宋登元-N型電池產業化現狀與發展趨勢.pdf

1、N型電池產業化現狀與發展趨勢宋登元 博士首席技術官一道新能源科技（衢州）有限公司2022.8.19目 錄l N型TOPCon技術最具性價比l TOPCon關鍵技術和工藝l 一道新能N型電池技術路線l 結語N型TOPCon技術最具性價比3光伏產業技術迭代加速 N型技術革命已經到來l P型單晶PERC電池為主，量產效率為23.2%，P型PERC電池理論轉換效率極限為24.5%，目前量產效率已經逼近其理論極限。l 由于TOPCon的低成本，目前有20多家公司已經全面切入N型TOPCon電池的研發和生產中，預計產能達到60GW+，2022年產量達15-20GW，未來是N型單晶硅技術快速發展時期。4HJ

2、TTOPConPERC2020-2025 PERC、TOPCon HJT制造成本下降趨勢lTOPCon可以兼容 PERC 產線設備l工藝成熟效率提升潛力大關鍵設備成熟高l投資成本相較于其他N型電池技術更具有經濟性l投資2億元/GWl實驗室電池效率26%l理論效率28.7%，l效率有很大提升空間投資經濟性顯著 2030年 目標：50%市場lPERC的人才儲備l關鍵設備成熟 五大因素決定一道發展N型TOPCon技術路線設備兼容度良好l2022年TOPCon電池規劃60GW+l出貨15GW+10GW+出貨量TOPCon電池元年的5大標志5N N型型T TO OP PC Co on n關關鍵鍵技技術術

3、和和工工藝藝6l ISFH基于載流子選擇性的理論對太陽能電池的理論效率進行分析l 背面鈍化接觸結構的TOPCon電池的理論極限效率為27.1%，雙面鈍化n-Topcon電池最高28.7%，高于PERC的24.5%極限效率TOPCon太陽電池理論效率研究7l PERC升級為TOPCon電池有二種技術路線l 背面鈍化接觸TOPCon，雙面鈍化接觸TOPCon從PERC到TOPCon技術路線：100%兼容升級8TOPCon電池效率損失分析l 目前TOPCon電池與2016年PERC電池初期解決的問題一樣，在鈍化層技術、金屬化技術、產業技術上都需要進行優化和提升。l 由于目前TOPCon技術沒有解決不

4、了的技術瓶頸，預計隨著產量的增加，各個生產廠家的技術投入，像當年PERC電池發展那樣，效率提升會加速，成本會快速下降。從歷史看TOPCon量產將會重復PERC的工業化過程9TOPCon電池電流流動PERC電池電流流動2022年TOPCon電池2016年PERC電池l 從BSF和PERC電池發展 能夠推測TOPCon電池產業化效率發展l 預計TOPCon電池產業化效率從目前的24.3%提升到2025年的25.5%以上從BSF和PERC電池發展 分析OPCon產業化效率趨勢10BSF單晶電池PERC單晶電池TOPCon單晶電池？我國BSF和PERC電池量產效率發展，看TOPCon？1 10 0年，

5、1 17 7%-2 20 0.2 2%6 6年，2 20 0.5 5%-2 23 3.2 2%3 3年，2 24 4.3 3%-2 25 5.5 5%電注入/光注入工業化TOPCon電池兩大工藝路線：LPCVD與PECVD多主柵鈍化接觸背場 目前按照不同的鈍化接觸結構制備方式，工藝流程大致分為三種：lLPCVD SiOx/i-polySi+磷擴散lPEALD/PECVD SiOx/n+a-Si+退火lPVD SiOx/n+a-Si+退火制絨磷擴散 LPCVD 隧穿氧化層+本征多晶硅層正面氧化鋁鈍化退火清洗去繞鍍BCl3硼擴散濕法刻蝕PVD 隧穿氧化層+原位摻雜非晶硅層PECVD隧穿氧化層+原位

