太阳能电池封装材料

友谊的真诚

太阳能电池
SOLAR  ENERGY  CELLS
封装工艺与材料可客制化解决方案 

HJT低温银浆
叠瓦导电胶
硅基导电胶
根据IEA发布的《Renewables 2022 Analysis and forecast to 2027》数据显示，在2022～2027年，全球可再生能源装机增长近2400GW，是IEA预测有史以来最大一次上调。到2025年，可再生能源当年年度发电量将超过煤炭，成为全球最大的电力来源。2023年，在光伏发电成本下降和全球绿色复苏等有利因素的推动下，全球光伏新增装机仍将快速增长，预计2023~2025年，全球光伏年均新增装机将达到301~359GW。作为光伏发电系统的核心部件，近年来光伏电池片产业规模同步扩大，集中度持续提升。根据CPIA统计，2022年全球晶硅光伏电池片产量达到366.1GW，同比增长63.5%，其中，中国光伏电池片产量330.6GW，同比增长67.1%。

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1太阳能电池概念
Solar cells concept

①概念：太阳能电池，又称为光伏电池，是由两层不同的硅（蓝色n 型硅和红色p 型硅）组成的薄半导体晶片，经过特殊处理或掺杂等具体做法，薄的半导体晶片形成电场，一侧为正，另一侧为负。通过吸收太阳光，将太阳辐射能通过光电效应或者光化学效应直接或间接转换成电能的装置。

②种类：太阳能电池片根据衬底不同，可分为P型电池和N型电池两类。P型电池原材料为P型硅片（掺杂硼），N型电池原材料为N型硅片（掺杂磷）。P型电池主要包括BSF（常规铝背场电池）和PERC（钝化发射极和背面电池）；N型电池目前较主流的技术为TOPCon（隧穿氧化层钝化接触）和HJT（薄膜异质结）。
③原理：光伏电池发电的基本原理是利用半导体的光生伏特效应（Photovoltaic Effect，PV），在太阳能电池内部PN 结上形成电位差，从而将太阳能转换为电能，因此光伏电池是决定光伏发电效率的核心器件。

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2太阳能电池片制作流程
Solar cells production process

太阳能电池片的生产工艺流程主要分为：硅片检测→表面制绒及酸洗→扩散制结→去磷硅玻璃→等离子刻蚀及酸洗→镀减反射膜→丝网印刷→快速烧结等。具体制作流程如下:



①硅片检测。硅片是太阳能电池片的载体，硅片质量的好坏直接决定了太阳能电池片转换效率的高低，因此需要对来料硅片进行检测。

②表面制绒。单晶硅绒面的制备是利用硅的各向异性腐蚀，在每平方厘米硅表面形成几百万个四面方锥体也即金字塔结构。

③扩散制结。太阳能电池需要一个大面积的PN结以实现光能到电能的转换，而扩散炉即为制造太阳能电池PN结的专用设备。

④去磷硅玻璃。该工艺用于太阳能电池片生产制造过程中，通过化学腐蚀法也即把硅片放在氢氟酸溶液中浸泡，使其产生化学反应生成可溶性的络和物六氟硅酸，以去除扩散制结后在硅片表面形成的一层磷硅玻璃。

⑤等离子刻蚀。由于在扩散过程中，即使采用背靠背扩散，硅片的所有表面包括边缘都将不可避免地扩散上磷。

⑥镀减反射膜。抛光硅表面的反射率为35%,为了减少表面反射,提高电池的转换效率,需要沉积一层氮化硅减反射膜。
⑦丝网印刷。太阳电池经过制绒、扩散及PECVD等工序后，已经制成PN结，可以在光照下产生电流，为了将产生的电流导出，需要在电池表面上制作正、负两个电极。
⑧快速烧结。经过丝网印刷后的硅片，不能直接使用，需经烧结炉快速烧结，将有机树脂粘合剂燃烧掉，剩下几乎纯粹的、由于玻璃质作用而密合在硅片上的银电极。

