『壹』 IBC太阳能电池的介绍
IBC(Interdigitated back contact)电池出现于20世纪70年代,是最早研究的背结电池,最初主要应用于聚光系统中,见图l。电池选用n型衬底材料,前后表面均覆盖一层热氧化膜,以降低表面复合。利用光刻技术,在电池背面分别进行磷、硼局部扩散,形成有指状交叉排列的P区、N区,以及位于其上方的P+区、n+区。重扩形成的P+和N+区可有效消除高聚光条件下的电压饱和效应。此外,P+和N+区接触电极的覆盖面积几乎达到了背表面的1/2,大大降低了串联电阻。IBC电池的核心问题是如何在电池背面制备出质量较好、呈叉指状间隔排列的P区和N区。为避免光刻工艺所带来的复杂操作,可在电池背面印刷一层含硼的叉指状扩散掩蔽层,掩蔽层上的硼经扩散后进入N型衬底形成P+区,而未印刷掩膜层的区域,经磷扩散后形成N+区。通过丝网印刷技术来确定背面扩散区域成为目前研究的热点。
『贰』 什么是HIT太阳能电池,它的构造及特性
采用HIT结构的硅太阳能电池,所谓HIT()结构就是在P型氢化非晶硅和n型氢化非晶硅与n型硅衬底之间增加一层非掺杂(本征)氢化非晶硅薄膜,采取该工艺措施后,改变了PN结的性能。因而使转换效率达到20·7%,开路电压达到719mV,并且全部工艺可以在200℃以下实现。
其结构如下:
『叁』 IBC电池的缺点
全背电极接触晶硅太阳电池,简称“IBC电池”。IBC(Interdigitated back contact)。
是将正负两极金属接触均移到电池片背面的技术,可使面朝太阳的电池片正面呈全黑色,完全看不到多数太阳电池正面呈现的金属线,不仅为使用者带来同等面积更大的发电效率,且看上去更美观。
『肆』 单晶156.75与M2怎么区分
这些年,光伏技术一直在快速地发展,电池方面高效PERC,双面电池、黑硅等技术陆续投入大批量生产,N型与异质结技术也开始有一定市场份额;组件方面双玻、半片、多主栅、叠瓦等技术也进入大规模产业化阶段。 我们再看来单晶硅片方面,除了在拉晶、切片等环节取得很多技术突破(如多次拉晶技术、金刚线切割技术等)之外,另一个值得关注的现象就是单晶硅片的尺寸存在着变大的趋势。
在2010年之前,单晶硅片主要以对边距125mm(硅棒直径f164mm)的小尺寸硅片为主,并有少量对边距156mm(f200mm)的硅片,2010年后,156mm硅片的比例越来越大,并成为行业主流,125mm的P型硅片在2014年前后基本被淘汰,基本仅应用于一些IBC电池与HIT电池的组件
『伍』 HIT电池生产流程
HIT电池简介
HIT是Heterojunction with Intrinsic Thin-layer的缩写,意为本征薄膜异质结. HIT太阳能电池是以光照射侧的p/i型a-Si膜(膜厚5~10nm)和背面侧的i/n型a-Si膜(膜厚5~10nm)夹住单结晶Si片的来构成的.
图一.
电池基板以硅基板为主;在硅基板上沉积高能隙 (Energy band gap)的硅奈米薄膜,表层再沉积透明导电膜,背表面有着背表面电场。
通过优化硅的表面织构,可以降低透明导电氧化层(TCO)和a-Si层的光学吸收损耗。HIT电池抑制了p型、i型a-Si的光吸收率,而增强n型c-Si的光吸收率。
图二.
HIT电池在技术上的优势
由于HIT太阳能电池使用a-Si构成pn结,所以能够在200℃以下的低温完成整个工序。和原来的热扩散型的结晶太阳电池的形成温度(~900℃)相比较,大幅度地降低了制造工艺的温度。由于这种对称构造和低温工艺的特征,减少了因热量或者膜形成时产生的Si晶片的变形和热损伤,对实现晶片的轻薄化和高效化来说是有利的,具有业界领先的高转换效率(研究室水平为23%,量产水平为20%),即使在高温下,转换效率也极少降低,利用双面单元来提高发电量。
HIT电池的伏安曲线分析:
HIT电池里p/n 异质结中所发现的正向电流特性(0.4V 附近)的变化是由于a-Si 顶层膜中存在的高密度间隙态,引起异质结部耗尽层的再复合而造成的。对此,在顶层和结晶Si之间插入高质量a-Si 膜(i 型a-Si 膜),通过顶层内的电场来抑制复合电流,这就是HIT 构造。通过导入约5nm 左右的薄膜i 型a-Si 层,可看到反向的饱和电流密度降低了约2个数量级。亦即通过导入i 型a-Si 层,能够大幅度提高Voc,见下图.
