高效多晶、鑄造單晶電池及組件技術(shù)應(yīng)用
2019年3月8日，由江蘇省光伏產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)主辦的“2019高效多晶及光伏先進(jìn)技術(shù)和產(chǎn)品研討會(huì)”在江蘇省蘇州市隆重舉行。協(xié)鑫集成首席技術(shù)官?gòu)埓静┦孔鳌陡咝Ф嗑?、鑄造單晶電池及組件技術(shù)應(yīng)用》主旨報(bào)告，分享了鑄錠單晶技術(shù)在三個(gè)階段中不斷進(jìn)階突破的歷程。
張淳博士觀點(diǎn)輯要：
l 多晶黑硅PERC目前量產(chǎn)平均效率可達(dá)到21%，對(duì)應(yīng)60片組件功率300W+。
l 鑫單晶PERC目前量產(chǎn)平均效率可達(dá)到21.87%，對(duì)應(yīng)72片組件功率370W+。
l 2019 多晶PERC量產(chǎn)平均效率21.5%，鑫單晶PERC量產(chǎn)平均效率 22.3%。
l 多晶PERC的LeTID控制已有產(chǎn)業(yè)化技術(shù)，鑫單晶需進(jìn)一步優(yōu)化。
以下為現(xiàn)場(chǎng)速記整理內(nèi)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(shù)應(yīng)用”，內(nèi)容主要分為三個(gè)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(xié)鑫集成的進(jìn)展；第三是多晶和鑫單晶LeTID在電池產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用情況。
首先，我們從真正的高效多晶講起。目前，在協(xié)鑫集成技術(shù)工藝同仁的共同努力下，以保利協(xié)鑫高效多晶硅片為基礎(chǔ)，協(xié)鑫集成多晶黑硅PERC電池的平均量產(chǎn)效率可以達(dá)到21%。
下面展示的是我們目前入選國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目的科研專(zhuān)項(xiàng)，分別是由協(xié)鑫集成牽頭的高效P型多晶產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)，以及其他一家知名企業(yè)牽頭的N型多晶項(xiàng)目。目前兩個(gè)項(xiàng)目都已完成公示，即將正式宣布，同時(shí)阿特斯也是我們?cè)谶@兩個(gè)項(xiàng)目上重要的合作伙伴。按照研發(fā)目標(biāo)，三年之后，高效多晶電池的平均量產(chǎn)效率將達(dá)到22%以上。
下面我們將從電池、組件以及光衰進(jìn)展等三個(gè)層面重點(diǎn)介紹鑫單晶在協(xié)鑫集成的發(fā)展情況。我們可以看到，在第一階段批量投產(chǎn)了大概170萬(wàn)片電池，并采用5BB工藝后，平均效率在21.2%—21.3%左右，同時(shí)組件檔位功率可達(dá)305瓦左右。在這樣一個(gè)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(dá)到量產(chǎn)，就必須解決成本、拖尾、外觀、LeTID以及三類(lèi)片等五個(gè)方面的質(zhì)量問(wèn)題。通過(guò)藍(lán)邊灰底的圖框我們可以看到，拖尾的問(wèn)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(lèi)片采用濕法黑硅工藝可以明顯改善表面的外觀問(wèn)題。目前三類(lèi)片的效率在第一階段不到21%，但到了2019年，三類(lèi)片的平均效率也在21%以上。
我們?cè)賮?lái)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(guò)第二、第三階段可以看到比較明顯的改善。
