【前沿】N型PERT雙面太陽能電池及其產(chǎn)業(yè)化進展

N-PERT雙面電池技術(shù)背景

　　近年來，N型硅太陽電池由于其優(yōu)越的性能，包括高的體壽命、對金屬雜質(zhì)高的容忍度以及沒有P型材料中由于硼氧（B-O）復(fù)合體所造成的光致衰減（LID）[1-3]效應(yīng)，越來越受產(chǎn)業(yè)界的關(guān)注。最新的光伏國際技術(shù)路線圖2015[4]中顯示，到2020之前，預(yù)測可實現(xiàn)低成本批產(chǎn)平均效率大于23%的均為N型電池；到2021年，N型電池市場占有率將超過30%，而nPERT雙面電池的高發(fā)電性能正在引起很多一流制造廠商和市場的密切關(guān)注。

　　PERT（Passivated Emitter，Rear Totally-diffused cell），鈍化發(fā)射極背表面全擴散電池，是一種典型的雙面電池。雙面太陽電池是指硅片的正面和反面都可以接受光照并能產(chǎn)生光生電壓和電流的太陽電池，這種電池可以用P型硅片制造，也可以用N型硅片制造。nPERT雙面電池基本工藝流程為（1）雙面制絨（2）上表面擴散硼制成P+N結(jié)（3）背面擴散磷制成N+N結(jié)（4）雙面鈍化薄膜（5）雙面金屬化，結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

　　圖1 nPERT電池結(jié)構(gòu)示意圖

　　N-PERT雙面電池技術(shù)特點

　　nPERT雙面電池采用N型硅作襯底，具有少子壽命高、無光致衰減等優(yōu)點。常規(guī)P型電池由于使用硼摻雜的硅襯底，長時間光照后易形成硼氧鍵，在基體中捕獲電子形成復(fù)合中心，導(dǎo)致3~4%的功率衰減；而nPERT電池使用N型硅襯底，磷摻雜的基體使得電池幾乎無光致衰減。我們對nPERT電池進行了光衰實驗驗證，如表1結(jié)果所示，光照60h后效率衰減僅0.11%，無光致衰減的特點能有效保證系統(tǒng)端的功率輸出和發(fā)電量。

　　表1 nPERT光衰實驗結(jié)果

　　通過EQE測試結(jié)果可知（如圖2），相比于P型常規(guī)電池，nPERT電池具有更好的長波響應(yīng)，可將更多長波長的光吸收，尤其是制備成雙玻組件后背面可更高效率的吸收反射光和散射光。

　　圖2 nPERT電池與常規(guī)P型電池EQE比對

　　N-PERT雙面電池組件技術(shù)優(yōu)勢

　　雙玻光伏組件就是指由兩片玻璃和太陽能電池片組成復(fù)合層，電池片之間由導(dǎo)線串、并聯(lián)匯集到引線端所形成的光伏電池組件，組件結(jié)構(gòu)示意圖如下

　　圖3 雙玻組件結(jié)構(gòu)示意圖

　　2013年以來，隨著國內(nèi)外前期投資的光伏電站的陸續(xù)并網(wǎng)發(fā)電并運行一段時間后，國內(nèi)外電站的質(zhì)量問題時有出現(xiàn)。由于某些有機材料的壽命較短、耐候性較差，光伏組件中的EVA膠膜和背板的質(zhì)量開始被高度關(guān)注，水汽穿透背板導(dǎo)致劣質(zhì)EVA樹脂快速降解有密切的關(guān)系，EVA樹脂遇水即開始緩慢分解，其分解產(chǎn)物含醋酸，醋酸腐蝕光伏電池上的銀柵線、匯流帶等，使組件的發(fā)電效率逐年下降。為了規(guī)避這一問題，雙玻組件為高品質(zhì)光伏電站的較為理想的解決方案之一，但雙玻組件的電池片間漏光導(dǎo)致組件功率損失較大，組件正面功率相比常規(guī)背板偏低；同時，無框雙玻組件對封裝材料和封裝工藝要求較高。

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