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太阳能电池封装材料
Solar cells packaging material



电池封装工艺


电池封装材料特征

① 导电胶电极成型温度低于200℃，电极体电阻率低于10-5Ω·cm。② 导电胶可以经受电池串焊时200-350℃的钎焊高温冲击，焊接拉力大于1N/mm。
③ 导电胶在长期光照条件下，保持电极体电阻的稳定，并保证与组件封装材料间的化学稳定性。
④ 优良的耐候性，可以抵抗高温、湿气和氧气等。
⑤ 光学胶透光率高、紫外线稳定性、耐黄化和耐热变形与机械冲击。
⑥在较宽温度范围内作业，耐环境应力开裂性。
⑦优良的阻燃性能。
ZUIDATEC
太阳能电池封装材料


HJT低温烧结银浆SC5120
窄线宽、高速印刷、低温快速烧结，耐电池钎焊温度冲击，在长期光照条件下，电阻以及与组件封装材料间的化学性能稳定。
HJT低温烧结银包铜浆SC5160
低温快速烧结，耐电池钎焊温度冲击，耐环境老化以及电阻化学性能稳定。
叠瓦导电胶SC5118
适用于精细引线间距和高密度组装，低温快速固化，耐疲劳，尤其适用于光伏热敏元器件的互连。
硅基导电胶Si6211
吸湿固化导电硅胶，回弹性佳，反复压缩变形可快速复原，导电性稳定，适合大型快速作业的光伏电池板叠片组件。

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在2024至2044年间前景的预测：
太阳能电池技术类型及其前景
PERC（钝化发射极和背面接触）：PERC太阳能电池因其高效率和低成本而广受欢迎，预计将继续在市场中占据重要地位。随着技术的进步，PERC电池的效率有望进一步提升，但面临与其他高效技术的竞争。
TOPCon（隧穿氧化物钝化接触）：TOPCon电池因其高效率和良好的双面性而受到关注。预计到2024年底，其市场份额有望达到60%以上，甚至更高，成为市场的主流技术。
SHJT（异质结技术）：SHJT电池在效率和双面性方面表现出色，但制造复杂且成本高。尽管如此，随着技术的成熟和成本的降低，SHJT电池有望在未来几年内获得更广泛的应用。
背部接触：背部接触太阳能电池技术，如IBC（背接触电池）和MWT（金属穿孔卷绕电池），因其高效率和良好的电气性能而受到关注。预计这些技术将在特定应用领域，如商业和工业用途中，获得增长。
串联：串联太阳能电池技术，通常指的是将多个电池串联以提高电压和效率。这种技术可能在未来几年内随着光伏系统电压需求的增加而获得更多应用。

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技术发展驱动因素
技术创新：包括电池效率的提升、制造成本的降低以及双面性的改善。
市场需求：全球对可再生能源的需求增长，特别是在实现碳中和目标的过程中，推动了太阳能技术的发展。
政策支持：各国政府对可再生能源的扶持政策，如补贴和税收优惠，也是推动技术发展的重要因素。
挑战与机遇
挑战：技术的高度同质化可能给行业带来竞争压力，企业需要不断创新和优化以保持竞争优势。
机遇：随着技术的进步和成本的降低，太阳能电池的应用范围有望进一步扩大，特别是在新兴市场。
综上所述，太阳能电池技术在未来几年内将持续发展，TOPCon技术预计将成为市场的主导技术，而SHJT、背部接触和串联技术也将在特定应用领域获得增长。企业需要不断创新和优化，以应对行业的挑战，实现可持续发展。

