太阳能电池封装材料

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总之，IBC电池是一种创新的电池结构，优势来自于全背面电极，当然劣势是增加了设计和制造难度。从另一个角度看，设计和制造难度高，也不算是坏事，哪家能把工艺难度最高的IBC做出来，说明哪家的技术实力最强。目前主流的几种第三代太阳能电池技术，除了IBC电池外，就是Topcon电池、HJT异质结电池，以及更加遥远的钙钛矿电池。

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2、P型PERC电池：占据主流，接近转化效率极限
P型电池制作工艺相对简单，成本较低，主要是BSF电池和PERC电池。2015年之前，BSF电池占据90%市场；2016年之后，PERC电池接棒起跑，到2020年，PERC电池在全球市场中的占比已经超过85%，且目前以双面PERC为主。PERC电池与BSF（铝背板）最大的区别就是背钝化，这个可能有点抽象

事实上，在P型衬底之上，PERC电池于BSF（铝背板）并无二致，最大的区别在背面 — 钝化膜取代了传统的全铝背场，增强光线在硅基的内背反射，降低了背面的复合速率，从而使电池的效率提升0.5%-1%。2020年，规模化生产的单/多晶电池平均转换效率分别达到22.7%和19.4%，P型单晶电池均已采用PERC技术。这里先解释一下什么是钝化，之所以有钝化主要是硅片“锋利”的边缘导致。硅片是通过将硅棒切割的方式获得的，切割主要是用金刚线进行超高速运动下带动砂轮进行，这就导致硅片虽然看上去是平整薄片，但实际上表面因为切割，导致会有很多共价键断层，这些裸露的共价键断层成为“悬挂键”，构成一个个突出的复合中心，正负电荷会在这些部位进行结合，从而减小整个电池的开路电压，为了防止这种结合，钝化技术应运而生。

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钝化的原理实际上包括两方面：一是利用钝化膜中产生的原子与悬挂键结合，从而减少其对其他正负电荷的复合作用；二是钝化膜也带有一定电荷，会在接触面形成内建电场，从而形成场钝化效应。钝化的核心作用是提高开路电压和短路电流，进而提升填充因子，在进而提高光电转化效率。
为什么要了解这些？
其一，知道了PERC电池的原理，就知道在电池结构中哪部分是最重要的。评估PERC电池的优劣，钝化做的好不好就是最重要的评价维度。
其二，知道以上原理，就知道在工艺中哪个环节是最重要的，不同的电池企业比什么？就看关键工作环节控制的怎么样。从PERC电池的核心是钝化来看，那么对于钝化膜的制作这一步就是所有工艺流程中最关键的。
其三，知道以上原理，就知道哪些生产设备是关键的，哪些耗材是最关键的。PERC电池的钝化膜最核心，所以进行钝化的薄膜沉淀工艺就是最核心步骤，相应的进行薄膜沉淀所需的PECVD设备和ALD设备就是最关键设备，这些设备在前些年一直也被卡脖子，近几年国内企业异军突起，迈为股份、捷佳伟创、理想万里晖、钧石能源等均实现了这些关键设备的突破。但产能情况需要进一步整理，在目前光伏行业整体快速发展的背景下，这些设备商也具有一定的投资机会。

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PERC电池的工艺流程相对简单且设备成熟，近年来，标配一些提效工艺，如激光SE、碱抛、光注入/电注入等。PERC技术以背面钝化层的沉积和激光开槽为主，后续在此基础上进行工艺改进优化时增加正面SE激光和光注入/电注入退火等工艺。
2017-2021，将近五年时间，PERC从初露锋芒到独树一帜，由于P型单晶硅PERC电池理论转换效率极限为24.5%，导致P型PERC单晶电池效率很难再有大幅度的提升，现在已经快到极限；并且未能彻底解决以P型硅片为基底的电池所产生的光衰现象，这些因素使得P型电池时代即将面临寿终正寝，2021年以前，都以P型硅片做衬底，与传统的P型单晶电池和P型多晶电池相比，N型电池具有转换效率高、双面率高、温度系数低、无光衰、弱光效应好、载流子寿命更长等优点，之后趋势开始往N型衬底来转换。

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3、N型TOPCon：技术过渡最优选择
是2013年在第28届欧洲PVSEC光伏大会上德国Fraunhofer太阳能研究所首次提出的一种N型硅衬底电池技术，旨在通过解决电池载流子选择钝化接触问题来提高太阳能电池效率。电池正面和常规N型电池没有什么区别，和常规N型电池的主要区别在电池TOPCon背面会先制作一层不足2nm的超薄二氧化硅（SiO2）作为隧穿层，之后会再加上一层20nm磷掺杂的微晶非晶混合Si薄膜，浓度较衬底更高，二者共同形成了钝化接触结构，钝化性能通过退火过程进行激活，Si薄膜在该退火过程中结晶性发生变化，由微晶非晶混合相转变为多晶
该结构可以阻挡少子空穴复合，提升电池开路电压及短路电流。超薄氧化层可以使多子电子隧穿进入多晶硅层同时阻挡少子空穴复合，超薄氧化硅和重掺杂硅薄膜良好的钝化效果使得硅片表面能带产生弯曲，从而形成场钝化效果，电子隧穿的几率大幅增加，接触电阻下降，提升了电池的开路电压和短路电流，从而提升电池转化效率。光伏电池TOPCon的能量转换效率大概在25.5%，理论上极限转换率约28.5%。
目前光伏电池TOPCon市场占有率逐年增高，已经有权威机构预测在2030年N型光伏电池市场占有率会达到56%左右。

