过去的两年时间,Perc电池行将退役。电池片发展的下一代技术,是市场讨论和研究的热点。
市场也是非常有效的,在寻找下一代接棒Perc电池技术的过程中,HJT和Topcon已经被充分研究了。
而基于N型硅片技术,还有一条技术路线IBC被提及甚少,这一点从研报的数量就可以看出来。
在研报搜索软件里,分别搜索2020年以来的太阳能电池片技术关键字。
搜索结果是:异质结搜到311篇,Topcon搜到50篇,而IBC只有可怜的一篇。
那么,这么小众的IBC是不是一无是处呢?在这里我们先不下结论,先把IBC技术做一个梳理,至于以后是不是能成为主流还要看产业界的推进力度。
什么是IBC?
再借用之前系列文章的一张图,这张图把电池片的技术路线总结的已经非常清晰了。
从上图可以看出,目前我们普遍使用的Perc(包括N型和P型)和Topcon以及IBC,本质上都属于晶硅电池系列。
而HJT、钙钛矿电池,则分别从属于薄膜电池和化合物电池,本质上是不同的发电机理。
老规矩,先来讲一下IBC的缩写(Interdigitated Back Contact),中文翻译应该叫交叉指式背接触电池?
如果我们还记得上一篇文章讲到的几种电池类型,可以知道虽然它们发电机理和电池结构不同,但大体结构是电极分布在电池的正面和背面。
而IBC的核心就在背接触三个字。也就是说,IBC电池的电极都分布在背面,而为了不让电极互相接触设计了交叉指式的电极排布方案。
IBC的优势和劣势
来看一下最基础的IBC电池的结构:
看到电池结构,核心的优势和劣势就比较清楚了。
先说优势:
电极都在背面,也就意味着正面没有栅线,入射光效率高;
电极集中在背面交叉型排布,可以增加线宽,使串联电阻更小;
形成组件时,可以把电池排布的更密集。
再说劣势:
交叉指式排布,提高了设计难度和精度;
为了防止漏电,背面金属电极处需要开孔并且对准扩散区。
综合以上,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。
IBC的技术拓展
作为一种独特的技术路线,业界承担了高难度的结构设计,仅仅用经典IBC做出和其他路线相似的转换效率是远远不够的。
所以,IBC的技术迭代性和可扩展性,是非常重要的。
目前主流的几种第三代太阳能电池技术,除了IBC之外,就是Topcon、异质结,以及更加遥远的钙钛矿电池。
Topcon+IBC
TBC电池结合了Topcon和IBC两种工艺的技术特点,取了Topcon的隧穿氧化层技术,结合了IBC的背面交叉指式电极排布方案。
好在目前Topcon已经是被证明的比较成熟的工艺,从目前看来是比较容易量产,同时又能提高转化效率的快速解决方案。
HJT+IBC
理论上来说HBC方案,应该可以算是晶硅技术能够达到效率的天花板。
事实上也是,HBC的实验室转化效率可以达到26.6%,比TBC略高。
HBC方案,借鉴了HJT的双面对称结构,背面采用IBC的交叉指式电极。
既保证了正面无遮挡的光照效率,又获得了HJT相对比较高的开路电压和对称特性。
不过,付出的代价是HJT和IBC的工艺都还没有成熟的解决方案,两个不成熟的方案叠加在一起,难度指数级的增加。
钙钛矿+IBC
钙钛矿是更加前沿的技术,虽说技术研发也有好长一段时间,但是产业化进展一直比较缓慢。
但是,从理论效率上来讲,钙钛矿的天花板要远高于晶硅电池和薄膜电池,最高可以达到40%以上。
没找到钙钛矿+IBC的实物图,研究这块的报告和文章也基本没有,就不做过多展开。
写在最后
通过最近一段时间的学习和梳理,IBC其实也是一种值得研究的电池技术方案。
虽然目前产业化最快的是Topcon,大家公认的未来趋势是HJT。但是IBC巧妙的把电极都放在背面的方案,是一个非常好的创意。
即使IBC不能大规模推广,我相信交叉指式背接触技术也将会叠加到其他的技术路线中。
学习使人进步,学习使人快乐。
码字不易,由于参考资料很少,有些还要捡起点外文文献学习,欢迎大家讨论。你们的支持是我学习的动力!
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