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高效多晶、鑄造單晶電池及組件技術應用

2019-04-22   

  2019年3月8日,由江蘇省光伏產業協會主辦的“2019高效多晶及光伏先進技術和產品研討會”在江蘇省蘇州市隆重舉行。協鑫集成首席技術官張淳博士作《高效多晶、鑄造單晶電池及組件技術應用》主旨報告,分享了鑄錠單晶技術在三個階段中不斷進階突破的歷程。

  張淳博士觀點輯要

  l  多晶黑硅PERC目前量產平均效率可達到21%,對應60組件功率300W+

  l  鑫單晶PERC目前量產平均效率可達到21.87%,對應72組件功率370W+

  l  2019 多晶PERC量產平均效率21.5%,鑫單晶PERC量產平均效率 22.3%

  l  多晶PERC的LeTID控制已有產業化技術,鑫單晶需進一步優化。

  以下為現場速記整理內容

  今天,我和大家分享的主題是“高效多晶以及鑄造單晶的電池和組件的技術應用”,內容主要分為三個部分:第一是多晶黑硅PERC電池;第二是鑫單晶,也就是鑄錠單晶PERC在協鑫集成的進展;第三是多晶和鑫單晶LeTID在電池產業的應用情況。

  首先,我們從真正的高效多晶講起。目前,在協鑫集成技術工藝同仁的共同努力下,以保利協鑫高效多晶硅片為基礎,協鑫集成多晶黑硅PERC電池的平均量產效率可以達到21%。

  下面展示的是我們目前入選國家重點研發計劃項目的科研專項,分別是由協鑫集成牽頭的高效P型多晶產業化關鍵技術,以及其他一家知名企業牽頭的N型多晶項目。目前兩個項目都已完成公示,即將正式宣布,同時阿特斯也是我們在這兩個項目上重要的合作伙伴。按照研發目標,三年之后,高效多晶電池的平均量產效率將達到22%以上。

  下面我們將從電池、組件以及光衰進展等三個層面重點介紹鑫單晶在協鑫集成的發展情況。我們可以看到,在第一階段批量投產了大概170萬片電池,并采用5BB工藝后,平均效率在21.2%—21.3%左右,同時組件檔位功率可達305瓦左右。在這樣一個鑫單晶的概念上,我們又疊加了多主柵工藝,可以將平均效率提高至22%。

  大家可以看到,鑫單晶要真正達到量產,就必須解決成本、拖尾、外觀、LeTID以及三類片等五個方面的質量問題。通過藍邊灰底的圖框我們可以看到,拖尾的問題影響平均效率。

  鑫單晶基本采用單晶高效電池的工藝,但三類片采用濕法黑硅工藝可以明顯改善表面的外觀問題。目前三類片的效率在第一階段不到21%,但到了2019年,三類片的平均效率也在21%以上。

  我們再來看EL方面。在第一階段,紅色圓圈部分顯示了一些缺陷造成了效率偏低的情況,但通過第二、第三階段可以看到比較明顯的改善。

  第一階段,我們在硅片端采取了一些主要的改進措施。大家可以看到,第二階段批量投產增加到300萬片以上,同時以多主柵工藝取代第一階段5BB工藝,并且在硅片端通過自動分選等工藝繼續改善,在第二階段后期,平均量產效率可以達到21.8%。我們采取的主要措施發力在硅片端,一個是分選,一個是工藝。

  下面再來看自動分選。圖中可以明顯看到灰色主檔位的效率接近21.8%—21.9%這樣的平均效率,主檔位效率往更高效率的右邊偏移。通過硅片質量的改善,平均效率基本上可達到21.9%。

  同時通過第一、第二階段百萬片的生產,在產線工藝控制上,平均良率在第一、第二階段已經達到95%的平均水平。此外最關鍵的是,在鑫單晶生產過程中,晶花比例在逐漸下降。在鑫單晶硅片質量得到保證的前提下,進行工藝改善,能達到事半功倍的效果。大家可以看到,在鑫單晶還沒有引入單晶PERC普遍使用SE工藝的情況下,僅從多主柵結合高阻密柵工藝的9千片試驗結果來看,平均效率就達到21.95%。

  經過第二階段的工藝改善,進入第三階段就可以看到比較明顯的效果。這里是700萬片電池的生產情況,平均效率基本在21.9%上下波動,在保證硅片質量的前提下,我們的生產工藝能夠穩定地改善,目前可以做到21.9%左右的量產平均水平。

  目前,鑫單晶生產中EL不良比例已經降至0.05%,嚴重不合格絨絲的比例非常小。通過EL結果可以判斷,目前鑫單晶硅片的質量已經提升到一個新的高度。

  在硅片質量有保證以及電池工藝穩定生產的情況下,可以看到組件主檔位功率在370W以上的占比達70%以上。下一步我們主要繼續提升電池效率和組件CTM,這是我們后期持續改進的一個方向,也同樣說明鑫單晶有很大的潛力,最終與直拉單晶逼平甚至超越。

  在2019全年計劃中,我們堅信鑫單晶電池平均效率會登上21.8%的關口,這樣就完全可以跟直拉單晶媲美。鑫單晶2019路線圖強調兩方面:一是硅片進一步優化,二是電池工藝持續改善。目前鑫單晶還沒有導入單晶PERC普遍運用的SE工藝,后期若導入SE工藝以及進一步優化,22.2%—22.3%的電池量產平均效率目標是比較容易實現的。

  最后再來看一下高效多晶、鑫單晶LeTID的光衰結果。

  高效多晶經過1000小時、在1KW的光照幅度,及75度的條件下,光衰水平可以控制在2%以內。而在同樣條件下,鑫單晶的光衰可控制在2.5%以內。這里需要強調的是,目前控制鑫單晶光衰的工藝條件和控制高效多晶光衰工藝條件不一樣,鑫單晶在光衰控制工藝上溫度會更高以保證更高的電池效率,后續會在效率提升及光衰控制水平上進一步優化,找到最佳平衡點。

  大家知道,電池的光衰測試是在開路電壓狀態下測試的,組件采用在最高功率輸出點條件下進行光衰測試,而開路電壓條件下電池的衰減程度最大。因此,電池端光衰測試條件是最嚴苛的,如果電池端測試能順利通過,則組件端的測試更容易通過,組件后續的長期表現就沒有問題。因此,我們可以完全滿足鑫單晶室外首年及長期衰減比例的標準。

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