图三
化学钝化和HIT 构造的寿命关系
采用μ-PCD 法测定HIT电池的少子寿命。μ-PCD 法得到的寿命值虽然同时反映了体复合速度和表面复合速度两方面,但由于是在同一批(LOT)里抽出相邻的芯片,所以可认为体(BULK)的影响基本相同,所不同的是表面的差异。根据下图可以发现,HIT 构造的钝化性能要比化学钝化(CP 法)更优异。
图四
化学钝化
HIT 太阳能电池的Voc 和寿命之间的依存性
发现通过形成低损伤的a-Si膜和提高表面的清净度等可以提高寿命和Voc,Voc 和寿命之间是一种正的线性关系。即HIT构造中的a-Si 钝化性能的好坏和HIT 太阳电池的Voc 大小相关。所以,通过提高a-Si 的钝化性能以提高寿命的方法可以认为对提高HIT 太阳电池的输出电压是有效的。
图五
HIT电池单晶体硅的表面清洁度更高,同时抑制了非晶硅层形成时对单晶体硅表面产生的损伤。通过这些改良,这种电池的电能输出功率损失下降,开路电压得到了提高。
HIT 太阳电池优异的温度特性
HIT电池Voc越高输出特性的温度依存性越小。也就是说,在HIT 太阳电池的高效率化技术中的这种钝化技术的开发(即高Voc 化)带来了温度特性的提高.由于新电池在温度上升时发电量的损失降低,预计它的年发电量将比传统晶硅太阳能电池提升44%。
图六
HIT电池的制造工艺
HIT电池的关键技术是a-Si:H薄膜的沉积,要求说沉积的本征a-Si:H薄膜的缺陷态密度低,掺杂a-Si:H的掺杂效率高且光吸收系数低,最重要的是最终形成的a-Si:H/Si界面的态密度要低。目前,普遍采用的等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)沉积本征及掺杂的a-Si:H膜,同时热丝化学气相沉积发(HWCVD)制备a-Si:H法也被认为很有前景。
PECVD法制备a-Si:H薄膜
利用等离子里中丰富的活性粒子来进行低温沉积一直是a-Si:H制备的重要方法。在真空状态下给气体施加电场,气体在电场提供的能量下会有气态转变为等离子体状态。其中含有大量的电子、离子、光子和各类自由基等活性粒子。等离子体是部份离子化的气体,与普通气体相比,主要性质发生了本质的变化,是一种新物质聚集态。等离子体中放置其中的衬底可以保持在室温,而电子在电厂的激发下会得到足够多的能量(2-5eV),通过与分子的碰撞将其电离,激发。PECVD的缺点表现在两个方面,一是它的不稳定性,二是电子和离子的辐射会对所沉积的薄膜构成化学结构上的损伤。等离子体作为准中性气体,它的状态容易被外部条件的改变而发生变化。衬底表面的带电状态,反应器壁的薄膜附着,电源的波动,气体的流速都会改变活性粒子的种类和数量,并且等离子体的均匀性也难以控制,这样都会改变衬底的状态。等离子体中的离子轰击和光子辐照,除了会影响沉积膜的质量,还会影响下面的硅衬底。光谱相应的研究结果表明对于蓝光区,HIT电池的光谱相应提高,而在红光区,光谱相应变低。这说明对于本征层的钝化效果提高了蓝光光谱响应的结果,而对于硅片内部的损伤,则对红光部分,光谱相应降低,量子效率下降。对于这种情况,可以下调等离子体的功率,但是同时也会降低等离子体的稳定性。
HWCVD制备a-Si:H薄膜
热丝化学气相沉积HWCVD是利用热丝对气体进行催化和分解的软性过程,不会产生高能粒子轰击,对衬底的损伤较小,可以容易的移入或者移出沉积室,能够方便从实验室转换到生产线上。
在HIT电池中,非晶硅发射极和晶体硅之间夹着5纳米后,缺陷密度低于非晶硅的本征非晶硅薄膜。HWCVD的缺点在于非晶硅的外延可以穿透5纳米后的本征薄膜而与晶体硅直接接触,这样会导致高缺陷,这样界面面积和缺陷态密度的增大会导致高的暗电流,继而开路电压也会减低。在制备中将温度控制在200度以下能够抑制非晶硅的外延。
