會(huì)用金剛鉆，才攬瓷器活——東方日升異質(zhì)結(jié)伏曦又一里程碑來(lái)了

光伏電池鈍化效果越好，電池效率越容易受到紫外波段光線的影響

為了獲得更高的太陽(yáng)電池轉(zhuǎn)換效率，電池表面鈍化是一個(gè)非常重要和關(guān)鍵的步驟。由于較高的體復(fù)合速度和表面復(fù)合速度會(huì)限制電池的開(kāi)路電壓，同時(shí)也會(huì)降低電池的填充因子FF，所以通過(guò)采用高質(zhì)量的表面鈍化層來(lái)抑制表面復(fù)合，成為獲得高效率太陽(yáng)電池的前提條件。

對(duì)太陽(yáng)電池來(lái)說(shuō)，良好表面鈍化效果的微觀表現(xiàn)是缺陷態(tài)密度降低、界面復(fù)合減少，宏觀的表現(xiàn)則是少數(shù)載流子壽命的增加和電池開(kāi)路電壓Voc的上升?？v觀太陽(yáng)能電池技術(shù)的發(fā)展，不管是從早期的BSF技術(shù)，到PERC技術(shù)，還是到現(xiàn)在的n型TOPCon和HJT技術(shù)，我們不難發(fā)現(xiàn)，電池技術(shù)的發(fā)展史，其實(shí)也是鈍化材料和工藝的演化史，每次電池技術(shù)的更新、效率的提升，都是和鈍化材料和工藝的優(yōu)化分不開(kāi)的。BSF電池的鈍化早期采用的是TiO2，后來(lái)采用了SiNx，但是只對(duì)電池正面進(jìn)行了鈍化；PERC電池則同時(shí)對(duì)電池背面進(jìn)行了鈍化，使用了氧化鋁和SiNx，但是為了金屬化連接，燒穿工藝和背面打孔也導(dǎo)致了其鈍化并非是全面積鈍化；TOPCon電池目前量產(chǎn)采用了背面鈍化接觸結(jié)構(gòu)，使用了氧化硅和多晶硅；異質(zhì)結(jié)在考慮了上述優(yōu)點(diǎn)的情況下，采用了非晶硅雙面全面積鈍化接觸方式，鈍化效果最好，開(kāi)壓最高。在目前已有的這些太陽(yáng)能電池主流技術(shù)里，異質(zhì)結(jié)的開(kāi)路電壓可以達(dá)到量產(chǎn)平均753mV以上，是目前所有單結(jié)電池中開(kāi)壓最高的一種電池技術(shù)，也是所有電池技術(shù)中鈍化效果最好的電池技術(shù)。

光伏電池鈍化膜通過(guò)形成Si-H鍵來(lái)飽和半導(dǎo)體表面的懸掛鍵來(lái)減少表面缺陷，從而降低光生載流子的復(fù)合損失，以此提高光電轉(zhuǎn)換效率、延長(zhǎng)電池使用壽命。但是Si-H鍵很容易受到紫外線的影響而發(fā)生斷裂，一旦斷裂，就會(huì)導(dǎo)致鈍化效果下降，從而帶來(lái)電池轉(zhuǎn)換效率的下降，這個(gè)其實(shí)就是我們?cè)趎型電池里能看到的UVID的基本原理。而且鈍化效果越好，這種現(xiàn)象就越明顯，就像兩件精美的瓷器，一件是白色的，一件是灰色的，那么在沾染上同樣灰塵的時(shí)候，白色的瓷器上會(huì)表現(xiàn)的更加明顯。

