高效率低成本N型硅太阳电池组件关键技术研发

高效率低成本N型硅太阳电池组件关键技术研发

张翼飞

保定嘉盛光电科技股份有限公司河北保定071051

摘要：能源短缺是我国目前和今后相当长时间内面临的挑战，本文分析了太阳能发电组件的技术现状，阐述了研究内容、创新点及技术特点，说明了本项目技术的研发及突破对产业发展的作用与影响

关键词：高效；N型硅；太阳能；关键；研究

引言

能源短缺是我国目前和今后相当长时间内面临的挑战。我国是一个人口大国、资源小国。无论与各主要国家相比，或是与世界平均水平相比，我国主要传统能源的储量都很低，从人均能源拥有量来看，我国更是与其他国家无法相比。进入二十一世纪以后，能源的需求问题日益紧迫。一次能源的大量开采及其引起的环境问题使得可再生能源的开发和利用越来越受重视。

1技术现状

双玻组件备受市场器重，主要源于“双玻组件”具有可透光、全天候（抗风沙，无惧水汽、氨气等）应用，以及寿命长、无法“返工”以次充好等诸多特点。而这恰好切中了光伏应用正朝分布式方向发展，以及业主们愈发重视电站品质的行业要害。

“未来组件的发展趋势之一是‘高可靠性’。传统的背板可能存在着老化、脱层或者是沙尘、冰雹磨损问题，因为传统的组件是有铝边框的，铝边框存在易腐蚀问题。而现在业内耳熟能详的PID的失效，蜗牛纹的失效，EVA黄变，还有一些积雪积灰的问题，这些会影响你整个的投资收益。相对于此，采用玻璃作为背板的双玻组件，可能是一个很好的解决方案”。一项实验数据显示：分别选取传统的边框组件和双玻组件作为实验对象，传统组件只需抵挡25mm直径冰雹在23m/s速度下的冲击，而双玻组件则需抵挡35mm直径冰雹在23m/s速度下的冲击，两款组件受到的冲击点为11个（10个固定，1个随机）。冲击过程结束之后，再对组件进行外观检查、隐裂测试和功率测试，结果表明，在更为严苛的实验条件下，双玻组件在形变、隐裂和功率方面都明显优于普通实验条件下的传统边框组件。

2研究内容

2.1离子注入技术

本项目研发的离子注入技术，是一种半导体掺杂技术，即是在真空系统中，将经过加速的、要掺杂的原子的离子注入固体材料中，从而在所选择的（即被注入的）区域形成一个具有特殊性质的表面层（注入层）。离子注入技术作为一种刚刚商业化的太阳能电池技术，具有传统热扩散技术无法比拟的诸多优点，将离子注入技术引入到N型电池的制备过程中，主要是用磷离子注入代替磷扩散工艺形成N型电池背场，离子注入技术可以更好的控制结深与浓度之间的平衡，保证N型太阳能电池背场的质量，背面电池效率显著提升，可以用于制备双玻组件，提升组件的输出功率，满足市场对差异化组件的需求。

2.2N型硅太阳能双玻组件技术

本项目研发的N型硅太阳能双玻组件，在达到机械承载、太阳能发电的同时，提高发电量及透光率。太阳能双玻组件可以应用到光伏蔬菜大棚、地面电站等场所，太阳能光伏农业大棚将光伏产业与农业联系起来，带动绿色农业发展，有望实现真正的低碳、绿色和循环农业。本项目通过对N型硅太阳电池及太阳能双玻组件的研究及测试，研究产品实现产业化的生产工艺，改变工艺流程，调整生产工艺及工艺参数，应用新材料，提高太阳能双玻组件综合转换效率及产品的成品率，并建设太阳能双玻组件示范项目。通过研究太阳能双玻组件的电气性能，及不同温度、辐照度、安装角度对发电量的影响。积累经验数据，为产品进入市场提供理论依据。通过项目的研究，N型硅太阳能双玻组件按照不同的安装方式实际发电量比单面组件发电量最高能提高30%，产品成品率达到96%以上。

