PERC电池技术现状及设备应用情况 W. Shan PERC 电池概念 钝化发射极及背面电池(Passivated emitter and rear cell , PERC), 或钝化发射极及背面局部扩散电池 (Passivated emitter and rear locally- diffused cell , PERL) 技术是一种可以实现高转化效率的硅基单结太阳能电池技术 利用钝化膜及局部金属接触代替常规全背表面场 (Back-surface-field , BSF) 结构，电池背表面复合速率大大降低 长波光谱响应增强，短路电流密度和开路电压提高 4/16/2017 2 24.4% 世界纪录， PERL 电池 (1998) J. Zhao, A. Wang, M.A. Green, and F. Ferrazza, Applied Physics Letters, 73, 1991-1993(1998) 高效光伏产品技术及设备应用研讨会 PERC技术优势 3 4/16/2017 高效光伏产品技术及设备应用研讨会 晶澳 PERC 电池开发 与常规 BSF单晶硅电池相比，采用丝网印刷方式实现的 PERC电池平均转化效率提升 >1% 2013年初，单晶 PERC电池平均转化效率 >20% 2014年底开始量产，电池平均转化效率 20.7% PERC与表面陷光技术的结合，可使多晶 PERC电池平均转化效率高于 20%，同样可大规模生产实现 2014年 9月，多晶 PERC电池平均转化效率 >20% 4/16/2017 4 高效光伏产品技术及设备应用研讨会 器件细节 P型单晶或多晶硅片 尺寸 156x156-mm2 厚度： 170-190 m 体电阻率： 1.0-3.0 -cm 常规反射极 背 面 Al2O3/SiNx钝 化 介质膜 标准的金属接触 4/16/2017 5 高效光伏产品技术及设备应用研讨会 PERC 电池 工艺 在常规电池工艺上增加 2道工艺 背面叠层介质钝化膜 (Al2O3/SiNx)沉积 利用脉冲激光开孔实现局部接触 其他工艺步骤与常规电池产线一致 制绒以降低表面发射率 扩散形成发射极 刻蚀实现正负极绝缘 PECVD沉积正面减反 /钝化膜 SiNx 丝网印刷和烧结完成金属化 4/16/2017 6 高效光伏产品技术及设备应用研讨会 常规 与 PERC电 池结构对比 4/16/2017 7 背表面场 + 背接触 (Al) 发射极 (n+ 扩散层 ) 减反 /钝化层 (SiNx) 正面接触栅线 (Ag) 叠层钝化膜 (Al2O3/SiNx) LBSF (p+) 背面接触 (Al) 高效光伏产品技术及设备应用研讨会 量子效率对比 4/16/2017 8 高效光伏产品技术及设备应用研讨会 W a v e l e n g t h (n m)300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200NormalizedEQE0 . 00 . 10 . 20 . 30 . 40 . 50 . 60 . 70 . 80 . 91 . 0 54321 PhotonFlux(x1014/cm2)4/16/2017 9 单晶 PERC I-V特性 Voc (mV) Isc (A) FF (%) Eta (%) 675.5±2.1 9.87±0.16 79.93±0.25 21.82±0.35 高效光伏产品技术及设备应用研讨会 V o l t a g e (V )0 . 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7Current(A)01234567891011V - P V - IPower (W)12345I s c = 9 . 8 7 3 AV o c = 0 . 6 7 5 5 VF F = 7 9 . 9 3 %e t a = 2 1 . 8 2 %P m a x = 5 . 3 3 W4/16/2017 10 金刚线切多晶 RIE+PERC 高效光伏产品技术及设备应用研讨会 晶澳 PERCIUM 产品 4/16/2017 11 高效光伏产品技术及设备应用研讨会 2014年 Q4开始，晶澳开始量产 p型高效单晶PERC电池，产品名为“ PERCIUM” 至 2017三月 底，电池 /组件出货量 600 MW 目前 PERCIUM电池量产平均转化效率 21.0% 2017年底， PERC电池产能将达到 2.5 GW 2017年预计产出 1.8 GW 4/16/2017 12 PERCIUM 产品出货情况 2014 2015 2016 2017 2018 20196.596.7259.5 313.0148 7.02500.04000.0YE ARS H I P M E N T O F P E R C P R O D U C T S ( M W ) S h i p p e d Pr o j e c t e d高效光伏产品技术及设备应用研讨会 Al2O3 沉积方法对比 目前广泛用于 PERC电池表面氧化铝沉积方法有 ALD 和 PECVD两种 实验结果表明， ALD 和 PECVD Al2O3钝化后硅片表面复合速率低于 100 cm/s， implied open-circuit voltage, iVoc达到 680-690 mV 两种沉积方法得到的电池转化效率基本一致 4/16/2017 13 高效光伏产品技术及设备应用研讨会 激光系统对比 (ns vs. ps) ns 和 ps 激光系统都可用于电池背面的介质钝化膜开槽 /孔 优化激光参数如频率、脉冲宽度、功率及振镜扫描速率可以提升激光开孔工艺的产出 两种激光系统均可得到的电池转化效率基本一致 4/16/2017 14 高效光伏产品技术及设备应用研讨会 PERC 电池 LID问题 B掺杂 PERC电池存在严重的光致衰减 (Light induced degradation, LID) 。 因此在量产爬坡前，极有必要解决其LID 问题 光照导致 B-O 复合对形成引起的 LID问题一直困扰着光伏组件终端用户 对于 PERC电池而言， LID问题更为严重：因为 PERC电池为正反两面钝化结构，其有效少子寿命对硅片体相寿命的变化更为敏感 晶澳利用其特有的光处理方法对 B掺杂单晶 PERC电池进行处理，可以极大地缓解 LID问题 处理后， PERC电池的初始 LID与常规 B掺杂单晶电池一致 (经AM1.5G 光照 5-20h之后的 LID值 3%) 4/16/2017 15 高效光伏产品技术及设备应用研讨会 光处理后 PERC电池 LID长期稳定 4/16/2017 16 Results of off-line Treatment Results of in-line Treatment 高效光伏产品技术及设备应用研讨会 总结 近几年，采用丝网印刷制备 PERC电 池的技 术已经日趋成熟 目前 PERC电池量产平均转化效率达到 21.0% 未来几年内， P型 PERC 是主导光伏产业发展的主流技术 高产能 Al2O3 沉积及激光开孔设备将会更加成熟和实用 这些设备的供应不足也会日 渐缓解 B掺杂 PERC电池的 LID问题可以得到有效的 解决 4/16/2017 17 高效光伏产品技术及设备应用研讨会 4/16/2017 18 Where Green Energy Begins Thank you 高效光伏产品技术及设备应用研讨会