【干货】保利协鑫游达：如何通过铸锭技术提升光伏组件效率

 游达：
虽然我国光伏电站建设比例迅速升高，但是光伏电站发电量的衰减没有引起足够重视。光伏电站中的核心部件是光伏组件，而光伏组件的质量和衰减问题将直接影响光伏电站总发电量的高低，所以电池转换效率是决定电站投资收益的关键因素，也是光伏产业技术要进一步升级的必要前提。

　　组件效率的衰减主要分为电势诱发衰减（PID）和光致衰减（LID）。电势诱发衰减是因为存在于光伏组件的电路与其接地金属边框之间的高电势差，会造成组件的光伏性能不断的衰减。而电池片的光致衰减是导致组件效率衰减的更为重要的因素。总体来说，我们可以通过调整硅片的电阻率和掺杂均匀度，有效降低电池片的光致衰减，相对提高组件的转换效率。

一、降低电势诱生衰减（PID）
找准PID的原因，就便于我们采取降低PID的措施。具体包括使用不含钠钙的特殊玻璃，采用高电阻率的封装材料；优化减反射层；降低电池片方块电阻，优化扩散工艺，使磷扩散更加均匀。在硅片端，可以降低硅片掺杂浓度，提高硅片电阻率，使电池片PN结空间电荷耗尽区宽度增加；提高硅片掺杂均匀性，改善电阻率分布。

二、降低光致衰减（LID）
掺硼P型晶硅太阳能电池经过光照后会产生效率衰减，研究表明，掺硼太阳能电池的衰减与B-O复合体在少数载流子的激发下形成有关。所以，降低LID主要从降低硼含量和氧含量入手。

（1）降低B（硼）含量
尽管光衰强度与光照强度和补偿度均有相关。但电池片中的“硼”是引起电池片衰减的主要因素。研究表明，当硅中的硼含量从80ppbm降低至10ppbm后，硅片的光致衰减从1.35%降低至0.58%。而我们如果通过使用“镓”代替“硼”作为掺杂剂制备P型多晶硅可以明显的降低光致衰减，相对提高组件的转换效率。

（2）降低氧含量
另外，降低硅片中的氧含量，也可以适当地降低电池片的光衰。对于直拉单晶来说，高浓度的氧含量是引起单晶太阳能电池光衰偏高的重要因素。我们基于PERC电池结构进行的试验显示，由于铸造单晶的氧含量是直拉单晶的1/4，其光衰值较低。所以使用定向凝固法生长单晶可以有效的降低氧含量，降低单晶的光衰。在实际情况下，直拉单晶的光衰接近4%，而掺硼鑫单晶的光衰只有2.7%，鑫单晶光衰明显降低至单晶的67.5%。

　目前，保利协鑫多线产品均使用了此项技术，如掺镓鑫多晶S4、N型单晶、铸造单晶、N型单晶、掺镓鑫单晶等，极大地降低了此类产品的光致衰减，有效提高了组件的转换效率。在我们的研究中，掺镓多晶电池片效率衰减图如下图所示。

　　从技术上来讲，虽然掺镓技术可以明显的降低光衰提升组件效率，但由于镓的低分凝系数，会导致硅片电阻率分布不均匀，具体如下图所示。

当出现这种情况时，我们可以通过热场改善和生产工艺的调整，来有效降低镓分凝系数低带来的影响。

另外，虽然目前PERC结构电池可以提高电池的光电转换效率，但其较高的光致衰减对效率的提升有负面影响。而在光照条件下进行低温退火，可以有效降低电池片的光衰率。其主要原理是光照条件下退火使得BO复合体失效。同时制备介质钝化膜引入的氢原子也可以促进BO复合体的失效。

　　另一方面，通过降低硅片中的B浓度，提高硅片的电阻率，可以降低硅片中的B-O复合体浓度，从而降低硅片的效率衰减。通过使用镓元素替代部分硼元素，降低硼含量，降低电池片中的B-O复合体，可以有效的大幅度降低PERC结构电池的光衰，其光衰值由2.7%降低至0.6%左右，掺镓鑫单晶硅片在PERC电池中应用更具优势。

当然，在N型电池片中，由于没有B-O复合体的存在，理论上不会产生光衰现象。但研究表明，在N型硅片中，如果硅料中含有少量的硼，同样也发现了光衰现象，而且，其寿命恢复过程较P型电池慢。类似谜题目前实验结果还较少，有待业界进一步研究。