沒(méi)有金剛鉆，不攬瓷器活

作為單結(jié)電池技術(shù)中鈍化效果最好、效率最高的異質(zhì)結(jié)電池，紫外光對(duì)其鈍化膜的影響比其他技術(shù)更明顯，為了降低和消除這種影響，光伏行業(yè)的科學(xué)家和工程師們基本上會(huì)采用兩種解決方案，一種是在封裝時(shí)使用高截止膠膜，所謂高截止膠膜，就是在膠膜里添加了一定比例的紫外截止劑，通過(guò)增加在膠膜中的截止劑，可以將280~380nm波段的紫外透光率降低至2%~15%左右，能有效地減少到達(dá)電池片表面的紫外線的量，這種膠膜的使用雖然避免了電池受到紫外的影響，但是同時(shí)也降低了入射光的能量，導(dǎo)致組件的功率封裝損失變大，組件功率損失了一部分。于是第二種方案——光轉(zhuǎn)膠膜逐步進(jìn)入大家的視野，光轉(zhuǎn)膠膜是將截止型膠膜的截止劑替換為光轉(zhuǎn)劑的一種新型膠膜，所謂光轉(zhuǎn)膠膜，顧名思義，就是將入射光的某些波段轉(zhuǎn)換為其他波段。東方日升研發(fā)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)精確測(cè)量，使用光轉(zhuǎn)膠膜對(duì)在280~380nm波段的紫外光進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使這個(gè)波段的紫外透過(guò)率降至2%以下，同時(shí)還可以保證可見(jiàn)光波段的透過(guò)率。更重要的是，光轉(zhuǎn)膠膜能夠?qū)⒛遣糠肿贤夤廪D(zhuǎn)化為對(duì)電池?zé)o傷的藍(lán)光，通過(guò)這種方式，既保護(hù)電池片免受紫外線破壞，又能有效利用紫外線的能量以提升組件功率，可靠性和提效一舉兩得。相比使用高截止的膠膜，使用光轉(zhuǎn)膜可使組件功率提升1%以上。

雖然俗話說(shuō)：“沒(méi)有金剛鉆，不攬瓷器活”，但是筆者認(rèn)為，有了金剛鉆，還需要知道金剛鉆該怎么用才行，“會(huì)用金剛鉆，才攬瓷器活”。光轉(zhuǎn)膠膜可以說(shuō)就是這么一把“金剛鉆”，雖然可以有效降低紫外波段光線對(duì)高效電池的鈍化膜破壞的同時(shí)，還能提高組件的功率輸出，但是在光轉(zhuǎn)膠膜的應(yīng)用上，還需要知道光轉(zhuǎn)膠膜該怎么用。就像手里拿著一把槍?zhuān)瑫?huì)用才叫槍?zhuān)粫?huì)用，當(dāng)個(gè)燒火棍子可能都會(huì)嫌沉吧。

會(huì)用金剛鉆，才攬瓷器活

在光轉(zhuǎn)膠膜實(shí)際應(yīng)用研發(fā)中，東方日升的研發(fā)人員發(fā)現(xiàn)，光轉(zhuǎn)劑的含量對(duì)于光轉(zhuǎn)膜的穩(wěn)定性起到了很重要的作用。光轉(zhuǎn)劑含量如果處于閾值以下，在UV輻照量的累計(jì)測(cè)試過(guò)程中，會(huì)發(fā)生光轉(zhuǎn)劑的衰減現(xiàn)象，在這種情況下，光轉(zhuǎn)膠膜的紫外透過(guò)率會(huì)隨著UV輻照量的累積持續(xù)增大。經(jīng)過(guò)對(duì)多種方案的光轉(zhuǎn)膠膜進(jìn)行穩(wěn)定性測(cè)試研究，研發(fā)團(tuán)隊(duì)與供應(yīng)商共同開(kāi)發(fā)出了一款具有高穩(wěn)定性的光轉(zhuǎn)膠膜（如圖1所示），通過(guò)UV120的測(cè)試，日升方案光轉(zhuǎn)膠膜的紫外透光率仍處于很低的水準(zhǔn)，整體紫外透光率變化不大，具有很高的穩(wěn)定性。

