N型TOPConセルの標準化に関する研究
- 更新日：2023-05-14
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オイテック
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近年、太陽電池の新技術、新プロセス、新構造の開発と利用により、太陽電池産業は急速に発展しています。 新エネルギーとスマートグリッドの開発をサポートする重要な技術として、n 型セルは世界の産業発展において注目を集めています。
n型トンネル酸化層パッシベーションコンタクト太陽電池（以下、「n型TOPConセル」と呼ぶ）は、従来の太陽電池と比較して効率が大幅に向上するという性能上の利点があるため、コスト制御可能で成熟した設備の変革が増加しており、 n 型 TOPCon セル 国内生産能力のさらなる拡大が、高効率太陽電池の開発の主な方向となっています。
n型TOPCon電池の標準化には、現行規格をカバーできないことや、規格の適用性を向上させる必要性などの問題がある。 本稿では、n型TOPCon電池の標準化に関する調査・分析を行い、標準化への提言を行います。従来の太陽電池に使用されているp型シリコン基材の構造はn+pp+、受光面はn+面、エミッタの形成にはリン拡散が使用されています。n 型シリコンベース材料のホモ接合太陽電池構造には主に XNUMX つのタイプがあり、XNUMX つは n+np+ で、もう XNUMX つは p+nn+ です。p 型シリコンと比較して、n 型シリコンは少数キャリアの寿命が長く、減衰が少なく、潜在的な効率が高くなります。n型シリコンで作られたn型両面セルは、高効率、良好な低光応答、低い温度係数、およびより多くの両面発電という利点を持っています。太陽電池の光電変換効率に対する業界の要求は高まり続けるため、TOPCon、HJT、IBCなどのn型高効率太陽電池が将来の市場を徐々に占めることになるでしょう。2021 年国際太陽光発電ロードマップ (ITRPV) の世界的な太陽光発電産業の技術と市場の予測によると、n 型セルは国内外の太陽電池の将来の技術と市場発展の方向性を表しています。XNUMX種類のn型電池の技術ルートの中で、n型TOPCon電池は、既存設備の利用率が高く、変換効率が高いという利点により、最も工業化規模が大きい技術ルートとなっています。
現在、業界のn型TOPCon電池はLPCVD（減圧気相化学蒸着）技術に基づいて製造されるのが一般的だが、手順が多く、効率や歩留まりが制限され、設備も輸入に頼っている。 改善する必要があります。 n型TOPConセルの大規模生産は、高い製造コスト、複雑なプロセス、低い歩留まり率、不十分な変換効率などの技術的困難に直面しています。業界は、n 型 TOPCon セルの技術を向上させるために多くの試みを行ってきました。 その中で、その場ドープトポリシリコン層技術は、ラッピングめっきを行わずに、トンネル酸化物層とドープトポリシリコン（n+-polySi）層の単一プロセス堆積に適用されます。n型TOPConバッテリーの金属電極は、アルミニウムペーストと銀ペーストを混合する新技術を使用して製造されており、コストを削減し、接触抵抗を改善します。 前面選択エミッタ構造と背面多層トンネルパッシベーションコンタクト構造技術を採用しています。これらの技術のアップグレードとプロセスの最適化は、n 型 TOPCon セルの工業化に一定の貢献をしました。n 型 TOPCon セルと従来の p 型太陽電池の間には技術的な違いがいくつかあり、市場における太陽電池の判断は現在の従来の電池規格に基づいており、n 型太陽電池に対する明確な規格要件はありません。 。n型TOPConセルは、低減衰、低い温度係数、高効率、高い両面係数、高い開放電圧などの特徴を持ち、規格の点で従来の太陽電池とは異なります。
このセクションは、n 型 TOPCon バッテリーの標準インジケーターの決定から始まり、 曲率、電極引張強度、信頼性、初期光減衰性能などの対応検証を実施し、検証結果について議論します。従来の太陽電池は製品規格GB/T29195-2012「地上使用結晶シリコン太陽電池の一般仕様」に基づいており、太陽電池の特性パラメータが明確に要求されています。GB/T29195-2012 の要件に基づいて、n 型 TOPCon バッテリーの技術的特性と組み合わせて、項目ごとに分析が実行されました。表 1 を参照してください。n 型 TOPCon バッテリーは、サイズと外観の点で従来のバッテリーと基本的に同じです。
表 1 n 型 TOPCon バッテリーと GB/T29195-2012 要件の比較
電気的性能パラメータと温度係数に関しては、IEC60904-1 および IEC61853-2 に従ってテストが実行され、テスト方法は従来のバッテリーと一致しています。 機械的特性に対する要件は、曲げ程度や電極の引張強度の点で従来の電池とは異なります。さらに、製品の実際の使用環境に応じて、信頼性要件として湿熱試験が追加されます。上記の分析に基づいて、n 型 TOPCon バッテリーの機械的特性と信頼性を検証するための実験が行われました。同じ技術的ルートを持つ異なるメーカーの太陽電池製品を実験サンプルとして選択しました。 サンプルは台州Jolywood Optoelectronics Technology Co., Ltd.から提供されました。実験は第三者機関および企業の研究所で実施され、曲げ度合いや電極引張強度、熱サイクル試験や湿熱試験、初期光減衰性能などの試験・検証が行われました。n型TOPCon電池の機械的特性における曲げ程度と電極引張強度は電池シート自体で直接試験され、試験方法の検証は次のとおりです。曲率とは、試験サンプルの中央表面の中心点と中央表面の基準面との間の偏差を指します。 太陽電池セルの曲げ変形を試験することは、応力下での電池の平坦性を評価するための重要な指標です。その主なテスト方法は、低圧変位インジケータを使用してウェーハの中心から基準面までの距離を測定することです。Jolywood Optoelectronics と Xi'an State Power Investment は、M20 サイズの n 型 TOPCon バッテリーをそれぞれ 10 個提供しました。 表面の平坦度は 0.01 mm より良好で、バッテリーの曲率は 0.01 mm より優れた解像度の測定ツールを使用してテストされました。電池の曲げ試験は、GB/T4.2.1-29195 の 2012 の規定に従って実施されます。
表2 n型TOPConセルの曲げ試験結果
Jolywood と Xi'an State Power Investment の企業内部管理基準では、どちらも曲げの程度が 0.1mm 以下であることが求められています。 サンプリングテスト結果の分析によると、Jolywood OptoelectronicsとXi'an State Power Investmentの平均曲げ度はそれぞれ0.056mmと0.053mmです。 最大値はそれぞれ0.08mm、0.10mmです。テスト検証の結果によれば、n型TOPConバッテリーの曲率は0.1mm以下であるという要件が提案されています。金属リボンは、電流を流すために溶接によって太陽電池のグリッドワイヤに接続されます。 接触抵抗を最小限に抑え、電流の伝導効率を確保するには、はんだリボンと電極を安定して接続する必要があります。このため、太陽電池モーターの接着強度の一般的な試験方法である電池のグリッド線の電極引張強度試験は、電池の電極溶接性や溶接品質を評価することができます。<section style="margin: 0px 0px 16px;padding: 0px;outline
