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材料是关键:新型导电浆料协助实现高功率光伏组件

2019-12-04 14:17:05来源:励志吧0次阅读

4月29日下午,由中国高科技行业门户网站--OFweek主办、OFweek太阳能光伏网承办的“第五届OFweek太阳能光伏产业高峰论坛”在上海卓美亚喜马拉雅酒店儒厅如期召开。本次峰会邀请太阳能光伏知名企业专家、高层,以及政策决策机构、行业组织机构嘉宾就光伏项目投资收益、光伏创新技术、光伏产业相关扶持政策、分布式光伏推广等多角度多维度的重大议题和热点问题展开探讨。会议中,杜邦微电路材料事业部亚太区研发经理Mike Barker博士以《新型导电浆料协助实现高功率组件》为主题讲述了创新材料对太阳能电池效率、光伏组件输出功率的影响。提高光伏电池转换效率,是降低度电成本,提高获利的最佳途径之一,然而,这中间的问题是如何解决的?不妨通过具体产品梳理一下,材料在光伏价值链中发挥了什么样的作用!

随着光伏组件成本的不断下降,全球太阳能应用市场增长明显。根据OFweek行业研究中心的预测,到2018年全球太阳能市场规模可以达到70GW左右。从成本持续下降的趋势而言,这个目标是完全可以达到的。前提是技术、材料的发展能在今后继续跟进这种趋势。数十年来,杜邦不断开发创新材料,旨在提高太阳能电池效率及光伏组件输出功率。杜邦最新推出了光伏导电浆料包括Solamet?PV19x正面导电银浆和用于局部背钝化(PERC)电池的杜邦? Solamet? PV76x正面导电银浆,精准地跟进了产业的发展。新浆料具有优异的细线印刷能力、良好的工艺窗口配合以及高可靠性,已经初步应用于多家知名光伏企业,并获得客户的广泛认可。

如何持续优化细线印刷能力,是电池浆料供应商们共同关注的永恒问题。更细的栅线意味着更多的受光面积,更高的短路电流。而一个难以解决的矛盾就是在细化栅线的同时,如何保证不会增大串联电阻、填充因子不会受到影响,继而保证电池性能的综合提升。根据Barker博士的介绍,在本次SNEC展出的杜邦? Solamet? PV19x光伏导电浆料很好地做到了上述因素的平衡及优化。

根据实验结果,Solamet? PV19A—PV19x系列的第一支商业化产品能够实现30微米的优异细线印刷能力。而通过优化浆料配方,以往的常见难题,即因为栅线过细而导致的串联电阻增高也得到了解决。其主要解决方法就是,通过加大高宽比,保证栅线横截面积,继而降低串联电阻,提高电池填充因子。栅线细化+提高栅线高宽比,通过这两个手段提高短路电流、填充因子,二者综合优势相加得到的就是效率的最优化结果。

除了在栅线细化上努力,提高电池效率的另一个着力点是减少接触电阻。基于更激进的扩散工艺(更低的表面浓度或者更高的方阻),Solamet?PV19x对应的接触电阻比参考浆料几乎低一个量级,而且数据更为集中。这一特性不但利于实现更高的电池平均效率,而且还帮助生产获得更为集中的档位输出,避免实际生产中的拖尾效应。从展示的数据来看,接触电阻方面的优化同时适用于单晶与多晶太阳能电池。

综合以上多种因素的优化,最终得出的结果就是0.15%的效率提升,相当于每块组件贡献2.2瓦的功率。尤其值得一提的是,在提高效率的同时,Solamet? PV19x系列产品还具有高可靠性优势。配方优化后的浆料在实际生产中表现出了良好的工艺窗口,特别是在焊接拉力方面有出色表现。这个优势可以帮助改善高效电池片的生产良率,而且还能帮助客户实现更为灵活的主栅线图形设计。

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随着全球太阳能市场逐渐趋往住宅型及商业型应用,高功率组件需求将主导未来太阳能市场成长。随之而来的是新技术的开发与应用。而局部背钝化太阳能电池,即俗称的PERC电池就是其中的一个重点方向。杜邦? Solamet? PV76x正面导电银浆作为针对PERC电池研发的专用浆料,反映了杜邦在引领光伏技术路线的先见之明。另外,根据Barker博士介绍,杜邦尽管在PERC电池配套浆料的研发上走在了前列,但并没有被囿于单一正银产品,针对其他浆料需求也有大量的研发投入。杜邦? Solamet? PV76x正面导电银浆在杜邦PERC电池浆料解决方案中,只是整套方案的一部分而已。

Barker博士介绍道,针对PERC电池这一未来技术发展的重要方向,杜邦已经有了一整套浆料解决方案。以Solamet? PV76x正面银浆的推出为标志,杜邦在局部背钝化电池技术上已经实现了多项突破:第一个推出局部背钝化电池(PERC)专用铝浆Solamet? PV36x、第一个推出专用背面银浆Solamet? PV56x。伴随着Solamet? PV76x正面银浆的推出,杜邦不仅成为了业界第一个专为局部背钝化电池技术开发正面导电银浆的公司,还构造了一个完整的浆料解决方案。

该解决方案在实际生产中的效果十分显著。2014年底升阳光电(Solartech)开始导入局部背钝化 (PERC)技术推出蓝宝石(Sapphire?)高效多晶电池的生产,大幅度地提升电池的转换效率,目前蓝宝石多晶系列效率更进一步突破达到19.6%。用60片该电池制作的多晶组件,可达到290瓦的高输出功率,为目前同类型太阳能多晶组件最高的输出功率,足以媲美当前市面上大多数单晶类产品。

作为本届SNEC的一大亮点,蓝宝石(Sapphire?)多晶电池惊人的效率在展会中获得了广泛关注。而其取得突破的一个关键因素,就是升阳光电最新产品采用杜邦? Solamet? PV76x银浆、Solamet? PV36x铝浆以及PV56x银浆全套浆料解决方案。杜邦应用于局部背钝化电池的整合性浆料解决方案可帮助电池转换效率显著提升0.15%,而升阳光电蓝宝石高效多晶电池的生产,则让杜邦的技术得到验证。

作为对光伏行业的未来展望,Barker博士认为未来太阳能电池在提高材料技术以及相关工艺改善方面仍有很大的进步空间。Barker博士在演讲最后以三个“20”描绘了杜邦的太阳能相关研究团队的目标:通过最新技术提高电池效率,减少材料成本,在2020年协助晶硅电池完成20%的生产单位成本(Cost of Ownership)降低目标,以期更早地实现太阳能电力的平价上网,用技术来为全球能源结构调整贡献自己的力量。

会议预告:在线语音研讨会——先进材料帮助光伏组件提高输出功率

会议时间:2015年6月3日 10:00-11:00

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