N型TOPCon電池標準化研究
- 更新時間：2023-05-14
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信息技術
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近年來，隨著光伏電池新技術、新工藝、新結構的開發利用，光伏電池產業發展迅速。 作為支撐新能源和智能電網發展的關鍵技術，n型電池已成為全球產業發展的熱點。
由於n型隧穿氧化層鈍化接觸光伏電池（以下簡稱“n型TOPCon電池”）與常規光伏電池相比具有顯著提高效率的性能優勢，隨著成本可控和成熟設備改造的增加， n型TOPCon電池 國內產能進一步擴大已成為高效光伏電池的主要發展方向。
n型TOPCon電池的標準化工作面臨著無法覆蓋現行標準、需要提高標準適用性等問題。 本文將對n型TOPCon電池的標準化進行研究分析，並提出標準化建議。常規光伏電池採用的p型矽基材料結構為n+pp+，受光面為n+面，採用磷擴散形成發射極。n型矽基材料的同質結光伏電池結構主要有兩種，一種是n+np+，一種是p+nn+。與 p 型矽相比，n 型矽具有更好的少數載流子壽命、更低的衰減和更高的效率潛力。採用n型矽製成的n型雙面電池具有效率高、弱光響應好、溫度係數低、雙面發電多等優點。隨著行業對光伏電池光電轉換效率要求的不斷提高，TOPCon、HJT、IBC等n型高效光伏電池將逐步佔領未來市場。根據2021國際光伏路線圖（ITRPV）全球光伏產業技術和市場預測，n型電池代表了國內外光伏電池未來的技術和市場發展方向。在三種n型電池的技術路線中，n型TOPCon電池憑藉現有設備利用率高、轉換效率高等優勢，成為產業化規模最大的技術路線。
目前業界n型TOPCon電池普遍採用LPCVD（低壓氣相化學沉積）技術製備，工序多，效率和良率受限，設備依賴進口。 它需要改進。 n型TOPCon電池的規模化生產面臨製造成本高、工藝複雜、成品率低、轉換效率不足等技術難點。業界為改進n型TOPCon電池的技術做了很多嘗試。 其中，原位摻雜多晶矽層技術應用於隧道氧化層和摻雜多晶矽（n+-polySi）層的單工藝沉積，無需包覆鍍層；n型TOPCon電池金屬電極採用鋁漿银浆混合新技術製備，降低了成本，提高了接觸電阻； 採用正面選擇性發射極結構和背面多層隧穿鈍化接觸結構技術。這些技術升級和工藝優化，為n型TOPCon電池的產業化做出了一定的貢獻。n型TOPCon電池與常規p型光伏電池在技術上存在一些差異，市場上對光伏電池的判斷是基於目前常規的電池標準，對n型光伏電池沒有明確的標準要求.n型TOPCon電池具有低衰減、低溫度係數、高效率、高雙面係數、高開啟電壓等特點，在標准上與常規光伏電池不同。
本節將從n型TOPCon電池標準指標的測定開始， 圍繞曲率、電極抗拉強度、可靠性、初始光致衰減性能等進行相應驗證，並對驗證結果進行討論。常規光伏電池依據產品標準GB/T29195-2012《地面用晶體矽太陽能電池通用技術條件》，對光伏電池的特性參數有明確要求。根據GB/T29195-2012的要求，結合n型TOPCon電池的技術特點，逐項進行分析。見表1，n型TOPCon電池在尺寸和外觀上與常規電池基本相同；
表1 n型TOPCon電池與GB/T29195-2012要求對比
在電性能參數和溫度係數方面，按照IEC60904-1和IEC61853-2進行測試，測試方法與常規電池一致； 對機械性能的要求在彎曲度和電極抗拉強度方面與常規電池不同。此外，根據產品的實際應用環境，增加了濕熱試驗作為可靠性要求。基於以上分析，進行實驗驗證n型TOPCon電池的力學性能和可靠性。選用同一技術路線的不同廠家的光伏電池產品作為實驗樣品。 樣品由台州中來光電科技有限公司提供。實驗在第三方實驗室和企業實驗室進行，對彎曲度和電極抗拉強度、熱循環試驗和濕熱試驗、初始光致衰減性能等參數進行了測試和驗證。n型TOPCon電池力學性能中的彎曲度和電極抗拉強度直接在電池片上進行測試，測試方法驗證如下。曲率是指被測樣品的中面中心點與中面參考平面之間的偏差。 通過測試光伏電池的彎曲變形，是評價電池在受力作用下的平整度的重要指標。其主要測試方法是使用低壓位移指示器測量晶圓中心到參考平面的距離。中來光電和西安國電分別提供了20塊M10規格的n型TOPCon電池。 表面平整度優於0.01mm，電池曲率採用分辨率優於0.01mm的量具進行測試。電池彎曲試驗按GB/T4.2.1-29195中2012的規定進行。
表2 n型TOPCon電池的彎曲測試結果
中來和西安電投的企業內控標準均要求彎曲度不高於0.1mm。 根據抽樣檢測結果分析，中來光電和西安電投的平均彎曲度分別為0.056mm和0.053mm。 最大值分別為 0.08mm 和 0.10mm。根據試驗驗證結果，提出n型TOPCon電池曲率不高於0.1mm的要求。金屬帶通過焊接連接到光伏電池的柵線以傳導電流。 焊帶與電極連接要穩固，盡量減少接觸電阻，保證電流傳導效率。為此，電池板柵線上的電極抗拉強度測試可以評價電池的電極可焊性和焊接質量，是光伏電池電機粘附強度常用的測試方法。<section style="margin: 0px 0px 16px;padding: 0px;outline
