正泰 n-TBC 电池研究进展

文摘   2024-12-11 16:51   浙江  

BC 电池的发展历程

BC(Back Contact)电池自1975年首次提出以来,经历了从经典 IBC(Interdigitated Back Contact)到POLO-IBC和HBC(Heterojunction Back Contact)的不断发展和演变:

经典 IBC:采用背面指状排列的p+ 和n+ 区域,无正面金属栅线,极大减少了正面遮光损失。

POLO-IBC:以ISFH 为代表,进一步优化了钝化层结构,通过引入 POLO(Polycrystalline Silicon on Oxide)技术增强了电池的短路电流和钝化接触性能。其中,POLO-IBC 又分为 p-TBC 和 n-TBC 两种路径。

HBC:以KANEKA 为代表,融合了HJT(Heterojunction Technology)与 IBC 技术的优点,进一步提升了转换效率。

BC 技术的对比分析及发展潜力

目前,BC 技术分为 n-TOPCon、n-TBC 和 Hybrid-BC 三种主要路线,各自具有不同的技术特点和经济性优势。

从电池测试效率来看,n-TOPCon 的效率为 26%-26.5%,n-TBC 为 26.5%-27%,而 Hybrid-BC 达到了 27%-27.3%。在量产组件功率方面,n-TOPCon 为 580-590W,n-TBC 为 615-625W,而 Hybrid-BC 则最高可达 620-630W。同时,电池片良率从 n-TOPCon 的 97%-98% 逐步降低到 Hybrid-BC 的 90%-95%。

n-TOPCon 的工艺步骤较少(13 步),生产成本较低(1.5-2 亿元/吉瓦),适合规模化量产,但其管控难度较高。相比之下,n-TBC 采用了更多工艺步骤(17 步),以此换取了更高的功率和技术优势,但设备投入较高(2-2.5 亿元/吉瓦)。Hybrid-BC 技术指标最为领先,但其复杂性和实验性限制了商业化的快速推进,设备投入高达 3 亿元/吉瓦以上。

综合来看,n-TOPCon 技术以成熟度和经济性见长,适合大规模应用;n-TBC 在效率和功率上表现出色,是技术发展的重点方向;而 Hybrid-BC 虽然在性能上最为优越,但由于高成本和工艺复杂性,目前主要处于实验阶段。

BC 电池技术发展趋势

当前 BC 电池的技术呈现三条主要发展路径,分别是 p-TBC、n-TBC 和 Hybrid-BC,各自具有独特的效率特点。

p-TBC:基于 PERC 和 TOPCon 技术结合,利用成熟的工艺实现量产效率 25.7%。这种路径的优势在于较低的生产难度和良好的经济性。

n-TBC:结合了高短路电流和优异的钝化接触特性,优化了背面钝化层结构,使量产效率达到 26.8%,实验效率突破 27.2%。这一路径在效率提升方面具有显著优势,但工艺复杂性稍高。

Hybrid-BC:通过使用背面非晶硅双面钝化层,降低光学损失并提高产品系统性能,但工艺流程较长,量产难度大。

n-TBC 是目前最具潜力的发展路径,未来有望在效率和成本之间实现更优平衡。

n-TBC 工艺特点与优势

n-TBC 工艺通过整合多项先进技术,实现了显著的性能提升,其主要特点和优势包括:

正面性能优化:开路电压(iVoc)≥ 750mV;正面低反射率(< 8%),无扩散(J0 < 4 fA/cm²)。

背面性能优化:全面钝化处理,低接触电阻(ρc < 1.5 mΩ·cm);激光图形化精度达 ±10 μm,保证 P/N 区物理隔离(Irev_2 < 3A)。

整体性能:高电阻、高寿命硅片支撑,Voc > 745mV;转换效率突破 27%。

这些优势使 n-TBC 工艺成为高效率太阳能电池研发的重点方向。

正泰 n-TBC 电池研究进展

正泰通过两年的研究与实验优化,使 n-TBC 电池的关键性能指标达到了以下水平:

平均效率:26.8%,批次稳定性较高;

最高效率:27.0%,代表了目前量产电池的前沿水平;

开路电压(Voc):745-747mV,体现了优异的钝化性能;

短路电流密度(Jsc):42.46-42.52 mA/cm²;

填充因子(FF):84.73%-84.93%,表现了较低的串联电阻(Rs = 0.91~0.95)。

正泰 n-TBC 组件研究进展

n-TBC 电池组件在设计和制造工艺上取得显著突破,组件功率已提升至 620W。其核心技术包括:

正面无主栅设计:避免遮光损失,兼容全黑组件外观。

负间距高密度封装:封装间距控制在 -0.5~0.5 mm 范围内,显著提高封装密度。

局部高精度绝缘技术:进一步优化电流路径和可靠性。

无主栅覆盖膜技术:增强组件美观性和环境适应性。

边缘钝化技术:改善边缘区域的复合损失,提高整体性能。

n-TBC 电池效率及组件功率趋势预测

未来几年,正泰计划通过持续的工艺优化和制程改进,推动 n-TBC 电池效率和组件功率的进一步提升:

效率预测:2023 年底:26.3%,组件功率 610W;2024 年底:27.0%,组件功率 625W;2026 年底:28.0%,组件功率 645W。

功率提升路径:通过改进钝化性能和封装技术,组件功率每年预计提升 5-10W。

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