HIT电池工艺的改良方向
提高界面钝化效果
当非晶硅和晶体硅的界面陷阱密度由10^11每平方厘米上升到10^12每平方厘米时,电池效率会降低20%。本征非晶硅的钝化效果由于a-Si:H薄膜的存在而变差,这可能是衬底中的少子波函数穿过本征非晶硅而和a-Si:H薄膜中的缺陷态相互作用,这样构成了载流子的复合通道。可以使用多形硅来作为钝化层,因为它具有更低的缺陷态密度和暗电流。
光陷结构和表面清洗
将制绒后的织构表面层使用硫酸和双氧水进行氧化,然后使用使用浓度为1%的氢氟酸进行60到180秒的腐蚀,这样可以去除缺陷层来使粗糙度降低,接近抛光硅的效果。
栅电极的优化设计
如果可以去除栅线的延展部分,纵横比提高1.0以后,效率可以在提高1.6%。这取决于对于银浆的流变学研究和丝网印刷的改进。
『陆』 HIT电池是什么
HIT中文名为异质结电池,全称为“晶体硅异质结太阳能电池”,是在晶体硅上沉积非晶硅薄膜,综合了晶体硅电池与薄膜电池的优势,是高转换效率硅基太阳能电池的重要发展方向之一。
异质结电池具有工艺流程短、工序少、无光致衰减等优点,光电转换效率高、性能优异、降成本空间大,平价上网前景好,是行业公认的未来电池技术解决方案。(参见华夏能源网最新报道)
近年来,我国异质结电池产能建设明显加速,据统计,国内异质结规划产能为24.5GW,其中,已建成约1.07GW。据新版国际光伏技术路线图(ITRPV)预测,HIT市场份额将从2018年的3%增长至2025年的10%,预计2028年达到28%。
『柒』 光伏技术创新有哪些规划
1)集中攻关类
G27)新型高效低成本光伏发电关键技术
研究目标:研制出新型高效低成本光伏电池,突破大型光伏电站设计集成和运行维护关键技术,掌握GW级光伏电站集群控制技术。
研究内容:主要开展包括碲化镉、铜铟镓硒薄膜、硅薄膜等太阳能电池产业化技术研发、大面积柔性硅基薄膜电池组件的规模化生产工艺研发,以及Ⅲ-Ⅴ族化合物电池、铁电-半导体耦合电池及铁电-半导体耦合/晶体硅叠层电池、钙钛矿电池、染料敏化电池、量子点电池、新型叠层电池、硒化锑电池、铜锌锡硫电池等新型电池的研究和探索,着力提高效率和降低成本;研究多类型分布式光伏系统设计集成技术及示范,开展大型光伏电站及光伏发电站集群的设计、控制、运维及并网技术研究。
起止时间:2016-2020年
S20)大型太阳能热发电关键技术研究与示范
研究目标:突破100MW级太阳能热电联供电站关键技术,掌握中高温固体储热技术,实现太阳热发电站的全天候运行。
研究内容:研究大型太阳能热发电及热电联供电站设计技术与关键部件设计制造技术,研究太阳能热电联供高效梯级利用技术,研究大容量熔融盐储热及储热混凝土和储热陶瓷、多模块固体储热系统集成与优化运行技术。
起止时间:2016-2025年
T15)高效、低成本晶体硅电池产业化关键技术研发及应用
研究目标:实现HIT、IBC等电池国产化,晶体硅电池效率≥23%,建成HIT电池和IBC电池的25MW示范生产线。
研究内容:开展低成本晶体硅电池国产化技术攻关,包括关键材料、工艺、装备以及配套辅材的国产化;进行HIT太阳能电池产业示范线关键技术研究和示范,进行IBC电池产业示范线研究,并实现规范化、产业化;掌握产业化高透太阳能电池用玻璃制备技术。
起止时间:2016-2020年
T21)多能互补分布式发电和微网应用推广
研究目标:实现智能化分布式光伏应用、光伏微电网互联、交直流混合微电网以及多能互补微网统一能量管理等的工程示范和推广应用。
研究内容:掌握区域性高比例分布式光伏发电设计集成、直流并网、功率预测及智能化技术,研究微电网内的储能系统及风、光、柴、水、燃气轮机等微电源标准通信交互模型,研发基于微电网标准化信息模型的微电网监控平台,形成典型的微电网网络结构和信息流设计实用范例研究微电网通信网络架构和通信方式,实现微电网标准化、模块化集成。
