理论教育 晶体硅电池制造工艺及转换效率分析

晶体硅电池制造工艺及转换效率分析

时间:2023-06-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:目前产业化光伏电池的平均转换效率为单晶硅17.5%~18%,多晶硅17%~17.5%。晶体硅电池制造的特点是产业链较长、工艺成熟、工艺控制性好、产品成品率高、转换效率较高等。晶体硅电池根据材料的不同可分为单晶硅电池和多晶硅电池。在晶体硅电池中,除了广泛采用常规工艺的常规电池外,还有部分采用特殊工艺生产的高效电池,如三洋的HIT电池及Sunpower的背接触电池。

晶体硅电池制造工艺及转换效率分析

晶体硅(c-Si)电池是目前最成熟、使用最广泛的技术,由于可直接借鉴半导体制造技术的成熟经验所以其发展迅速。目前产业化光伏电池的平均转换效率单晶硅17.5%~18%,多晶硅17%~17.5%。晶体硅电池制造的特点是产业链较长、工艺成熟、工艺控制性好、产品成品率高、转换效率较高等。晶体硅电池根据材料的不同可分为单晶硅电池和多晶硅电池。

尽管单晶硅与多晶硅技术非常类似,很多工艺都是相同的,但是还是存在很多差别。首先,单晶硅片比多晶硅片价格更贵。因为拉单晶硅棒比多晶硅铸锭要求能耗更高,大约每产出1W将高出20%的能耗;其次,单晶硅电池与多晶硅电池相比,转换效率更高。因为单晶硅片没有晶界,有利于提高电池转换效率,单晶硅比多晶硅转换效率高1%左右;第三,从电池制造来说,多晶硅对工艺控制要求更高。

在晶体硅电池中,除了广泛采用常规工艺的常规电池外,还有部分采用特殊工艺生产的高效电池,如三洋的HIT电池及Sunpower的背接触电池。这两种电池的转换效率很高,但是相对成本也很高。2010年两种电池的产量达到全球总出货量的4%,即920MW。三洋的HIT(Heterojunction With Intrinsic Thin Film Layer)电池结构(见图3-1)特点为在N/P型晶体硅上沉积本征和P/N型非晶硅层,形成异质结,其实验室转换效率达到23.7%,产业化转换效率达到19.8%,组件转换效率达到17.1%。Sunpower的背接触电池(见图3-2)的特点是正负电极都在电池背面,入射光面没有任何金属遮挡,电池的实验室转换效率达到了24.2%,产业化转换效率达到22%,组件转换效率达到19.5%,是到目前为止转换效率最高的产业化组件。

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图3-1 传统的电池结构及三洋公司的HIT电池结构

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图3-2 Sunpower公司的背接触电池结构

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