光伏發(fā)電的效率和成本約等于光伏發(fā)電站的效率和成本,光伏電池片是建設(shè)光伏電站的重要器件,可決定光伏電站的效率和成本。因此,光伏發(fā)電欲降本增效需以光伏電池片為切入點。
目前,晶硅電池技術(shù)是光伏電池的主流技術(shù),晶硅電池的市場占比超過95%。以晶硅電池技術(shù)為核心技術(shù)的光伏發(fā)電系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)鏈包括:硅料、硅片、晶硅電池片、光伏組件,晶硅電池片處于產(chǎn)業(yè)鏈中下游環(huán)節(jié)。
圖片來源:中國慕課大學(xué)《光伏發(fā)電工程技術(shù)》
一、光伏電池分類
根據(jù)襯底(根據(jù)網(wǎng)絡(luò)資料理解:襯底為光伏電池的背電極)材料,晶硅電池片可被分類為P型電池(P型半導(dǎo)體為光伏電池的背電極)和N型電池(N型半導(dǎo)體為光伏電池的背電極)。P型硅片(個人理解:即P型電池)制作工藝簡單且成本較低;N型硅片(個人理解:即N型電池)制作工藝復(fù)雜,但N型電池壽命較長且發(fā)電效率更高。目前,P型電池是主流光伏電池,市場占有率超過85%。
P型電池可被分類為BSF電池(Back Surface Field Solar Cell)和PERC電池(Passivated Emitter Rear Cell)。BSF電池是2020年前的主流P型電池,PERC電池是目前的主流P型電池。主流電池P型電池從BSF電池轉(zhuǎn)換為PERC電池的同時,也使能量轉(zhuǎn)換效率(個人理解:此處能量轉(zhuǎn)換指光電轉(zhuǎn)換效率)從低于20%提升至23%。
N型電池可被分類為TOPCon(Tunnel Oxide Passivated Contact)、HJT(Heterojunction Technology Cell)、IBC(Interdigitated Back Contact)、HBC(HJT+IBC)四種。N型電池的能量轉(zhuǎn)換效率約為25.5%。
圖片來源:中國慕課大學(xué)《光伏發(fā)電工程技術(shù)》
二、P型電池
(1)BSF電池
BSF電池的中文名稱是鋁背場電池,該電池的制作技術(shù)是光伏電池的基礎(chǔ)制作技術(shù)。BSF電池在晶硅光伏電池的PN結(jié)制造完成后,通過在硅片背面沉積一層鋁膜制作P+層,形成鋁背場。
鋁作為背電場可減小載流子的背表面復(fù)合率(個人理解:光伏電池發(fā)電時,空穴向光伏電池的P型半導(dǎo)體移動,增加P型半導(dǎo)體中價電子數(shù)為3的元素,即鋁元素,可減少空穴與電子在光伏電池內(nèi)的復(fù)合率)和增加對長波的吸收(個人理解:增加對長波的吸收可增加光伏電池吸收的能量),但鋁背場電池的能量轉(zhuǎn)換效率的理論最高效率為20%,相對其他種類晶硅光伏電池較低。
BSF電池的制備工序包括:清洗制絨、擴散制結(jié)、刻蝕去磷硅玻璃、PECVD(根據(jù)百度百科:該縮寫全稱為Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition,中文翻譯為等離子體增強化學(xué)氣相沉積法)、絲網(wǎng)印刷、燒結(jié)、測試分選等。BSF電池的各種改進(jìn)工序均以上述工序為基礎(chǔ)。
圖片來源:中國慕課大學(xué)《光伏發(fā)電工程技術(shù)》
(2)PERC電池
PERC電池的中文名稱是鈍化發(fā)射極和背面電池。該電池在BSF電池的基礎(chǔ)上加入背面鈍化層(通常是氧化鋁)以降低表面復(fù)合率,并進(jìn)行激光開槽使背電極的形狀變?yōu)榕c正電極相近的柵線形狀。因此,PERC電池為雙面電池,電池雙面率(根據(jù)網(wǎng)絡(luò)資料:背面效率與正面效率的比值)處于70~80%之間。(根據(jù)網(wǎng)絡(luò)資料理解:BSF電池的正面電極為柵線形狀,背面電極是板狀結(jié)構(gòu),即只有正面可吸收光能,PERC電池的正背面電極均為柵線形狀,即雙面均可吸收光能。
因此,PERC電池對光伏組件背表面反射光的吸收率高于BSF電池,從而提升了能量轉(zhuǎn)換效率) PERC電池的核心設(shè)備包括:清洗劑、制絨機、擴散爐、激光消融機、刻蝕機、沉積設(shè)備、絲網(wǎng)印刷設(shè)備、燒結(jié)爐、測試分選機、槽式清洗機(增加背面拋光工藝時使用)等。
圖片來源:中國慕課大學(xué)《光伏發(fā)電工程技術(shù)》
審核編輯:劉清
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原文標(biāo)題:光伏發(fā)電工程相關(guān)介紹(17)——光伏電池片技術(shù)(上)
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