2024年N型电池的发展现状与趋势
2024年N型电池的发展主要关注提升光电转换效率与优化技术方案。当前N型电池量产效率已超过25%，隆基HBC电池与晶科TOPCon电池效率分别达到27.3%和26.89%。为了进一步推动技术进步，多条技术路线并存，包括ALD设备与氧化工艺在PERC电池基础上的优化升级，以及TOPCon与HJT电池技术的应用，以最终实现更高效的TCO设备与ALD扩散工艺，推动光伏技术革新。
半片组件的技术特性与工艺流程
半片组件是目前光伏领域中的一项重要技术，通过对电池片的创新加工实现更优性能。其定义和优势如下：
定义：半片组件采用激光光切割法，将标准电池片沿垂直于主栅线的方向切割成两个相同的半片电池片，并通过焊接串联组成组件。
优势：
- 更低的封装损失：通过减少材料浪费，提高组件的使用效率。
- 抗阴影能力更强：半片设计降低了电流对阴影的敏感度，减少发电损失。
- 热斑温度更低：减小电流输出，有效降低组件工作时的热斑温升，提升组件的稳定性和可靠性。
半片钝化工艺流程
半片组件的制造包含以下关键步骤：
- Solar Cell（电池片）：选用高质量的电池片作为基础原料。
- Cutting（切割）：采用激光光切割技术，将电池片精准分割成两片，确保切割边缘整齐。
- Stacking（堆叠）：对切割后的电池片进行堆叠处理，为后续加工做好准备。
- Passivation（钝化处理）：对切割后的边缘进行钝化，减少悬挂键及表面复合中心的形成，提升电池效率。
- IV Test & Sort（电学测试与分类）：对完成加工的组件进行电学测试和分类，确保输出组件性能一致性。
电池切割引发的问题与解决方案
电池切割过程中会引发一些技术性问题，需要通过进一步的工艺优化予以解决。具体问题包括：
切割产生的新边缘问题：半片或多片电池切割后，会产生新的边缘，而切割过程可能破坏电池边缘表面的界面特性。
晶格结构破坏与复合中心的形成
晶格结构在表面中断，会导致新边缘表面出现大量悬挂键，这些悬挂键易形成表面复合中心（边缘复合），从而降低少子寿命和电池效率。
切割损伤还可能造成晶格畸变，增加复合中心的数量，使得电池性能下降。
新暴露边缘的钝化不足：如果新暴露的边缘没有得到有效的钝化保护，会导致转换效率和组件可靠性下降，从而严重影响电池的性能。
解决方案：对切割后的新边缘进行钝化处理是解决上述问题的有效方式。这一技术可以：
修复切割边缘的损伤，减少悬挂键和复合中心的产生。 显著提升电池效率，改善组件的可靠性和稳定性。 在实际应用中，有助于提升半片组件的输出功率。
切面钝膜钝化原理
切面钝膜钝化的核心目标是解决电池切割后边缘表面的损伤问题。电池在切割后，边缘表面积增加，但同时会出现以下问题：
边缘复合损失：切割过程破坏晶体硅的界面特性，导致边缘复合损失和开路电压降低。 - 效率损失超0.2%以上：由于切割后载流子耗尽及附密度下降，电池整体性能受损。
钝化解决方案： 采用ALD（原子层沉积）技术在切割边缘沉积AlOx薄膜，确保边缘的保护性，防止复合中心生成。这就像给电池穿了一层“防护衣”，有效改善了电池效率和性能。
空间型ALD钝膜技术的创新
空间型ALD钝膜技术通过在切割后的边缘沉积均匀的钝化薄膜，进一步优化组件性能，主要优势包括：
高保形性：即使在复杂的边缘，AlOx薄膜仍能很好地包覆，像贴膜大师一样精致。
提升表面钝化性能：AlOx薄膜通过抑制悬挂键的形成，提高组件寿命和效率。
沉积速度快：50nm薄膜的沉积时间不足15分钟，堪称效率之王。
低损伤：薄膜沉积过程温和，避免了晶体硅的二次损伤。
焊膜缝隙与半片组件焊接的优化
电池组件的焊接直接影响光伏电池的整体输出性能。
潜在问题：
如果切割边缘钝膜覆盖不良，会影响电池栅线焊接点，导致焊接不良。 缝隙严重时可能引发虚焊现象，表现为组件的EL黑边，影响电池稳定性。
优化效果： 经过理想晶延的钝化技术处理，组件焊接得到了显著改善：
焊接拉力几乎不受影响。 缝隙缩短至<1.5mm，提升了焊接的完整性和可靠性。
工艺参数对沉积速率的影响
在钝化过程中，TMA（氮化三甲基铝）流速和工艺压力对薄膜沉积速率有显著影响：
当工艺压力从2 Torr升至3 Torr时，沉积速率提升了32%；从3 Torr升至4 Torr时，沉积速率进一步提升7%。 在3 Torr和4 Torr工艺压力下，薄膜的均匀性表现最佳。这是因为适当的压力调控能够有效缩小混气区域，减少不均匀沉积，提高薄膜质量。
关键点：在TMA流速适中的情况下，通过优化工艺压力（如3 Torr或4 Torr），可以兼顾沉积速率和薄膜的均匀性，达到最佳效果。
空间型ALD氧化铝薄膜表征
空间型ALD工艺沉积的氧化铝薄膜表现出以下特性：
- 表面形貌：
沉积初始的氧化铝薄膜为非晶态，表面粗糙度较低（Ra = 0.514nm，RMS = 0.649nm）。 经过退火处理后，薄膜转化为γ-Al₂O₃多晶结构，粗糙度略有增加（Ra = 0.993nm，RMS = 1.243nm），但晶体质量显著提升。 - 晶体结构变化：
未退火时，薄膜表面平滑，衍射图谱显示为非晶态。 退火后，形成γ-Al₂O₃多晶，显著增强薄膜的稳定性和耐久性。
EPD工艺效果验证
钝膜厚度的优化：
测试了不同厚度的AlOx薄膜对组件功率的影响，发现功率提升与钝膜厚度呈正相关，在50nm左右达到最佳。 增益体现在电池组件的开路电压（Voc）和填充因子（FF）两项关键参数上，与文献中的研究趋势一致。
量产验证：
理想晶延的EPD工艺已实现量产验证，组件的功率提升在0.15%~0.2%之间，182/144半片组件的平均功率增益超过5W，验证了技术的可靠性和高效性。
量产工艺成果
自2024年上半年以来，理想晶延的EPD工艺已广泛应用于多个光伏企业，实现以下成果：
半片电池切割面钝化后的批量验证表明，平均功率增益最高可达5.9W。 不同组件型号的功率增益表现为：66板型（182×105）：4.13W，72板型（182×92）：5.3W，66板型（210×105）：5.78W，72板型（210×105）：5.9W。