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电池技术为什么不断升级
光伏行业得以高速发展的本质是度电成本的降低（度电成本是指项目单位上网电量所发生的综合成本，主要包括项目的投资成本、运行维护成本和财务费用）。关于这个问题，我们首先要了解光伏的前世今生，光伏诞生于1839年，这一年，贝克勒尔发现了光电效应；65年后的1905年，爱因斯坦发表了一篇论文揭开了光电效应的神秘面纱；又在50年后的1954年，贝尔实验室制造出第一块单晶硅光伏电池，从此光伏从一个物理概念变为一个技术产品；2004年，在全球能源问题和环保的双重压力下，欧美推出大量政策，刺激光伏发展，推动能源转型，这一年被称为光伏产业的元年。此后，光伏行业历经单多晶转型（多晶成本低，但效率也低；单晶效率高，但成本也高），两条路线的原料都是多晶硅料，两者区别不在原料，而在技术；之后又引入金刚线切割、双面技术、半片技术、多主栅技术，组件尺寸逐步做大等等技术革新，所有这一切本质上均为降低度电成本。未来，组件尺寸已趋于极限，且逐步稳定，要进一步降低度电成本，提升电池效率将成为主要途径。P型PERC电池经过5年发展，已逐步逼近理论效率极限，目前产线量产效率23%左右，理论极限效率24.5%，未来提升空间有限，且提升难度极大。N型TOPCon技术具有高达28.7%的效率天花板，拥有巨大的发展潜力，且N型TOPCon技术拥有低衰减、低功率温度系数、高双面率、高弱光响应能力等优良的特性，是目前各个主流厂家重点布局的技术路线。

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单晶电池最早应用的技术叫Al-BSF（铝背场技术），是2013年到2016年的技术，已于2017年被单晶PERC技术替代，PERC技术发展过程中，期间还出现过MWT、PERL、PERT、EWT等技术，但因PERC的规模化挤压和性价比不高，均未实现大规模量产。目前公认的可替代PERC的技术有三个，TOPCon、HJT和IBC，其中N型IBC技术因其成本较高，现阶段无法与TOPCon与HJT竞争（IBC技术在未来是可以与其他技术叠加），故而目前最有可能替代PERC的是TOPCon与HJT技术。

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N型HJT也是目前市场热议的一个技术路线，但此技术路线存在几个问题急需行业去解决：首先是设备成本，从PERC技术转向TOPCon技术，电池产线还有70%左右可以兼容，每GW的新增投资额在5000-7000万左右，而HJT产线需要重新搭建，每GW投资额达3.5亿以上，现在整个光伏行业有超200GW的PERC产能，转型做HJT后的PERC产能包袱是整个产业链无法接受的。其次，HJT技术需要用到200℃低温银浆，价格比正常银浆更高，且目前主要依赖日本进口。还有就是HJT技术需要用到金属铟，铟的需求量将使得地壳中储量不高的铟价格暴涨，从而推高组件价格。TOPCon技术拥有着完整的可持续发展的技术路线支撑，未来的迭代升级空间广阔，预计2024-2025年实现与IBC技术的结合，形成TBC技术，量产效率可达26%-28%，“十五五”期间实现与钙钛矿的叠层电池量产，将量产电池效率推高到28%以上。

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四种电池概述
1、N型IBC电池：潜力无限
是将PN结、基底与发射区的接触极以交叉指形状做在电池背面，是高效大面积太阳能电池之一。核心技术：如何在电池背面制备出质量较好、成叉指状间隔排列的p区和n区。通过在电池背面印刷一层含硼的叉指状扩散掩膜层，掩膜层上的硼经扩散后进入N型衬底形成p+区，而未印刷掩膜层的区域，经磷扩散后形成n+区。前表面制备金字塔状绒面来增强光的吸收， 同时在前表面形成前表面场（FSF）。使用离子注入技术可获得均匀性好、结深精确可控的p区和n区，电池正面无栅线遮挡，可消除金属电极的遮光电流损失，实现入射光子的最大利用化；由于背接触结构，不必考虑栅线遮挡问题，可适当加宽栅线比例，从而降低串联电阻且有高的填充因子；形成组件时，可以把电池排布的更密集；外形美观，尤其适用于光伏建筑一体化；但IBC电池成本较高尚未产业化，IBC电池制程工艺复杂，多次使用掩膜、光刻等半导体技术，成本几乎为常规电池的两倍。