特有的 PECVD設(shè)備能滿(mǎn)足高效異質(zhì)結(jié)電池的生產(chǎn)

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。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(jìng)爭(zhēng)力。近幾年，由于硅片、電池和模組的產(chǎn)能不斷擴(kuò)張，光伏電價(jià)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，這意味著高效模組在降低系統(tǒng)成本的不懈努力中將扮演著最重要的角色，因?yàn)樗鼈冊(cè)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可以發(fā)揮著重要的應(yīng)用。

在所有的太陽(yáng)能電池技術(shù)中，研究硅基異質(zhì)結(jié)（HJT）太陽(yáng)能電池具有重要的意義，因?yàn)槠渚哂行矢?24.7%)[1]，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制程溫度低(< 250℃)，無(wú)LID 效應(yīng)，無(wú)PID 效應(yīng) 以及工藝步驟少（如圖1所示）等優(yōu)點(diǎn)。

“Solarpanelsonline.org”網(wǎng)站公布了2014年5月1日松下規(guī)格為HIT235S功率235W的HIT組件在美國(guó)的零售價(jià)格為US$519，即US$2.21/W。而“Solarshop-europe.net” 網(wǎng)站公布了2014年5月1日松下規(guī)格為HIT-235SE10功率235W的HIT組件在歐洲的零售價(jià)格為US$332，即US$1.84/W。

另外，集成成本(BOS)相對(duì)組件的價(jià)格比率由2011年開(kāi)始的50：50上升到了2014年的68：32。運(yùn)用高效模組成為降低BOS成本和系統(tǒng)成本最有效的方式。在電池板表面溫度升高時(shí)HJT電池仍有較好的性能表現(xiàn)[2,3]，因此HJT可提供最多的發(fā)電量和最低的發(fā)電成本(LCOE)，HJT模組的優(yōu)異表現(xiàn)主要?dú)w功于異質(zhì)結(jié)技術(shù)所具有的高開(kāi)路電壓（Voc）和低溫度系數(shù)(~ -0.3%/℃)[4]。

在“go solar California” 網(wǎng)站上所列舉的所有組件清單中，HJT光伏模組同樣具有最高的PTC/STC比率[5]，這個(gè)指數(shù)用來(lái)評(píng)估光伏組件實(shí)際輸出發(fā)電量和標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下發(fā)電量的比值，PTC/STC比值也反映了光伏模組的真實(shí)工作情況。根據(jù)我們的模擬結(jié)果，HJT模組通?？梢远噍敵?-9%的電量，并可降低8-12%的發(fā)電成本(LCOE)，其所處的地理位置不同，結(jié)果會(huì)有所差異。

在制備HJT太陽(yáng)能電池的過(guò)程中，PECVD在決定產(chǎn)品的性能方面扮演著最重要的角色。其不僅決定著鈍化的效果，同時(shí)也占據(jù)了最大的設(shè)備成本，在整條生產(chǎn)線上，單純的PECVD設(shè)備就占據(jù)了~35%的資金投入，因此設(shè)備要具有很高的產(chǎn)能來(lái)保障HJT低的生產(chǎn)成本。工藝流程如圖1所示，非晶硅鈍化層由精曜(蘇州)新能源科技有限公司（Archers Systems）所設(shè)計(jì)的PECVD系統(tǒng)所完成，此系統(tǒng)具有平行板電極結(jié)構(gòu)并采用13.56MHz射頻電源。

入光面所沉積的鈍化層為本征層（i）并在上面堆疊摻硼的（P）層，背面同樣沉積本征鈍化層（i）并堆疊摻磷的（n）層。鈍化效果通過(guò)鍍?cè)?56×156mm的絨面CZ硅片上來(lái)評(píng)估，并使用Sinton WCT-120進(jìn)行測(cè)試，同時(shí)也采用未制絨的FZ硅片和橢偏儀來(lái)評(píng)估非晶硅層的性質(zhì)。

表面鈍化層i/p和i/n的厚度都約為15～20nm。潛在開(kāi)路電壓（iVoc）測(cè)試結(jié)果如圖3所示，優(yōu)異的鈍化效果使得在6英寸的絨面CZ硅片上得到了平均值為735mV的iVoc，并且iVoc均勻性為0.61%。精曜的ALC PECVD設(shè)備采用的是1,150mm×1,450mm 的CVD托盤(pán)，而在整個(gè)托盤(pán)上器件的iVoc均勻性可以達(dá)到0.28%。整個(gè)托盤(pán)上的器件均勻性對(duì)于高產(chǎn)能的批量生產(chǎn)至關(guān)重要。另外，從圖3可以發(fā)現(xiàn)，優(yōu)異的均勻性并不僅僅局限于一個(gè)生產(chǎn)批次。在六組連續(xù)的生產(chǎn)批次中iVoc均勻性仍在0.84%以?xún)?nèi)。

與傳統(tǒng)的P型單晶/多晶太陽(yáng)能電池相比，n型單晶襯底的HJT太陽(yáng)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)，其獨(dú)特的無(wú)PID（電勢(shì)誘導(dǎo)衰減）和無(wú)LID（光致衰退）效應(yīng)保證了光伏組件更可靠和更長(zhǎng)的使用壽命[6]。表1總結(jié)了HJT太陽(yáng)能電池技術(shù)和傳統(tǒng)光伏技術(shù)相比所具有的優(yōu)點(diǎn) 。

本文展現(xiàn)了HJT太陽(yáng)能電池技術(shù)相較于其它光伏技術(shù)的優(yōu)異性，其將成為下一代高效太陽(yáng)能電池技術(shù)的主流發(fā)展趨勢(shì)。精曜科技所推出的新一代大面積PECVD系統(tǒng)主要用于沉積非晶硅膜層，其良好的硬件性能保證了制備產(chǎn)品高于730 mV 的潛在開(kāi)路電壓，并且均勻性保持在1%以?xún)?nèi)。這些結(jié)果表明精曜科技的PECVD設(shè)備完全滿(mǎn)足量產(chǎn)高效電池的需求。