际意义。

基于高效PERC太阳电池屋顶光伏发电系统的设计及能效分析

随着居民分布式太阳能并网发电在电网的发电比重不断增加,提高屋顶光伏发电系统的发电效益是目前的重点内容。本论文介绍采用高效PERC太阳电池屋顶光伏系统的设计及能效分析。首先建立采用高效PERC单晶太阳电池,总功率为9.15 k W,占地50 m2的屋顶光伏系统。其次,利用PVsyst@进行设计模拟,在光伏组件排布方式相同的情况下,研究棚户式和阵列式等不同屋顶的发电效益。对比仿真模拟和系统实测结果,发现采用高效PERC电池棚户式设计方案,在相同的气象资源、占地面积下,较常规太阳电池阵列式设计方案,光伏系统的转换效率提高65%。

双面PERC单晶硅太阳电池工艺研究

从背面反射率及铝栅线设计两方面对双面PERC单晶硅太阳电池工艺进行了优化,并分析了各因素对其性能的影响,最终得到最优工艺参数。测试结果显示,最优组的双面PERC太阳电池平均正面效率为21.74%,平均背面效率为16.22%,双面因子大于74%。

硅片表面织构对“SE+PERC”双面单晶硅太阳电池电性能影响的研究

在硅片制绒过程,研究了制绒添加剂体积分数、反应时间和反应温度对单晶硅片表面织构的微观形貌、反射率,以及制备的“选择性发射极(SE)+PERC”双面单晶硅太阳电池电性能的影响。结果表明:在目前单晶硅片制绒设备和工艺条件下,当碱液(KOH)体积分数为2%、制绒添加剂体积分数为0.7%、反应温度为84℃、反应时间为440 s时,制备的单晶硅片表面的金字塔尺寸较小,均匀性强,硅片表面的反射率最低,仅为9.914%,而得到的“SE+PERC”双面单晶硅太阳电池的光电转换效率高达22.714%;调整制绒参数,可以有效提高单晶硅片表面织构中金字塔的均匀性,降低硅片表面的反射率,从而提高“SE+PERC”双面单晶硅太阳电池的光电转换效率。

双面玻璃晶体硅太阳电池组件封装工艺

对双面玻璃晶体硅太阳电池组件的封装工艺进行了研究,探讨了玻璃-EVA(乙烯和醋酸乙烯酯的共聚物)-太阳电池-EVA-玻璃封装方法存在的问题,详细提出了改善和解决这些问题的途径和方法。

网版参数对“SE+PERC”双面单晶硅太阳电池电性能影响的研究

针对“SE+PERC”双面单晶硅太阳电池制备过程中丝网印刷环节的网版参数,通过设计不同的网纱厚度、聚酰亚胺(PI)膜厚度及网版开口宽度匹配实验,研究了不同匹配方案对单片“SE+PERC”双面单晶硅太阳电池正面栅线银浆耗量及电性能的影响。研究结果表明:单片太阳电池正面栅线的银浆耗量随着网纱厚度、PI膜厚度及网版开口宽度的增加而升高;当网纱厚度为17μm、PI膜厚度为8μm、网版开口宽度为17μm时,单片太阳电池正面栅线的银浆耗量最低,仅为0.0584 g,光电转换效率为22.808%,该匹配方案可最大限度地降低太阳电池的生产成本;当网纱厚度为17μm、PI膜厚度为10μm、网版开口宽度为18μm时,单片太阳电池正面栅线的银浆耗量为0.0646 g,光电转换效率为22.898%;当网纱厚度为19μm、PI膜厚度为10μm、网版开口宽度为20μm时,单片太阳电池正面栅线的银浆耗量为0.0699 g,光电转换效率最高,为22.961%,该匹配方案可最大限度地提升太阳电池的光电转换效率。

以色列bSolar公司的新型双面太阳电池

近日,以色列bSolar公司推出新型高效双面晶体硅太阳电池。据bSolar公司透露,新型电池可用于平顶屋顶、地面系统以及BIPV系统,比如太阳能隔音屏障、停车棚以及绿色房屋。bSolar公司成立于2007年,主要生产双面晶体硅太阳电池和组件,可大幅提高电能产出,总部位于以色列。

海外单晶硅太阳电池生产线建设的分析与研究

近些年,中国光伏产业进入存量市场的激烈竞争局面。海外光伏产业链建设需求庞大,应充分利用好自身优势,把握好“走出去”做大增量市场的机会。在分析海外光伏市场发展现状的基础上,对PERC、TOPCon、p型IBC、HJT单晶硅太阳电池技术的投资成本进行了拆解,并对采用这4种太阳电池技术路线的海外生产线的建设成本和设备投资回报进行对比;然后通过海外实际项目案例,对海外以PERC和TOPCon单晶硅太阳电池技术为代表的生产线建设情况进行了研究分析。分析结果显示:当前阶段,PERC单晶硅太阳电池生产线预留升级p型IBC单晶硅太阳电池技术和TOPCon单晶硅太阳电池技术是目前最适合在海外投资建厂的技术。

湿法刻蚀液配比对“SE+PERC”双面单晶硅太阳电池电性能影响的研究

在太阳电池制备过程中,刻蚀工序作为扩散工序后去除硅片p-n结的重要工序,除了具有将p区与n区断开防止正负极短路的作用外,还会对硅片背面绒面的状态产生影响,尤其是此工序后续还会影响“SE+PERC”双面单晶硅太阳电池的电性能。湿法刻蚀工艺中刻蚀液的配比不同,对抛光后硅片背面的绒面形貌产生的影响也会不同,从而会影响太阳电池对不同波段太阳光的利用率,导致制备的“SE+PERC”双面单晶硅太阳电池的光电转换效率存在差异。研究了湿法刻蚀工艺中不同刻蚀液配比条件下硅片背面的绒面形貌及反射率的变化规律,通过优化刻蚀液配比达到刻蚀后硅片背面绒面形貌及反射率的最佳状态,最终实现“SE+PERC”双面单晶硅太阳电池的光电转换效率提升0.05%。