光伏产业之高效太阳能电池技术深解（一）

　　1.高效电池-光伏的突围之匙

　　光伏当前产业低迷，腹背受敌。外有金融危机，市场萎靡，欧美双反，贸易壁垒;内有并网受限，政策滞后，产能过剩，产品同质化，高资产负债率。很多人都喜欢问一个问题，“你认为光伏何时才能复苏?”，我觉得这个问题的意义不太大，因为即使能预测出这个时间点，可是你确信自己能挺到复苏之时吗?行业的复苏不等于你的复活，也许那时你已经成为一名过客了。那怎样的企业才能挺过这次寒潮呢?有技术实力，而且能将技术变成生产力的企业，将最终胜出，迎来光伏的下一个高潮。

　　有核心技术，自然能得到资本的青睐，解决资金的短缺。自然能够突破价格战和产能过剩的困局，获得更高的利润。据计算，太阳能光伏电池转换效率每提高一个百分点，将使太阳能电池组件的发电成本降低7%左右。目前国际市场的行情是：同样是P型硅片制造，转换效率高低成为定价的标准。下游客户使用高效太阳电池做的组件，可以在安装成本不变的情况下提高太阳能光伏发电系统的年发电。高效电池就是光伏的突围之匙。

　　光伏暴利的时代已经过去。中国光伏行业在洗牌整合，在等待政策和贸易环境的改善，在积蓄内力提高效率，等待一个真正辉弘的高潮的到来---光伏平价上网：光伏发电以平等的价格和传统能源展开发电市场竞争，走入寻常百姓家。

　　2.什么是高效光伏电池

　　目前普通的太阳能电池产业化水平转换效率：单晶15%～17%、多晶12%～15%，非晶硅薄膜8%～9%。高效电池是指电池产业化水平转换效率：单晶》18%、多晶》16.5%、非晶硅薄膜》10%。要强调一点的是我们说的是产业化的电池转换效率，是指能够量产制造的，不是实验室精雕细刻出来的。实验室里面有很多电池效率很高，但或者工艺太复杂、或者技术不成熟，只具有研发意义，无法量产，无法降低生产成本，还不具有商业推广价值。

　　大面积、薄片化、高效率以及高自动化集约生产将是光伏硅电池工业的发展趋势。通过降低电池的硅材料成本，提升光电转换效率与延长其使用寿命来降低单位电池的发电成本。通过集约化生产节约人力资源降低单位电池制造成本。通过合理的机制建立优秀的技术团队、充分保证技术上的持续创新是未来光伏企业发展的核心竞争力所在。

　　3.技术发展趋势-薄片化

　　降低硅片厚度是减少硅材料消耗、降低晶硅太阳电池成本的有效技术措施，是光伏技术进步的重要方面。30 多年来，太阳电池硅片厚度从70 年的450～500μm 降低到目前的150～180μm，降低了一半以上，硅材料用量大大减少，对太阳电池成本降低起到了重要作用，是技术进步促进成本降低的重要范例之一。

　　硅片厚度的降低如表1所示。

　　4.光伏技术发展战略目标

　　典型商业组件的效率期望能从2010年的16%增长到2030年的25%，2050年增长到40%。随着能源和材料在制造业的使用更加高效，光伏系统能源回收期的时间会不断缩短的。预计能源回收期会从2010年的两年降低到2030年的0.75年，到2050年会下降到0.5年。使用寿命期望从25年增加到40年。

　　战略技术指标

　 5.光伏产业技术路线图

　　晶体硅电池发展的趋势是低成本高效率，这是光伏技术的发展方向。低成本的实现途径包括效率提高、成本下降及组件寿命提升三方面。效率的提高依赖工艺的改进、材料的改进及电池结构的改进。成本的下降依赖于现有材料成本的下降、工艺的简化及新材料的开发。组件寿命的提升依赖于组件封装材料及封装工艺的改善。因而，晶体硅电池发电的平价上网时间表除了与产业规模的扩大有关外，最重要的依赖于产业技术(包括设备和原材料)的改进。

　　仅靠工艺水平的改进对电池效率的提升空间已经越来越有限，电池效率的进一步提升将依赖新结构、新工艺的建立。具有产业化前景的新结构电池包括选择性发射极电池、异质结电池、背面主栅电池及N型电池等。这些电池结构采用不同的技术途径解决了电池的栅线细化、选择性扩散、表面钝化等问题，可以将电池产业化效率提升2～3个百分点。

　　为了进一步降低成本、提高效率，各国光伏研究机构和生产商不断改善现有技术，开发新技术。他们根据自己的技术实力和科研回报的期望，选择不同的研究方向和路径，共同促进光伏技术的不断进步。

　　如图所示为不同光伏技术的发展状况及前景

　　高效电池类型介绍

　　1.高效晶体硅太阳能电池-MWT电池

　　MWT 电池是金属穿孔卷绕(metallization wrap-through， MWT)硅太阳能电池的简称。

　　MWT技术是荷兰规模最大的太阳能电池生产商Solland Solar开发的用于其Sunweb电池的方法。该技术应用P型多晶硅，通过激光钻孔将电池正面收集的能量穿过电池转移至电池的背面。这种方法使每块电池的输出效率提高了2%，再与电池组件相连接，所得的输出效率能提高9%，如图5所示。

　　在MWT器件中，工艺的难点包括：激光打孔和划槽隔绝的对准及重复性、孔的大小及形状的控制、激光及硅衬底造成的损伤及孔内金属的填充等。一般MWT每块硅片需要钻约200个通孔。

　　MWT电池的制作流程大致为：

　　硅片-》激光打孔-》清洗制绒-》发射极扩散-》去PSG-》沉积SIN-》印刷正面电极-》印刷背面电极-》印刷背电场-》烧结-》激光隔绝-》测试。

　　图：MWT电池将发射极从正面“卷绕”至背面

　　2.高效晶体硅太阳能电池-EWT电池

　　EWT 电池是发射极环绕穿通(emitter-wrap-through，EWT)硅太阳能电池的简称。

　　与MWT电池不同的是，在EWT电池中，传递功率的栅线也被转移至背面。与MWT电池类似，EWT电池也是通过在电池上钻微型孔来连接上、下表面。相比MWT电池的每块硅片约200个通孔，EWT电池每块硅片大约有2万个这种通孔，故激光钻孔成为唯一可满足商业规模速度的工艺，如图所示。

　　EWT电池由于正面没有栅线和电极，使模组装配更为简便，同时由于避免了遮光损失且实现了双面收集载流子，使光生电流有大幅度的提高。用于工业化大面积硅片的EWT电池工艺多采用丝网印刷和激光技术，并对硅片质量具有一定的要求，这为EWT电池工艺技术提出诸多的要求，比如无损伤激光切割的实现、丝网印刷对电极形状的限制、孔内金属的填充深度以及发射极串联电阻的优化等。利用这种新型几何结构生产出来的早期电池获得了超过17%的效率。

　　图：采用背面分布式触点的EWT电池