探尋降低成本、提高效率太陽能電池的出路— —杜邦在線研討會：材料是關(guān)鍵?

隨著光伏產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，太陽能光伏的相關(guān)技術(shù)已經(jīng)有了極大的進(jìn)步。然而科技不會止步，低成本、高效率，這是所有太陽能電池從業(yè)者的不斷追求。7月30日，杜邦微電路材料應(yīng)用技術(shù)主管杜鵬做客OFweek在線語音研討會，與眾網(wǎng)友對當(dāng)前如何降低度電成本，提高獲利能力進(jìn)行了相關(guān)討論交流。太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的重要性不言而喻，根據(jù)杜邦相關(guān)公司研究人員計(jì)算，太陽能電池效率每提高一個(gè)百分點(diǎn)，相應(yīng)的系統(tǒng)成本將會降低5%-6%左右。因此，太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率提升對于早日實(shí)現(xiàn)太陽能電力的平價(jià)上網(wǎng)、乃至全球能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的意義十分重大。如何提高電池轉(zhuǎn)換效率，降低發(fā)電成本？作為全球領(lǐng)先的材料供應(yīng)商與技術(shù)解決方案提供者，杜邦認(rèn)為材料是關(guān)鍵。隨著多晶硅價(jià)格的逐年下降，導(dǎo)電漿料在太陽能電池的制造成本中占比相對提高。作為關(guān)鍵原材料供應(yīng)商，杜邦認(rèn)為降低度電成本有三個(gè)關(guān)鍵因素：輸出電力、總體成本、使用年限。近十年以來，太陽能電池的平均效率提升了25%，導(dǎo)電漿料的平均用量卻減少了近七成。但是，這里面還有挖掘空間。在這場在線研討會中，杜邦將介紹最新升級的正面導(dǎo)電銀漿杜邦™ Solamet® PV18x系列。該系列導(dǎo)電漿料擁有出色的細(xì)線印刷能力、更低的串聯(lián)電阻及優(yōu)異的焊接拉力等特點(diǎn)，可大幅提升電池轉(zhuǎn)換效率達(dá)0.15%，使組件輸出功率增加，同時(shí)降低生產(chǎn)成本。而作為本次研討會的主要討論對象，杜邦™ Solamet® PV18x系列產(chǎn)品受到了業(yè)內(nèi)資深人士的廣泛關(guān)注。新一代杜邦™ Solamet® PV18x可以使轉(zhuǎn)換率達(dá)到什么水平？眾多網(wǎng)友們最關(guān)心的就是杜邦™ Solamet® PV18x到底可以使電池轉(zhuǎn)換率達(dá)到什么水平。據(jù)杜鵬介紹，該系列導(dǎo)電漿料的使用可以提高0.15%的太陽能電池效率。以60片156mm多晶電池組成的組件為例，0.15%的效率提升相當(dāng)于2.2瓦的組件功率提升，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益差不多有1.4美元左右，這對于總的度電成本降低是有直接貢獻(xiàn)的。值得一提的是，隨著擴(kuò)散、絲網(wǎng)印刷工藝的匹配，這個(gè)數(shù)據(jù)還有很大的優(yōu)化空間。如何實(shí)現(xiàn)效率提升？負(fù)責(zé)絲網(wǎng)印刷工藝的工作者們最先關(guān)心的問題通常都和印刷性能相關(guān)。要細(xì)致描述印刷相對應(yīng)的性能，可以從兩個(gè)方面來形容：第一個(gè)方面，印的好不好，反映的是柵線印刷之后的形貌控制能力，通常表征的方式是柵線的寬度和高度，這也是直接貢獻(xiàn)電池效率的關(guān)鍵因子，備受工藝、技術(shù)人員看重；第二個(gè)方面，好不好印，這個(gè)從生產(chǎn)的角度可能更為重要，過去我們常用肉眼來觀察斷線，而現(xiàn)在普遍流行更為嚴(yán)苛的EL方法來檢測。杜邦™ Solamet® PV18x細(xì)線印刷能力的優(yōu)化，在這兩個(gè)方面都有顯著的進(jìn)步?