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在做报告之前我先介绍一下微电研究所关于新型高效电池的一些研究。我们现在主要是做异质结电池,是我们用到自己生产的设备,另外一个是背接触电池(IBC),我们研究了将近五年的时间,我们自己不能做大面积,只能做小面积,把重点放在核心工艺和基本物理过程的研究上,我们自测的效率达到20%。我们把异质结和背接触结合,在2012年9月份的时候就做出异质结-背接触(HJ-IBC)电池,到2015年3月份的时候开路电压得到极大的突破。我们这些研究主要是面向未来的高效电池做一些产业化的技术研究和储备。 同时我们也发现,通过高效电池的研究,一些关键技术储备起来,人才团队也建立起来了,而且很多技术,基本上经过五年的研究,对背接触(IBC)和异质结背接触高效电池的全套的核心工艺基本都掌握了,对他的物理机制,特别是物理机制这方面有深入的了解。这是我们做的一些背接触电池的照片,比如3cm×3cm,4cm×4cm,2cm×2cm等等,还有异质结太阳能电池的照片。把背接触IBC技术和异质结HJ这两种技术结合就是异质结背接触电池技术,这样未来的三代技术都有了。这是我们做的背接触电池的一个仿真,比如前表面场的影响,实际上如果表现负荷非常小,开压也做的非常高,但是他的短路电流比较低,但是效率也能够达到20.78%,经过优化效率还可以再往上上。这是我们背接触的一个流程等等。 这是我们正在做的高效电池研究的情况。现在针对这次报告的要求,做一个详细关于高效PERC晶体硅电池的介绍,我们知道PERC电池得到了产业界的极大关注,是未来几年的主打产品。它的主要特点是在光的应用上特别充分,效率得到了提升的主要原因是来自于背面钝化的改善,以及来自于背面钝化膜光的反射,这样效率得到了整体的提高。到2013年-2014年PERC电池已经有许多设备商、制造商和研究机构介入到这里。像史密德他们已经把设备卖到了中国,效率能够做到20.8%;做三氧化二铝的设备,卖给台湾的厂商。 在研究领域,我统计了一下,真正的目前研究主要还是集中在几个实力比较强的企业在做,比如像中电、天合、阿特斯;但是我们大部分的小公司,是没有能力做这样的研究的。但是在中国高校和研究所里统计,几乎没有人做高效PERC晶体硅方面的研究工作;这方面的主要研究也就是科学院的若干个所在做,主要是这些研究跟产业化技术相关,因此很难拿到经费。因为这个地方我也呼吁一下,科技部把给研究所和高校科研经费的口子基本上都关死掉了,目前的研究经费基本上都是来自于国家自然科学基金,而国家自然科学基金钱是远远不够的,最太少。但国外的研究机构还是做的非常好的,德国的ISFH能够做到21.2%,而且可量产型的工业化的技术,我觉得都是非常可取。 在这个领域里德国Manz,发展了一套技术,在硅片背面进行了抛光,抛光以后进行了三氧化二铝和氮化硅的复合钝化,这样就能更好的反射光和更好的钝化。但是实际上除了这两个方面以外,金属化是非常重要的,他用到了几种激光烧结的技术,平常我们要用的激光,要么是1064纳米的,要么是532纳米的激光器,但是这种激光器我们国内包括跟一些厂家合作的时候,往往用激光打出来的点不均匀,造成欧姆接触不好,复合比较大。就是个部位实际上主要是高斯光束形成的,光的分布有一个光强的分布,半峰宽分布这么宽的激光光打在上边,有些部分强的,有些部分是弱的,弱的就形成了强复合这种情况。他们发展了一种技术叫flat-top技术,使这个光更加均匀,这样无论是划的线或者是打出来的孔都非常均匀,那么他做的效率也能达到20.52%,开压也能到656mV,填充因子也是非常高,达到80.3%这样一个程度。 PERC电池要想提升效率,必须知道限制它效率提升的因素。从这个分析上看,他们做了详细的模拟并结合实验进行比对,首先最大的限制是来自于空穴空穴的输运,是非常大的限制因素,这是第一。第二是衬底的复合,衬底的少子寿命如果过低的话,不适合做PERC电池。第三个部分是电极金属化,第四个部分才是背表面复合,第五是前表面的复合。一项一项解决了以后,次要的问题就变成主要的问题。 |