一道新能雙面鈣鈦礦/硅疊層組件底電池獲重大突破

近日，一道新能聯(lián)合三峽集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院共同研發(fā)的用于鈣鈦礦/TOPCon四端疊層組件的底電池和組件技術(shù)獲得重大突破，搭載一道新能雙面TOPCon底電池的鈣鈦礦/晶硅四端疊層組件完成批量出貨，開始應(yīng)用于三峽能源50MW光伏先進(jìn)技術(shù)發(fā)電示范基地，其中雙面鈣鈦礦/TOPCon四端疊層組件電站容量為500kW，項(xiàng)目建成后將成為全國(guó)首個(gè)使用雙面TOPCon電池實(shí)現(xiàn)四端鈣鈦礦/晶硅疊層電池組件示范應(yīng)用項(xiàng)目。

雙面鈣鈦礦/硅四端疊層電池原理圖

突破瓶頸

雙面鈣鈦礦/TOPCon四端疊層組件由一個(gè)寬帶隙鈣鈦礦電池和一個(gè)窄帶隙的TOPCon電池組成。寬帶隙與窄帶隙電池疊層拓寬了太陽(yáng)光光子的利用率，因此疊層電池具有比單結(jié)電池更高的極限光電轉(zhuǎn)化效率，一道新能理論模擬研究表明, 四端鈣鈦礦/TOPCon的極限效率可達(dá)40%以上。

近年來(lái)，TOPCon技術(shù)已經(jīng)替代PERC技術(shù)成為晶硅光伏市場(chǎng)的主流，預(yù)計(jì)2024年的市場(chǎng)份額將超過70%，具有效率高、發(fā)電量高、雙面率高、成本低的特點(diǎn)，一道新能TOPCon 4.0 Plus電池開路電壓超過742mV，已經(jīng)成為疊層電池技術(shù)的理想底電池。與常規(guī)單結(jié)TOPCon電池應(yīng)用不同，疊層電池吸收的太陽(yáng)光譜分別被頂電池和底電池吸收，因此突破高效率疊層太陽(yáng)能電池的關(guān)鍵技術(shù)是TOPCon電池紅外光譜效率足夠高，TOPCon電池能夠極大吸收從頂電池透過的紅外光，得到更高的轉(zhuǎn)換效率。

一道新能研發(fā)的用于雙面四端雙面鈣鈦礦/TOPCon疊層電池的底電池技術(shù)，底電池采用最先進(jìn)的TOPCon 4.0 Plus技術(shù)，創(chuàng)新使用背面鈍化勢(shì)壘再塑技術(shù)、背面光反射技術(shù)、超薄多晶硅沉積技術(shù)，使TOPCon電池的長(zhǎng)波長(zhǎng)響應(yīng)提升了20%以上，開發(fā)出適合疊層技術(shù)底電池的TOPCon電池。據(jù)第三方CNAS實(shí)驗(yàn)室測(cè)試報(bào)告表明，其TOPCon底電池發(fā)電效率占四端疊層組件的40%，遠(yuǎn)超出了通常底電池效率占比約1/3的限制，該項(xiàng)目鈣鈦礦/TOPCon四端疊層組件光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)25.4%。同時(shí)，TOPCon底電池的雙面率高達(dá)85%，底電池雙面電池特性使其能有效收集背面的光，從而增加了載流子的產(chǎn)生，使疊層電池的發(fā)電量進(jìn)一步增加。

雙面鈣鈦礦/TOPCon四端疊層組件結(jié)構(gòu)圖

持續(xù)創(chuàng)新

雙面鈣鈦礦/TOPCon疊層組件采用四端疊層設(shè)計(jì)，與兩端疊層電池相比，最大優(yōu)勢(shì)是頂電池與底電池在制備和使用過程中互相獨(dú)立，不需考慮頂電池與底電池的工藝兼容問題以及頂電池與底電池的電流匹配問題，可以從TOPCon組件和鈣鈦礦端分別研發(fā)和優(yōu)化，具有經(jīng)濟(jì)性和可落地的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前景。

該項(xiàng)目中期驗(yàn)收評(píng)審專家組組長(zhǎng)、光伏材料與電池全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，南開大學(xué)趙穎教授表示，該項(xiàng)目雙面鈣鈦礦/TOPCon疊層組件采用TOPCon電池作為底電池取得了多項(xiàng)技術(shù)突破，有效提升紅外光的量子效率，支撐了四端鈣鈦礦/晶硅疊層組件提升效率，未來(lái)還具有非常大的效率提升空間。一道新能CTO宋登元博士表示，四端疊層組件能夠靈活地分配入射光譜，不需要電流匹配，能夠最大的發(fā)揮TOPCon作為晶硅底電池的優(yōu)勢(shì)。一道新能前瞻性布局了“一主三翼”全景技術(shù)路線，以TOPCon作為平臺(tái)技術(shù)支撐，多種技術(shù)路線齊頭并進(jìn)，目前各項(xiàng)創(chuàng)新型技術(shù)均已取得預(yù)期的階段性成果。搭載一道新能TOPCon底電池，與鈣鈦礦技術(shù)等相結(jié)合形成的鈣鈦礦/TOPCon兩端疊層電池（TSiP）目前效率達(dá)到33.2%。本次雙面鈣鈦礦/TOPCon疊層電池的底電池的研制成功，進(jìn)一步證明了TOPCon電池優(yōu)異的平臺(tái)技術(shù)特點(diǎn)。

未來(lái)，一道新能將持續(xù)加大新技術(shù)的研發(fā)，提升科研投入，特別是推動(dòng)新技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化落地，通過供應(yīng)鏈優(yōu)化和智能制造等技術(shù)手段，降低新型光伏組件的生產(chǎn)成本，滿足我國(guó)清潔能源轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略需求。