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4、N型HJT电池：降本利器
又称HIT电池（三洋核心专利期间名称），HIT电池最早由日本三洋公司于1990年成功开发，因HIT已被三洋注册为商标，因此又被称为HJT、HDT、或SHJ（Silicon Heterojunction），当时转换效率可达到14.5%（4mm2的电池），后来在三洋公司的不断改进下，三洋HJT电池的转换效率于2015年已达到25.6%。2015年三洋的HJT专利保护结束，技术壁垒消除，是我国大力发展和推广HJT技术的大好时机。HJT电池是由晶硅材料和非晶材料形成，在晶体硅上形成非晶体薄膜，并通过特殊技术让P型和N型半导体构成一种特殊的PN结，本身属于N型电池的一种，是单晶双面电池，具有工艺简单、发电量高、度电成本低的优势，可能会成为继PERC电池之后的行业热点。

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以N型单晶硅(C-Si)为衬底光吸收区，经过制绒清洗后，其正面依次沉积厚度为5-10nm的本征非晶硅薄膜(i-a-Si:H)和掺杂的P型非晶硅(P-a-Si:H),和硅衬底形成P-N异质结。硅片的背面又通过沉积厚度为5-10nm的i-a-Si:H和掺杂的N型非晶硅(n-a-Si:H)形成背表面场，双面沉积的透明导电氧化物薄膜(TCO)，最后通过丝网印刷在两侧的顶层形成金属基电极，即为异质结电池的典型结构。
HJT因为光电转换效率高，双面率高，设备工艺流程简化，产品光衰减低，稳定性强，降本增效空间大，技术层面，根据所使用硅片的不同，光伏电池片主要分为晶硅电池片（P型）和非晶硅薄膜电池片（N型），其中PERC是当前的主流技术路径，市占率在85%左右，但受制于本身光电转换效率临近天花板，业内正在逐步尝试使用具有更高光电转换效率的HJT电池片来替代。

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5种细胞类型（PERC，TOPCon，SHJT，背接触，串联）
在光伏电池领域，并没有“SHJT”这一技术类型，可能您指的是HJT（异质结）技术。以下是对PERC、TOPCon、HJT、背接触以及串联太阳能电池的不同部分的详细解析：

PERC太阳能电池
结构特点：PERC（Passivated Emitter Rear Cell）太阳能电池的主要改进在于背面，采用钝化膜来钝化背面，取代了传统的全铝背场，增强光线在硅基的内背反射，降低了背面的复合速率。
工作原理：当太阳光照射在电池片的前表面时，光子能量被吸收，激发出电子－空穴对。这些载流子被电场分离，电子向Ｎ型掺杂层移动，而空穴则向Ｐ型掺杂层移动，从而产生电势差。
TOPCon太阳能电池
结构特点：TOPCon（Tunnel Oxide Passivated Contact）太阳能电池的核心技术是背面钝化接触。电池背面由一层超薄氧化硅与一层磷掺杂的微晶非晶混合Si薄膜组成，二者共同形成钝化接触结构。
工作原理：超薄氧化硅层可以使多子电子隧穿进入多晶硅层同时阻挡少子空穴复合，提升了电池的开路电压及短路电流。
HJT太阳能电池
结构特点：HJT（Heterojunction with Intrinsic Thin-film）太阳能电池具备对称双面电池结构，中间为N型晶体硅。正面依次沉积本征非晶硅薄膜和P型非晶硅薄膜，从而形成P-N结。背面则依次沉积本征非晶硅薄膜和N型非晶硅薄膜，以形成背表面场。
工作原理：鉴于非晶硅的导电性比较差，因此在电池两侧沉积透明导电薄膜（TCO）进行导电，最后采用丝网印刷技术形成双面电极。
背接触太阳能电池
结构特点：背接触太阳能电池的背面电极与硅衬底之间通过一个接触区域连接，该区域通常由一个或多个金属接触点组成，这些接触点分布在电池的背面。
工作原理：背接触电池的正负电极交叉于电池背面，这种设计减少了前表面的金属接触，从而减少了光遮挡和电损耗。
串联太阳能电池
结构特点：串联太阳能电池通常由两个或多个太阳能电池片通过互连条连接而成，以提高电压和电流。
工作原理：通过将不同电池片串联，可以叠加每个电池片的电压，从而提高整个电池组件的输出电压和电流。
综上所述，每种太阳能电池技术都有其独特的结构和工作原理，适用于不同的应用场景和需求。