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高效多晶、铸造单晶电池及组件技术应用

2019-04-22   

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  2019年3月8日,由江苏省光伏产业协会主办的“2019高效多晶及光伏先进技术和产品研讨会”在江苏省苏州市隆重举行。协鑫集成首席技术官张淳博士作《高效多晶、铸造单晶电池及组件技术应用》主旨报告,分享了铸锭单晶技术在三个阶段中不断进阶突破的历程。

  张淳博士观点辑要

  l  多晶黑硅PERC目前量产平均效率可达到21%,对应60组件功率300W+。

  l  鑫单晶PERC目前量产平均效率可达到21.87%,对应72组件功率370W+。

  l  2019 多晶PERC量产平均效率21.5%,鑫单晶PERC量产平均效率 22.3%。

  l  多晶PERC的LeTID控制已有产业化技术,鑫单晶需进一步优化。

  以下为现场速记整理内容

  今天,我和大家分享的主题是“高效多晶以及铸造单晶的电池和组件的技术应用”,内容主要分为三个部分:第一是多晶黑硅PERC电池;第二是鑫单晶,也就是铸锭单晶PERC在协鑫集成的进展;第三是多晶和鑫单晶LeTID在电池产业的应用情况。

  首先,我们从真正的高效多晶讲起。目前,在协鑫集成技术工艺同仁的共同努力下,以保利协鑫高效多晶硅片为基础,协鑫集成多晶黑硅PERC电池的平均量产效率可以达到21%。

  下面展示的是我们目前入选国家重点研发计划项目的科研专项,分别是由协鑫集成牵头的高效P型多晶产业化关键技术,以及其他一家知名企业牵头的N型多晶项目。目前两个项目都已完成公示,即将正式宣布,同时阿特斯也是我们在这两个项目上重要的合作伙伴。按照研发目标,三年之后,高效多晶电池的平均量产效率将达到22%以上。

  下面我们将从电池、组件以及光衰进展等三个层面重点介绍鑫单晶在协鑫集成的发展情况。我们可以看到,在第一阶段批量投产了大概170万片电池,并采用5BB工艺后,平均效率在21.2%—21.3%左右,同时组件档位功率可达305瓦左右。在这样一个鑫单晶的概念上,我们又叠加了多主栅工艺,可以将平均效率提高至22%。

  大家可以看到,鑫单晶要真正达到量产,就必须解决成本、拖尾、外观、LeTID以及三类片等五个方面的质量问题。通过蓝边灰底的图框我们可以看到,拖尾的问题影响平均效率。

  鑫单晶基本采用单晶高效电池的工艺,但三类片采用湿法黑硅工艺可以明显改善表面的外观问题。目前三类片的效率在第一阶段不到21%,但到了2019年,三类片的平均效率也在21%以上。

  我们再来看EL方面。在第一阶段,红色圆圈部分显示了一些缺陷造成了效率偏低的情况,但通过第二、第三阶段可以看到比较明显的改善。

  第一阶段,我们在硅片端采取了一些主要的改进措施。大家可以看到,第二阶段批量投产增加到300万片以上,同时以多主栅工艺取代第一阶段5BB工艺,并且在硅片端通过自动分选等工艺继续改善,在第二阶段后期,平均量产效率可以达到21.8%。我们采取的主要措施发力在硅片端,一个是分选,一个是工艺。

  下面再来看自动分选。图中可以明显看到灰色主档位的效率接近21.8%—21.9%这样的平均效率,主档位效率往更高效率的右边偏移。通过硅片质量的改善,平均效率基本上可达到21.9%。

  同时通过第一、第二阶段百万片的生产,在产线工艺控制上,平均良率在第一、第二阶段已经达到95%的平均水平。此外最关键的是,在鑫单晶生产过程中,晶花比例在逐渐下降。在鑫单晶硅片质量得到保证的前提下,进行工艺改善,能达到事半功倍的效果。大家可以看到,在鑫单晶还没有引入单晶PERC普遍使用SE工艺的情况下,仅从多主栅结合高阻密栅工艺的9千片试验结果来看,平均效率就达到21.95%。

  经过第二阶段的工艺改善,进入第三阶段就可以看到比较明显的效果。这里是700万片电池的生产情况,平均效率基本在21.9%上下波动,在保证硅片质量的前提下,我们的生产工艺能够稳定地改善,目前可以做到21.9%左右的量产平均水平。

  目前,鑫单晶生产中EL不良比例已经降至0.05%,严重不合格绒丝的比例非常小。通过EL结果可以判断,目前鑫单晶硅片的质量已经提升到一个新的高度。

  在硅片质量有保证以及电池工艺稳定生产的情况下,可以看到组件主档位功率在370W以上的占比达70%以上。下一步我们主要继续提升电池效率和组件CTM,这是我们后期持续改进的一个方向,也同样说明鑫单晶有很大的潜力,最终与直拉单晶逼平甚至超越。

  在2019全年计划中,我们坚信鑫单晶电池平均效率会登上21.8%的关口,这样就完全可以跟直拉单晶媲美。鑫单晶2019路线图强调两方面:一是硅片进一步优化,二是电池工艺持续改善。目前鑫单晶还没有导入单晶PERC普遍运用的SE工艺,后期若导入SE工艺以及进一步优化,22.2%—22.3%的电池量产平均效率目标是比较容易实现的。

  最后再来看一下高效多晶、鑫单晶LeTID的光衰结果。

  高效多晶经过1000小时、在1KW的光照幅度,及75度的条件下,光衰水平可以控制在2%以内。而在同样条件下,鑫单晶的光衰可控制在2.5%以内。这里需要强调的是,目前控制鑫单晶光衰的工艺条件和控制高效多晶光衰工艺条件不一样,鑫单晶在光衰控制工艺上温度会更高以保证更高的电池效率,后续会在效率提升及光衰控制水平上进一步优化,找到最佳平衡点。

  大家知道,电池的光衰测试是在开路电压状态下测试的,组件采用在最高功率输出点条件下进行光衰测试,而开路电压条件下电池的衰减程度最大。因此,电池端光衰测试条件是最严苛的,如果电池端测试能顺利通过,则组件端的测试更容易通过,组件后续的长期表现就没有问题。因此,我们可以完全满足鑫单晶室外首年及长期衰减比例的标准。

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