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上银基金投研|市场关注的IBC电池技术是什么?

2023-11-21 证券之星
语音播报预计8分钟

IBC电池(Interdigitated Back Contact,指交叉背接触),是指正负金属电极呈叉指状方式排列在电池背光面的一种背结背接触的太阳电池结构。IBC电池正面无金属栅线,发射极和背场以及对应的正负金属电极呈叉指状集成在电池的背面。这种正面无遮挡结构完全消除栅线电极造成的遮蔽损耗,能够最大限度地利用入射光,从而有效提高电池效率和发电量。

受益于正面无栅线的结构设计,IBC电池转换效率更高,组件封装简单方便且美观。

(1)更高的转换效率:有效提升短路电流Jsc、开路电压Voc以及填充因子FF。

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,较常规太阳电池短路电流Jsc可提高7%左右;

由于正面不用考虑栅线遮光、金属接触等因素,可对表面钝化及表面陷光结构进行最优化的设计,可得到较低的前表面复合速率和表面反射,从而提高开路电压Voc和短路电流Jsc;

正负电极均位于电池背面,不必考虑栅线遮挡问题,可以对金属栅线结构做最大程度优化,例如适当增大栅线宽度、优化栅线形状以降低电池串联电阻,并增强对长波光子的背反射功能,从而提高电池填充因子FF和短路电流Jsc。

(2)组件封装更方便灵活,避免常规的复杂封装流程。常规电池在组件封装过程中,需要用涂锡带从电池片的正面焊接到另一块电池的背面。IBC电池由于其正负电极均排布在电池背表面,可以避免常规的复杂封装流程,降低自动化生产的难度,从而提高生产率。该结构特点还可减小电池片的间隔距离,增大组件的封装密度,进而提高光伏组件单位面积的发电量。

(3)外形美观,尤其适用于对双面率要求较低而对美观度有一定要求的分布式场景。IBC电池组件封装可以尽可能减小电池间隙,提高单位面积电池密度,并且正面色调更均匀美观,适用于光伏建筑一体化,具有很好的商业化前景。

TBC电池结合IBC电池高的短路电流与TOPCon优异的钝化接触特性,从而获得更高的转换效率。TOPCon电池正表面存在较高的金属接触复合,TBC电池不存在该问题。将TOPCon电池钝化技术用于正面无遮挡的IBC太阳电池,能在不损失电流的基础上提高钝化效果和开路电压,从而获得更高的光电转换效率。受益于TOPCon电池工艺的成熟,TBC工艺成为目前性价比最高的IBC电池工艺路线。目前TBC电池技术难点主要集中在背面电极隔离、多晶硅钝化质量的均匀性以及与IBC工艺路线的集成等。当前制备TOPCon电池的关键设备LPCVD/PECVD已经成熟,推动TOPCon电池整套量产工艺成熟的同时,带动了TBC电池工艺的成熟。

HBC电池将HJT电池技术和IBC电池技术有机结合,利用HJT电池结构非晶硅优越的表面钝化性能,并借鉴了IBC电池结构正面无金属遮挡的优点。与IBC电池结构相比,HBC太阳电池采用氢化非晶硅(a-Si∶H)作为双面钝化层,在背面形成局部异质结结构,基于高质量的非晶硅钝化,获得高开路电压。与HJT太阳电池相比,HBC太阳电池前表面无电极遮挡,采用减反射层取代透明的导电氧化物薄膜(TCO),在短波长范围内光学损失更少,成本更低。HBC电池具备大短路电流和高开路电压的双重优势,代表着晶硅太阳电池的最高光电转换效率水平。

HBC太阳电池兼具IBC太阳电池与HJT太阳电池在结构与工艺上的难点,主要体现在工艺流程复杂、设备昂贵、配套工艺及辅材要求高。(1)需要掩模、开槽、掺杂和清洗才能完成制备背面PN区,制程复杂,比如Kaneka的方案,就高达8个工序,涉及5个不同设备,制程复杂而昂贵,而主流PERC电池只需一道炉管扩散工艺就完成P-N结的制备;(2)本征和掺杂非晶硅镀膜工艺,工艺窗口窄,对工艺清洁度要求极高;(3)负电极都处于背面,电极印刷和电极隔离工艺对设备精度要求高;(4)低温银浆导电性弱,需要跟TCO配合良好,壁垒高供给少;(5)低温电池制程,客户端需要低温组件封装工艺配合。

(责任编辑:张晓波)
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