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。