炙手可熱的PERC電池技術(shù)研發(fā)背后：材料是關(guān)鍵

　　仔細觀(guān)察近幾年太陽(yáng)能電池光電轉換效率的變化，會(huì )發(fā)現兩個(gè)特點(diǎn)，其一，電池轉換效率平均約以0.3%/年的提升速度向前發(fā)展，此類(lèi)情況主要集中于一線(xiàn)大廠(chǎng)之間，受制于技術(shù)瓶頸與研發(fā)投資，二三線(xiàn)電池生產(chǎn)商在高效電池開(kāi)發(fā)方面難以獲得進(jìn)一步提升。

 

　　其二，高效高質(zhì)電池技術(shù)路線(xiàn)逐漸多樣化。以晶澳、天合、晶科、尚德、隆基樂(lè )葉、愛(ài)康、晉能、中來(lái)股份、韓華、SUNPOWER、京瓷、夏普等為代表的國內外光伏制造商各自研究高效電池技術(shù)，如鈍化發(fā)射極和背表面（PERC）、發(fā)射極鈍化和全背面擴散（PERT）、金屬穿孔卷繞（MWT）、具有本征非晶層的異質(zhì)結（HIT）、交指式背接觸（IBC）等，逐漸形成不同的技術(shù)流派。

 

　　高效電池技術(shù)趨于多樣化，直接影響了其上游原材料的供應格局，導電漿料作為提高太陽(yáng)能電池光電轉換效率和光伏組件功率的重要材料，其對太陽(yáng)能電池效率的提升起著(zhù)至關(guān)重要的作用。近幾年，以杜邦為代表的金屬導電漿料供應商緊跟電池制造商的節奏，開(kāi)發(fā)與其高效電池技術(shù)相匹配的導電漿料。

 

　　雖然存在不同的高效電池技術(shù)路線(xiàn)，但對這一階段欲擴產(chǎn)的光伏廠(chǎng)商而言，都需考慮一個(gè)問(wèn)題：是沿用傳統進(jìn)行技術(shù)升級還是技術(shù)革新。在各種高效電池技術(shù)中，PERC電池具有明顯的性能/成本優(yōu)勢，它能與現有電池、組件的產(chǎn)能良好兼容，同時(shí)獲得1%左右的效率提升，成為首支獲得大規模商業(yè)化突破的高效電池技術(shù)。

 

　　目前PERC電池產(chǎn)能超過(guò)13.4GW，據亞化咨詢(xún)統計，2017年全球PERC電池產(chǎn)能將達25GW。效率方面，一線(xiàn)廠(chǎng)商生產(chǎn)的多晶PERC電池的產(chǎn)線(xiàn)效率達到19.5%，單晶PERC產(chǎn)線(xiàn)平均效率處在21%水平，其中最高效率已達21.6%。

 

　　“單晶PERC產(chǎn)品兼具成本與性能優(yōu)勢，是目前最具競爭力的產(chǎn)品，未來(lái)還存在很多的效率增長(cháng)空間。”中科院電工研究所太陽(yáng)電池技術(shù)研究部主任王文靜研究員說(shuō)道，PERC電池的效率提升與導電漿料有著(zhù)密切關(guān)系，合適的漿料選擇能最大化的發(fā)揮PERC這一新型電池結構的優(yōu)勢，使其效率最大化。

 

　　隨著(zhù)PERC電池的快速發(fā)展，市場(chǎng)對PERC電池專(zhuān)用金屬導電漿料的需求越來(lái)越強烈。為了配合PERC電池對漿料的特殊需求，漿料供應商開(kāi)發(fā)了一系列PERC電池專(zhuān)用漿料，如PERC正面低溫銀漿、背面鋁漿、PERC＋背面燒穿銀漿等。

 

　　“PERC電池進(jìn)一步提效的關(guān)鍵技術(shù)包括，一是PERC相關(guān)的設備和工藝的優(yōu)化，使用更低復合的正面發(fā)射極結構（比如更低表面濃度的擴散方式）；二是跟硅片的質(zhì)量相關(guān)，比如少子壽命的提高；三是跟漿料相關(guān)，匹配有優(yōu)異的接觸能力和超細線(xiàn)印刷的正面，摻雜鋁漿用作背面導電等。”杜邦公司技術(shù)經(jīng)理曹千表示，針對PERC這一新型電池結構，杜邦?Solamet?開(kāi)發(fā)了一整套PERC專(zhuān)用的整合金屬化解決方案，其中包括新一代PERC正面銀漿PV20A、PV56x系列背面銀漿、和PV36x系列背面鋁漿。

 

　　曹千進(jìn)一步解釋?zhuān)鏉{料可進(jìn)一步助力PERC效率的提升，假如正面柵線(xiàn)寬度縮窄10um的話(huà)，大概可以帶來(lái)0.1%左右的效率增益；除了柵線(xiàn)寬度外，進(jìn)一步降低漿料和硅片的接觸電阻也可以帶來(lái)0.1%的效率增益，如果漿料可以在較低的表面濃度實(shí)現比較好的接觸，正面發(fā)射極就有空間往低參雜高方阻方向優(yōu)化，從而實(shí)現進(jìn)一步效率的增益。

 

　　簡(jiǎn)而言之，正面的主要優(yōu)化方向：細線(xiàn)印刷，Ag-Si接觸，控制發(fā)射極復合，這也是PV20A相比上一代正面銀漿料的優(yōu)化方向。杜邦新一代PERC正銀漿料PV20A可以在更低燒結溫度下形成良好的接觸，從而減少背面空洞的形成和對鈍化層的損壞，與常規正銀相比，新一代PERC正銀效率提升可超過(guò)0.1%。

 

　　2017年6月，廣東愛(ài)康旗下浙江愛(ài)旭宣布與杜邦合作，其單晶PERC電池轉換效率沖破21.5%，采用的是杜邦?Solamet?PV20A正銀漿料。

 

　　除了正面銀漿的定制改進(jìn)，PERC電池對背面導電鋁漿也有更高的要求。由于PERC電池的燒結溫度低于常規電池的燒結溫度，在更低的燒結溫度下，常規背銀出現接觸電阻變大，從而導致光電轉化效率降低。

 

　　“為了幫助電池企業(yè)解決難題，杜邦?Solamet?開(kāi)發(fā)了PV36x系列背面鋁漿，除了其優(yōu)異的電性能，同樣表現出優(yōu)異的物理性能，光滑的燒結表面、不掉粉，低于200um的低翹曲度，具有良好的熱水試驗結果，提供長(cháng)期可靠的老化性能。”曹千說(shuō)道。

 

　　導電漿料是除了硅片之外，對成本及效率均產(chǎn)生影響的原材料，在高效電池技術(shù)研發(fā)中占據重要地位，因此，漿料的選擇對電池生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō)有深遠影響，選擇可靠的漿料供應商有利于降低失效風(fēng)險、提高投資回報。