【2017PVCEC】詳解N型高效電池：機遇與挑戰(zhàn)并存——英利集團宋登元

:2017年10月17日-19日，2017中國光伏大會暨展覽會(PVCEC2017)在北京隆重召開。英利集團有限公司CTO宋登元在光伏熱點專題研討會上發(fā)表了題為“N型高效電池：機遇與挑戰(zhàn)”的主旨演講。

以下為發(fā)言實錄：

宋登元：大家下午好。

我們說到N型電池，從歷史上來說，從1940年，實際上沒有專注于N型P型，當(dāng)年的年代提高效率為目標。我們來探索太陽能電池的科學(xué)問題，因為當(dāng)時效率非常低，從1940年開始也就1%左右，我們看，這時候用的P型，因為當(dāng)時的半導(dǎo)體材料，夠開始型要容易一些，后來我們開始用N型了，我們要用在空間上，當(dāng)時60年代，衛(wèi)星已經(jīng)開始發(fā)展，所以要在衛(wèi)星上提升效率，發(fā)現(xiàn)N型效率一下就做上去了，我們看就開始做，一直到60年代末。

后來又開始P型，又發(fā)現(xiàn)N型在空間應(yīng)用現(xiàn)一些，主要高空的一些高能粒子，這時候發(fā)現(xiàn)N型它抗粒子能力比P型強，所以在空間，又開始研究P型，所以看，一直到目前就是說到上個世紀末的石油危機，所以大家就是說開始從空間轉(zhuǎn)向陸地的時候，在這個年代從那個2000年開始之后，就開始逐漸空間到陸地上使。一直在研發(fā)當(dāng)中都用的P型，拿來做就好。又開始P型開始大規(guī)模生產(chǎn)，大家熟悉的，為什么現(xiàn)在P型占到90%，實際上就是一種慣性。但是隨著品質(zhì)的提高，效率的提升，發(fā)現(xiàn)P型它是便宜，但是往高效走，比較麻煩，所以現(xiàn)在又開始實驗室就是說有幾種高效電池，比較公認的，異質(zhì)結(jié)加IBC。

還有就是說單純的HIT，剛才像楊總介紹的，也是用的N型硅。另外所謂N-PERT電池，也是N型硅，將來從事實上目前的看，基本成為發(fā)展的貴校，當(dāng)然25的效率也有P型硅的，但是從總的趨勢來看，要上25的效率，N型硅相對是一個方向。

說到N型硅和P型硅，它是天生帶來的，材料上的優(yōu)勢。P型現(xiàn)在有衰減，主要因為用CZ，它很難用坩堝把氧去除掉，所以17到18次方的氧。氧是一種間隙原子，氧的間隙就會流動到硼這，我們看圖，畫紅全的地方，一個就是說光照，光溶度的照，你看它的效率壽命會下降。所以不論我這個材料，只要是硼攙雜的有氧，它就會形成一個衰減。但是不是說所有的攙雜，三種元素攙雜，都會形成衰減，這些攙雜比較難所以現(xiàn)在盡管有加攙雜的材料，但是工業(yè)化生產(chǎn)上還是費勁，分離太小。

N型就沒有，因為N型從根上來講，我是零攙雜，就沒有這些問題?？雇鈦淼碾s質(zhì)。半導(dǎo)體常見的雜質(zhì)就是金屬雜質(zhì)。

N型硅同樣是1013次方的鐵的攙雜，我們看P型衰減就非常厲害。P型衰減從1300左右降到0.8，N型從1100降到100，盡管都下降，但N型的抗雜質(zhì)能力非常強。導(dǎo)電電阻率都有下降，但是P型下降的多。你在工業(yè)生產(chǎn)中，用N型有一些沾污，它對硅電池的效率下降了，并不是非常敏感。

N型的缺點。常規(guī)的P型常用的單化硅就不行了，表面引起了反行，導(dǎo)致效率下降，硼擴散相對難一些，需要高溫。問越高不僅耗能，對半導(dǎo)體的熱誘導(dǎo)是不太好的東西，溫度高會生成一些缺陷。

磷的分凝系數(shù)小。

下面看N-PERT技術(shù)。N型它的電池有很多種類，我們剛才說第一個效率圖，高效率的有異質(zhì)結(jié)，還有未接觸電池，對簡單的一種所謂的N-PERT，這主要是使用規(guī)劃生產(chǎn)，它比較便宜，所以應(yīng)利剛才也介紹，對于N型硅從2009年開始，當(dāng)時大家都在P型，還沒有意識到N型的發(fā)展方向，這是我們產(chǎn)業(yè)化的增長趨勢。任何事情特別是做科研的，一定要從基礎(chǔ)做起才有積累。