第一階段，我們?cè)诠杵瞬扇×艘恍┲饕母倪M(jìn)措施。大家可以看到，第二階段批量投產(chǎn)增加到300萬(wàn)片以上，同時(shí)以多主柵工藝取代第一階段5BB工藝，并且在硅片端通過(guò)自動(dòng)分選等工藝?yán)^續(xù)改善，在第二階段后期，平均量產(chǎn)效率可以達(dá)到21.8%。我們采取的主要措施發(fā)力在硅片端，一個(gè)是分選，一個(gè)是工藝。
下面再來(lái)看自動(dòng)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(guò)硅片質(zhì)量的改善，平均效率基本上可達(dá)到21.9%。
同時(shí)通過(guò)第一、第二階段百萬(wàn)片的生產(chǎn)，在產(chǎn)線工藝控制上，平均良率在第一、第二階段已經(jīng)達(dá)到95%的平均水平。此外最關(guān)鍵的是，在鑫單晶生產(chǎn)過(guò)程中，晶花比例在逐漸下降。在鑫單晶硅片質(zhì)量得到保證的前提下，進(jìn)行工藝改善，能達(dá)到事半功倍的效果。大家可以看到，在鑫單晶還沒(méi)有引入單晶PERC普遍使用SE工藝的情況下，僅從多主柵結(jié)合高阻密柵工藝的9千片試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，平均效率就達(dá)到21.95%。
經(jīng)過(guò)第二階段的工藝改善，進(jìn)入第三階段就可以看到比較明顯的效果。這里是700萬(wàn)片電池的生產(chǎn)情況，平均效率基本在21.9%上下波動(dòng)，在保證硅片質(zhì)量的前提下，我們的生產(chǎn)工藝能夠穩(wěn)定地改善，目前可以做到21.9%左右的量產(chǎn)平均水平。
目前，鑫單晶生產(chǎn)中EL不良比例已經(jīng)降至0.05%，嚴(yán)重不合格絨絲的比例非常小。通過(guò)EL結(jié)果可以判斷，目前鑫單晶硅片的質(zhì)量已經(jīng)提升到一個(gè)新的高度。
在硅片質(zhì)量有保證以及電池工藝穩(wěn)定生產(chǎn)的情況下，可以看到組件主檔位功率在370W以上的占比達(dá)70%以上。下一步我們主要繼續(xù)提升電池效率和組件CTM,這是我們后期持續(xù)改進(jìn)的一個(gè)方向，也同樣說(shuō)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(jì)劃中，我們堅(jiān)信鑫單晶電池平均效率會(huì)登上21.8%的關(guān)口，這樣就完全可以跟直拉單晶媲美。鑫單晶2019路線圖強(qiáng)調(diào)兩方面：一是硅片進(jìn)一步優(yōu)化，二是電池工藝持續(xù)改善。目前鑫單晶還沒(méi)有導(dǎo)入單晶PERC普遍運(yùn)用的SE工藝，后期若導(dǎo)入SE工藝以及進(jìn)一步優(yōu)化，22.2%—22.3%的電池量產(chǎn)平均效率目標(biāo)是比較容易實(shí)現(xiàn)的。
最后再來(lái)看一下高效多晶、鑫單晶LeTID的光衰結(jié)果。
高效多晶經(jīng)過(guò)1000小時(shí)、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?xún)?nèi)。而在同樣條件下，鑫單晶的光衰可控制在2.5%以?xún)?nèi)。這里需要強(qiáng)調(diào)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(huì)更高以保證更高的電池效率，后續(xù)會(huì)在效率提升及光衰控制水平上進(jìn)一步優(yōu)化，找到最佳平衡點(diǎn)。
大家知道，電池的光衰測(cè)試是在開(kāi)路電壓狀態(tài)下測(cè)試的，組件采用在最高功率輸出點(diǎn)條件下進(jìn)行光衰測(cè)試，而開(kāi)路電壓條件下電池的衰減程度最大。因此，電池端光衰測(cè)試條件是最嚴(yán)苛的，如果電池端測(cè)試能順利通過(guò)，則組件端的測(cè)試更容易通過(guò)，組件后續(xù)的長(zhǎng)期表現(xiàn)就沒(méi)有問(wèn)題。因此，我們可以完全滿(mǎn)足鑫單晶室外首年及長(zhǎng)期衰減比例的標(biāo)準(zhǔn)。