圖1 膠膜紫外透過(guò)率隨UV輻照累計(jì)變化

除了上面談到的光轉(zhuǎn)膠膜材料本身的技術(shù)要求外，如何配置采用光轉(zhuǎn)膠膜的封裝BOM也是使用這把“金剛鉆”的關(guān)鍵。異質(zhì)結(jié)電池作為天生的雙面電池，雙面率最高可以超過(guò)95%，封裝成組件后，組件的雙面率也可以達(dá)到85%以上。在電站中，異質(zhì)結(jié)組件的高雙面率也是電站能夠獲得更高發(fā)電量的主要因素之一，既然背面能夠發(fā)電，那么在考慮了正面使用光轉(zhuǎn)膜的情況下，我們必然要考慮到如何消除紫外對(duì)組件背面的影響。憑借深厚的技術(shù)積累和創(chuàng)新精神，東方日升研發(fā)人員通過(guò)大量的測(cè)試和對(duì)比，率先在異質(zhì)結(jié)組件封裝領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了技術(shù)突破，開(kāi)發(fā)了一款能有效保護(hù)HJT電池背面的膠膜，這種光轉(zhuǎn)膠膜的BOM配置，讓HJT組件的正背面都能得到高效保護(hù)。

東方日升光轉(zhuǎn)技術(shù)方案的成功開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，有效地降低了使用高截止膠膜帶來(lái)的功率封裝損失，使異質(zhì)結(jié)組件的功率在原來(lái)的基礎(chǔ)上提升了10W左右；同時(shí)在組件可靠性方面也展現(xiàn)出了獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，光轉(zhuǎn)材料的定義和封裝方式的優(yōu)化最大程度上降低和消除了紫外對(duì)電池的影響并確保其長(zhǎng)期的穩(wěn)定性，從而在戶外環(huán)境下具有更高的穩(wěn)定性和更低的衰減率。在該方案的開(kāi)發(fā)中，東方日升的科學(xué)家和工程師們，通過(guò)對(duì)光轉(zhuǎn)材料的重新定義和應(yīng)用方案的創(chuàng)新，使光轉(zhuǎn)膜技術(shù)成為一個(gè)穩(wěn)定和高效的應(yīng)用方案，也使東方日升的異質(zhì)結(jié)產(chǎn)品從“伏曦1.0”升級(jí)到了“伏曦2.0”。

乘風(fēng)破浪會(huì)有時(shí)，直掛云帆濟(jì)滄海

作為全球領(lǐng)先的光伏產(chǎn)品制造商和解決方案供應(yīng)商，東方日升多年以來(lái)致力于異質(zhì)結(jié)技術(shù)和產(chǎn)品的研發(fā)和量產(chǎn)化工作，基于先進(jìn)技術(shù)轉(zhuǎn)化落地的異質(zhì)結(jié)伏曦組件匯聚了企業(yè)多年的研發(fā)成果，全行業(yè)第一家使用0BB量產(chǎn)的產(chǎn)品，全行業(yè)第一家最薄電池的量產(chǎn)化應(yīng)用，全行業(yè)第一家金屬化純銀耗量不超過(guò)6mg/W，自主專(zhuān)利的低應(yīng)力互聯(lián)昇連接技術(shù)，這些技術(shù)的開(kāi)發(fā)和量產(chǎn)化應(yīng)用無(wú)疑都為行業(yè)異質(zhì)結(jié)技術(shù)的量產(chǎn)化起到了行業(yè)引領(lǐng)作用。而這次光轉(zhuǎn)方案的開(kāi)發(fā)中，東方日升的科學(xué)家和工程師們，通過(guò)對(duì)光轉(zhuǎn)材料的重新定義和應(yīng)用方案的創(chuàng)新，使光轉(zhuǎn)膜技術(shù)成為一個(gè)穩(wěn)定和高效的應(yīng)用方案，我們相信，這也將會(huì)成為整個(gè)光伏行業(yè)又一個(gè)新的里程碑。

在“雙碳”目標(biāo)和全球能源綠色轉(zhuǎn)型背景下，東方日升勇?lián)鐣?huì)使命，積極探索綠色能源技術(shù)發(fā)展與創(chuàng)新，以深厚技術(shù)底蘊(yùn)和創(chuàng)新能力推動(dòng)行業(yè)發(fā)展。在異質(zhì)結(jié)技術(shù)價(jià)值日益凸顯的當(dāng)下，隨著異質(zhì)結(jié)技術(shù)和封裝技術(shù)的不斷突破和前行，高發(fā)電量、低碳排的異質(zhì)結(jié)產(chǎn)品將會(huì)為全球能源轉(zhuǎn)型和環(huán)境保護(hù)做出更大貢獻(xiàn)，也將為全球光伏產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)新的智慧和力量。