從2009年到2010年，第一條生產(chǎn)是18.5%當(dāng)時的P型是不到18%，選擇性也在17.8左右，18.5%也比較高，現(xiàn)在我們多晶硅也做這種水平。這種電池就是說能兼容，它兼容P型的一個工藝，通過我們的常規(guī)的磷擴散硼擴散。由于磷備廠及所以它天生的可以做成雙面電池。還有一個特點，雙面電池比較多，現(xiàn)在N-PERT也可以做雙面。N型，你背面可以做背面凈光，壽命一定要高到程度，否則背面凈光也沒有用。背面的小序比較低，正面和背面的效率比比較低。N型現(xiàn)在可以做到0.9沒有問題，但是N-PERT做雙面的話，做到0.7就非常費勁了，不是技術(shù)問題，而是材料本身問題。

這是N-PERC一個工藝，應(yīng)利開發(fā)兩代工藝，一個是常規(guī)熊貓，一個是粒子注入。做雙面的話，必須背面兩次擴散，你正面硼形成之后，你背面就是磷，二代就后面用粒子注入，我后面就做備場，它效率就相對高。

這是一個生產(chǎn)效率，我也沒有更新，這是去年的圖，大概現(xiàn)在高0.5左右，但是趨勢不一樣。背面場做的好可以說它效率分布非常窄，它的背面比較高。

挑戰(zhàn)是什么?所有的N型電池包括HIT，剛才說的分層系數(shù)問題。第二個原因因為用量少，大家知道N型電池，這么一個市場，很多這種硅片廠不愿意投入太的精力，他對一些個N型電池進行公關(guān)，這樣的話相對市場售價高一些，但是這些不是不可以解決的。

第二個工藝和材料。我們看它需要做備場和擴散。雙面電池需要用的銀漿多，為了提高背面的效率，N-PERT背面也是用的煙，這樣的話兩頭都用銀，銀的成本比較高。來用還有擴散氣體，B，Br。

這幾個問題不是不可解決，硅片工藝都可以優(yōu)化，來把它增加部分，降到一個合理的水平。另外由于高的發(fā)電量，我們可以通過發(fā)電量的增益，來彌補客觀成本的增加。

說到雙面電池，現(xiàn)在非常熱，今天我們在展會上，雙面電池炒的非常熱。N-PERT可以做雙面，實際上就是說，從工藝步驟來說，兩個差不多，P型，N-PERC是在普通的電池香上增加了激光滑槽，增加了它衰減的處理。N型它也是增加兩步，從工藝步驟來說一樣的。

所以從這個你要兩種做雙面電池，從目前的效率比上來說P型肯定做不過N型，天生決定的。

它的成本，如果我們用100%，N-PERT現(xiàn)在成本高一些，三個方面，一個是硅材料，增加5%，N-PERT背面用鋁，增加的更多。另外設(shè)備小眾就貴一些，設(shè)備上要差一些。

降低的方案，背發(fā)射級技術(shù)，都可以降低銀耗量。

下面的技術(shù)路線，N-PERT目前21%左右有很大的提升空間，包括新型渡化技術(shù)，它的發(fā)展有很大的空間。

從投資來說，在電站上，如果我提升10%的發(fā)電量，在其他條件一樣的情況下，和單面來比，現(xiàn)在雙面的要比單面的貴20%左右，大概的價格，現(xiàn)在可能更低一些，15%。如果這種情況下，從收益上來說，如果我電站其他完全是一樣的，由于背面的收益呢，N型單面是創(chuàng)面劃算。應(yīng)利也是做了一個領(lǐng)跑者，我國第一個領(lǐng)跑者，山西大同，去年6月份，已經(jīng)一年的數(shù)據(jù)。通過數(shù)據(jù)來說，發(fā)電量有一個提高個，15%到20%左右。另外驗證了它長期有可靠性，因為畢竟N型它衰減比較少，長期來說它發(fā)電量比較穩(wěn)定。

目前市場比較小，國家能夠支持一些配額，專項，研究，以及標準，特別是標準現(xiàn)在也做的特別熱。我們在做國標，三類標準，都是在雙面的檢測標準，同時檢測機構(gòu)，他們也在牽頭做檢測，如何正確的評價N型雙面，包括P型雙面，這些配套之后，N型雙面，N-PERC會有一個非常好的發(fā)展。謝謝。