關(guān)于新出現(xiàn)的無母線硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池解析,你知道嗎?
什么是無母線硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池?隨著社會的進(jìn)步,科技的發(fā)展,人們對能源的需求越來越大,而現(xiàn)有的能源有限,需要人們不斷發(fā)展新能源,而太陽能就是一個(gè)不錯(cuò)的選擇,人們開始大力發(fā)展太陽能能發(fā)電。
光伏技術(shù)在產(chǎn)生電能時(shí)可實(shí)現(xiàn)零CO2排放,因此被認(rèn)為是重要的可再生清潔能源,而光伏產(chǎn)業(yè)的目標(biāo)是讓光伏發(fā)電成本與傳統(tǒng)的電網(wǎng)發(fā)電成本相比具有一定的競爭力。近幾年,由于硅片、電池片和組件的產(chǎn)能不斷擴(kuò)張,光伏發(fā)電成本也出現(xiàn)了實(shí)質(zhì)性的下降。因此,降低集成成本(BOS)在整個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)成本結(jié)構(gòu)中的比例也變得更加重要,這意味著高效組件在降低系統(tǒng)成本的過程中將扮演著最重要的角色,因?yàn)樗鼈冊谔峁┫嗤娏康那闆r下可以節(jié)約更多的BOS成本。屋頂應(yīng)用受有限的安裝面積所限制,因此高效電池在這方面更發(fā)揮舉足輕重的地位。在所有的太陽能電池技術(shù)中,研究硅基異質(zhì)結(jié)(HJT)太陽能電池具有重要的意義,因?yàn)槠渚邆滢D(zhuǎn)換效率高(24.7%)[1], 結(jié)構(gòu)簡單, 制程溫度低(< 250℃), 工藝步驟少以及溫度系數(shù)低等優(yōu)點(diǎn)。結(jié)合背接觸技術(shù),在商業(yè)化的硅片尺寸上,HJT太陽能電池轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)達(dá)到了25.6%的記錄,這在硅基太陽能電池技術(shù)中是最高的[2]。
德國Fraunhofer ISE的研究人員開發(fā)了一種利用強(qiáng)脈沖光處理絲網(wǎng)印刷金屬觸點(diǎn)的硅異質(zhì)結(jié)(SHJ)太陽能電池,并聲稱這種方法實(shí)現(xiàn)了23.0%的轉(zhuǎn)換效率。
HIT 電池是以晶硅太陽能電池為襯底,以非晶硅薄膜為鈍化層的電池結(jié)構(gòu)。HIT(異質(zhì)結(jié)電池,Heterojunction with Intrinsic Thin layer)是一種在 P 型氫化非晶硅和 n 型氫化非晶硅與 n 型硅襯底之間增加一層非摻雜(本征)氫化非晶硅薄膜的電池結(jié)構(gòu)。標(biāo)準(zhǔn)晶體硅太陽能電池是一種同質(zhì)結(jié)電池,即 PN 結(jié)是在同一種半導(dǎo)體材料上形成的,而異質(zhì)結(jié)電池的 PN 結(jié)采用不同的半導(dǎo)體材料構(gòu)成。
科學(xué)家們用強(qiáng)脈沖光(IPL)處理代替了通常使用的熱退火,這是一種對各種薄膜進(jìn)行快速熱加工的廉價(jià)的卷對卷技術(shù)。它通常用于燒結(jié)印刷電子產(chǎn)品中的銀基、銅基或鎳基電極,在光伏研究中,用于在硅晶片和金屬復(fù)合基異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)上燒結(jié)銅基電極。
相對于其他光伏電池,異質(zhì)結(jié)電池的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在效率高、低光衰、溫度系數(shù)低、弱光響應(yīng)高等方面。以衰減來說,困擾晶硅太陽能電池最重要的問題之一就是光致衰減,而異質(zhì)結(jié)電池天然無衰減,甚至在光照下效率有一定程度的增加。中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所在做異質(zhì)結(jié)光致衰減實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn),光照后異質(zhì)結(jié)電池轉(zhuǎn)換效率增加了2.7%,在持續(xù)光照后同樣沒有出現(xiàn)衰減現(xiàn)象。這些優(yōu)勢帶來的最明顯的特征就是,電池具備更高的發(fā)電能力、度電成本更低。
HIT 電池為正反面對稱結(jié)構(gòu),且背面無金屬背場阻擋光線進(jìn)入,因此其天然具備雙面發(fā)電能力,且雙面率可超過 95%,可在擴(kuò)展應(yīng)用范圍(沙地、雪地、水面等)的同時(shí)進(jìn)一步提升發(fā)電量。
該小組解釋說,強(qiáng)脈沖光(IPL)主要由可見光組成,以持續(xù)毫秒的脈沖電磁輻射發(fā)送,用于電池的低溫金屬接觸快速加熱。該小組指出:“平均而言,經(jīng)過ipl退火的SHJ電池在0.3 - 0.4%的abs上的表現(xiàn)優(yōu)于經(jīng)過熱處理的懸件,特別是由于更高的開路電壓和填充系數(shù)。熱退火需要使用更大、成本更高的制造工具。
目前,HIT電池的實(shí)驗(yàn)室效率在26%以上,現(xiàn)有設(shè)施的平均量產(chǎn)效率在23.5%左右,業(yè)內(nèi)普遍看好異質(zhì)結(jié)未來兩年的量產(chǎn)效率可達(dá)到25%左右。異質(zhì)結(jié)在相同功率下較其類型的組件發(fā)電能力更強(qiáng),較多晶組件高10%以上,較單晶PERC組件高5%-10%。同時(shí),HIT組件雙面率更高,若考慮雙面發(fā)電,HIT組件具備更高的發(fā)電增益。業(yè)內(nèi)估計(jì),相較于目前主流的晶硅太陽能,異質(zhì)結(jié)單晶太陽能電池技術(shù)在發(fā)電性能上可實(shí)現(xiàn)25%的增益。
與傳統(tǒng)的P型單晶/多晶太陽能電池相比,n型單晶襯底的HJT太陽能電池可以得到更高的轉(zhuǎn)換效率,而且只需要很少的工藝步驟。同時(shí),HJT具有獨(dú)特的無PID(電勢誘導(dǎo)衰減)和無LID(光致衰退)效應(yīng)保證了光伏組件更可靠和更長的使用壽命[3,4]。表1總結(jié)了HJT太陽能電池和傳統(tǒng)光伏技術(shù)相比所具有的優(yōu)點(diǎn)。
以上就是無母線硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池解析,目前太陽能還未能更好被人類利用,需要科研人員不斷努力,研究出更高效地產(chǎn)品,這樣才能保證我們?nèi)祟惖哪茉磯蛉祟惏l(fā)展所需。