；诟鞣N網(wǎng)版條件，大家都可以看出杜邦™ Solamet® PV18x漿料在高寬比上的明顯優(yōu)勢，以35微米寬度設(shè)計(jì)為例，新的漿料可以提升超過45%的高寬比。杜邦™ Solamet® PV18x系列漿料在高寬比方面的優(yōu)勢，使得在細(xì)線設(shè)計(jì)下仍然可以有效保持較低的柵線電阻，從而有利于填充因子的優(yōu)化。而且隨著柵線的縮窄，杜邦™ Solamet® PV18x在自身電阻的優(yōu)勢會變得更為明顯。正是在電阻性能上的良好表現(xiàn)，讓電池獲得了更低的串聯(lián)電阻Rs和更好的填充因子FF表現(xiàn)，這些優(yōu)勢都最終體現(xiàn)在電池效率上。產(chǎn)品適應(yīng)性與可靠性怎么樣？據(jù)了解，杜邦™ Solamet® PV18x在兩次印刷工藝中還可以有不同組合，第一層可以選用接觸優(yōu)先的漿料、第二層選用電阻低、焊接好的漿料，在工藝導(dǎo)入的過程中，再加上網(wǎng)板、絲印工藝的同步匹配更能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)效果。目前多半是從單次印刷的銀漿印兩次起步，在印刷效果實(shí)現(xiàn)后再進(jìn)行兩層漿料選擇的優(yōu)化以進(jìn)一步達(dá)到更高效率的實(shí)現(xiàn)。而且，杜邦™ Solamet® PV18x在工藝適應(yīng)方面也有良好的表現(xiàn)。作為一個(gè)系列產(chǎn)品，杜邦™ Solamet® PV18x可以根據(jù)圖形、網(wǎng)板、單次/雙次印刷等工藝參數(shù)，會有不同的產(chǎn)品規(guī)格設(shè)計(jì)，解決了過去對杜邦™ Solamet® PV18x粘度范圍、可調(diào)控范圍的疑惑。杜邦™ Solamet®PV18x系列產(chǎn)品通過對于觸變性等流變行為的控制和優(yōu)化，在細(xì)線印刷上最終體現(xiàn)了優(yōu)異的性能。對于未來電池能否適應(yīng)？隨著常規(guī)電池工藝的優(yōu)化越來越接近上限，新的電池結(jié)構(gòu)也在不斷地推出。相應(yīng)的，要匹配這些新工藝及技術(shù)，當(dāng)然也要有特制的產(chǎn)品。目前行業(yè)的熱點(diǎn)之一是采用PERC工藝實(shí)現(xiàn)Local-BSF局部背電場或者說局部背鈍化結(jié)構(gòu)。在本次研討會上，杜邦也展示了其在電池工藝與技術(shù)支持方面的優(yōu)勢。眾所周知，PERC工藝通常需要較低的燒結(jié)溫度，這對于漿料的燒結(jié)窗口是一個(gè)挑戰(zhàn)。而且如果選用ALD方式來沉積AlOx膜，還會引入AlOx繞鍍到正面的問題，這又需要漿料有一定的AlOx穿透能力。兩個(gè)因素合起來，對于漿料的燒結(jié)性能提出了很高的挑戰(zhàn)。杜邦™ Solamet® PV18x漿料進(jìn)行了相關(guān)的配方優(yōu)化，可在較低的溫度下實(shí)現(xiàn)良好的歐姆接觸，并具有一定的AlOx層穿透能力，能有效配合PERC工藝。上方箱線圖的縱坐標(biāo)是接觸電阻率，橫坐標(biāo)是四種漿料在不同的燒結(jié)溫度下的表現(xiàn)，為了模擬真實(shí)工藝，實(shí)驗(yàn)中采用的硅片正面額外沉積了AlOx膜。從數(shù)據(jù)可以清楚看出接觸電阻率的差異，尤其是杜邦™ Solamet®PV18x對應(yīng)產(chǎn)品在較低的溫度即825~855°C條件下的接觸優(yōu)勢。通過漿料配方優(yōu)化，可望幫助行業(yè)將目前PERC電池的效率進(jìn)一步提高，從而增強(qiáng)這一新技術(shù)的市場競爭力。作為對光伏行業(yè)的未來展望，杜鵬認(rèn)為未來太陽能電池在提高材料技術(shù)以及相關(guān)工藝改善方面仍有很大的進(jìn)步空間。目前，杜邦的太陽能相關(guān)研究團(tuán)隊(duì)正致力于在2015年協(xié)助晶硅電池達(dá)到22%的轉(zhuǎn)換效率，以期更早地實(shí)現(xiàn)太陽能電力的平價(jià)上網(wǎng)，用技術(shù)來為全球能源結(jié)構(gòu)調(diào)整貢獻(xiàn)自己的力量。