3创新点

3.1防腐处理

在海边尤其是海岛电力缺乏严重地区，太阳能发电组件受环境影响较严重，空气中有大量的盐雾、氨气等会使太阳能组件的铝边框、背板受到腐蚀，大大减少太阳能组件的寿命。本项目在太阳能双玻组件上安装防腐处理的铝边框实现其在海边的广泛应用。

铝边框外表面做三层防腐处理，分别为底漆、间漆、面漆三层。底漆主要有清洁铝边框、促进粘连的作用。可由乙烯磷化底漆按照甲组份和乙组份4：1的比例调剂。底漆厚度不小于10μm，干燥时间为10分钟-30分钟。间漆是主要的保护层，保护铝边框不受盐雾腐蚀。可由无机锌涂料按照甲组份、乙组份、丙组份17：15：2的比例调剂。面漆主要是美观作用，用来改变组件铝边框的颜色，和环境相协调。面漆厚度不小于40μm，干燥时间为3小时-5小时。铝边框的接缝连接面覆盖一层防腐胶条，在装框时保证接缝处严格密封，防止盐雾、氨气等通过接缝处腐蚀太阳能电池组件。

3.2异形胶条的边框连接方式

传统的太阳能双玻组件和支架连接均属于硬性连接，即铝型材直接和太阳能光伏组件边缘的玻璃相接触。当整体支架发生变形时，在太阳能双玻组件和支架之间会产生应力，长时间作用会使太阳能双玻组件碎裂。本项目设计一款带有异形胶条的边框，在铝边框支架和组件的接触位置固定一层异形胶条，通过胶条进行缓冲，保证两者之间不直接接触。异形结构使胶条固定在边框内部不易脱落，便于快捷安装。

4技术特点

双玻组件由于其超薄超轻的特性，每个集装箱的包装数量超过常规组件的2倍，大大降低了组件的包装成本和运输成本；并且在承重能力有限的屋顶系统中也可安装，适用范围更广，同时也大大降低了安装工作强度，提高安装效率。

超薄超轻双玻组件使用的化学钢化玻璃，采用低温离子交换工艺制造，可降低玻璃表面的钠离子数量，并且可使组件在负偏压的情况下，大大降低钠离子从玻璃向电池片表面迁移的数量，从源头上降低PID问题的风险。此外，化学钢化玻璃与普通玻璃相比强度提高数倍，抗弯强度是普通玻璃的3~5倍，抗冲击强度是普通玻璃5~10倍，大大提升了组件的安全性。此外，化学钢化玻璃的耐急冷急热性较普通玻璃提高了2~3倍，可承受150℃以上的温差变化，对防止由组件热斑时产生温差引起的玻璃炸裂有明显的效果。

5作用与影响

5.1项目的开展有利于提高光伏系统的安全稳定性

双玻组件成新一代光伏组太阳能光伏发电系统已经被越来越多的用户认可并使用。目前，市场对光伏发电的关注重点已从如何使用太阳能光伏发电，转为如何能够提高光伏系统的发电量。衡量优秀可靠的光伏系统，高发电量和安全稳定是重要指标，而优质的组件则是实现这两点的关键，其质量会直接影响到系统的电量输出和可靠性。传统背板组件在使用过程中出现的老化磨损、腐蚀衰减等状况，会减少组件的使用寿命，降低光伏系统的发电量，从而影响光伏发电系统的收益率。这也是太阳能光伏发电系统行业普遍存在的难题。

5.2项目的开展有利于提高光伏系统的发电量

相较普通组件，双玻组件在全生命周期的发电要远好于普通组件，从而获得了更高的发电量。而目前，绝大多数企业给予‘双玻组件’质保期是30年，普通组件则为25年。根据测算，双玻组件全生命周期内，总发电量较普通组件高出21%。此外，双玻组件有更低的碳足迹，更加易于回收（相对于传统背板中的氟）。”