起止时间:2016-2020年
2)示范试验类
S46)光伏组件用高分子材料开发及应用
研究目标:形成具有自主知识产权的系列光伏用高分子材料制造技术,实现项目产品在光伏发电上大规模应用。
研究内容:研究耐老化、耐紫外的功能聚酯切片合成配方及工艺;研究模块化功能(抗老化、抗紫外、导热、阻燃等)薄膜相关配方与工艺,研发新一代光伏背板基膜材料;研究PVB合成及胶膜工艺、聚苯醚改性配方、支架高分子材料改性等;开发包括多种功能聚酯切片、组装式功能背板薄膜及其制造技术、PVB及其胶膜材料(替代进口)、光伏电池的长寿命接线盒材料、光伏电池模组支架专用材料,形成具有自主知识产权的系列光伏用高分子材料制造技术,实现项目产品在光伏发电上大规模应用。
起止时间:2016-2020年
S47)晶硅太阳能电池的银电极浆料技术
研究目标:研制出印刷性能优良、低欧姆接触界面、可焊性好和附着力强的银电极浆料,形成产业化示范,替代银电极浆料进口。
研究内容:研究银电极浆料流变性能和电极/晶硅界面特性、产业化生产技术与品质控制技术,研制出印刷性能优良、低欧姆接触界面、可焊性好和附着力强的银电极浆料,降低晶硅太阳能电池组件生产成本;研究大绒面制备及抛光添加剂并进行示范应用;研究硅基低温银浆的原理、配方设计与应用性能评估,获得高性能低温银浆的配方,形成产业示范。
起止时间:2016-2020年
『捌』 会计专业的IBC是什么
IBC(Interdigitated back contact指交叉背接触)电池,是指电池正面无电极,正负两极金属栅线呈指状交叉排列于电池背面。IBC电池最大的特点是PN结和金属接触都处于电池的背面,正面没有金属电极遮挡的影响因此具有更高的短路电流Jsc,同时背面可以容许较宽的金属栅线来降低串联电阻Rs从而提高填充因子FF;加上电池前表面场(Front Surface Field,FSF)以及良好钝化作用带来的开路电压增益,使得这种正面无遮挡的电池不仅转换效率高,而且看上去更美观,同时,全背电极的组件更易于装配。IBC电池是目前实现高效晶体硅电池的技术方向之一。
IBC电池的概念最早于1975年由Lammert和Schwartz,提出,最初应用于高聚光系统中。经过近四十年的发展,IBC电池在一个太阳标准测试条件下的转换效率已达到25%,远远超过其它所有的单结晶硅太阳电池。表一中列出了近几年IBC电池技术的研究进展。美国的SunPower公司是产业化IBC电池技术的领导者,他们已经研发了三代IBC电池,最新的MaxeonGen3电池应用145um厚度的N型CZ硅片衬底,最高效率已达25%。SunPower目前拥有年产能为100MW的第三代(Gen3)电池生产线,并且还有年产能350MW的生产线在建。2014年该线生产的电池平均效率已高达23.62%,其中Voc高达724mV,Jsc达40.16mA/cm2,FF达81.5%,电池的温度系数低至-0.30%/℃,采用IBC电池的光伏组件效率超过21%。在IBC结构上,Sun Power公司的研发遥遥领先,其它研究成果如德国FraunhoferISE的23%,ISFH的23.1%,IMEC的23.3%等等。最近,日本的研发人员将IBC与异质结(HJ)技术相结合,在2014年将晶体硅电池的效率突破到25%以上。其中日本Sharp和Panasonic公司将IBC与HJ技术结合在一起,研发的晶硅多结电池效率分别达到25.1%和25.6%。在2017年已经报道出了26.6%的电池转换效率。据PVInfoLink介绍,Sun Power量产效率达25%,LG量产效率达24.5%。