6、摻雜非晶硅層清洗去繞鍍退火背面氮化硅鈍化正、背面金屬化正面氮化硅鈍化清洗1190%以上份額2個TOPCon背面關鍵技術：SiOx均勻性和厚度*來源：*Q.Wang et al,Solar Energy Materials and Solar Cells 208(2020)110423 SiOx2nm，載流子穿過氧化硅層是針孔機制+隧穿機制 1.43nm和1.25nm，FF較差由于隧穿導電機制不能提供充足的導電，不能較好阻擋磷雜質進入硅襯底 SiOx=1.55nm，得到比較好的鈍化效果隧穿機制針孔機制1213l背面重摻雜多晶硅層厚度增加，處理窗口變大，150nm iVoc達到745mV，Jo降低

7、到2fA/cm2l多晶硅層越厚，不容易燒穿，金屬化燒結窗口越寬，硅帶來顯著的長波段寄生吸收，導致短路電流損失，145 nm poly-Si引起0.5mA/cm2的電流損失，多晶硅的厚度降低有利于提升電流；過薄的多晶硅層會導致磷原子在硅襯底內拖尾現象明顯l實驗發現，采用摻碳多晶硅可以降低多晶硅的寄生，提升長波段的EQE響應，有利于提升光電流來源：Energy&Envi.Sci,2021.10:10392個TOPCon背面關鍵技術：多晶硅厚度與摻雜*2個TOPCon正面關鍵技術：方塊電阻l 發射區的鈍化膜Al2O3具有很好的鈍化特性，方阻150/sq時J0=6fA/cm2。發射極方塊電阻對Jo和開

8、路電壓的影響l 隨著發射極方塊電阻的增加，表面俄歇復合降低，開路電壓增加，iVoc可達715mV142個TOPCon電池正面關鍵工藝：氧化鋁厚度氧化鋁鍍膜方法氧化鋁薄膜制備ALD板式ALD管式ALDPEALDPECVD管式PECVD板式PECVDAPCVDAPCVD氧化鋁帶有有固定負電荷氧化鋁膜可為TOPCon電池的發射極提供優異的表面鈍化效果3-5nm 氧化鋁薄膜效果最好，復合降到電流15fA/cm2以下N-Si15一道新能N型電池技術路線與量產16一道新能 TOPConN型產業化效率進展l 量產平均電池效率達到了24.7%，電池效率具有窄的分布，更偏向于高效率。l 預計TOPCon高效電池

9、產業化效率從目前的24.7%提升到2022年的25%以上Front cell surfaceBack cell surface六六九九硅硅業業中中央央控控制制室室 N型光伏產品白皮書發布（2022.7.13）18DAON 8大電池技術l 先進鈍化接觸技術VS漸變膜技術l 超薄PolySiVSSMBB金屬化技術l 邊緣鈍化技術VS無損切割技術l 先進組件陷光VS封裝技術六六九九硅硅業業中中央央控控制制室室 N型光伏系列產品19一道新能 N型電池技術路線目前效率：24.7%電池效率進展遠超CPIA技術路線圖預期結論與展望隨著TOPCon電池技術的成熟，具有達到大規模產業化26%以上效率的潛力。工藝的簡化、銀漿用量以及設備價格降低，競爭力越來越明顯從目前光伏電池設備供應鏈、以及從鈍化原理可能達到的最高電池效率來看，TOPCon電池技術是一種最適合光伏產業升級高效電池技術路線，毫無疑問，TOPCon技術呈現井噴之勢。一道新能TOPCon產線的電池量產效率突破24.6%，今年底效率將達到25%，產品全系列覆蓋，已樹立了先進N型光伏技術與全場景系統應用的行業標桿。每一種太陽電池結構都有其自身能到達的效率極限，因此光伏技術迭代是歷史的必然。21 謝謝您的聆聽一道陽光 照亮生活