電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
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1.高效電池-光伏的突圍之匙
光伏當前產業低迷，腹背受敵。外有金融危機，市場萎靡，歐美雙反，貿易壁壘;內有并網受限，政策滯后，產量過剩，產品同質化，高資產負債率。很多人都喜歡問一個問題，“你認為光伏何時才能復蘇?”，我覺得這個問題的意義不太大，因為即使能預測出這個時間點，可是你確信自己能挺到復蘇之時嗎?行業的復蘇不等于你的復活，也許那時你已經成為一名過客了。那如何的公司才能挺過這次寒潮呢?有技術實力，而且能將技術變成加工力的公司，將最終勝出，迎來光伏的下一個高潮。
有核心技術，自然能得到資本的酷愛，處理資金的短缺。自然能夠沖破價格戰和產量過剩的困局，獲得更高的利潤。據計算，太陽能光伏電池轉換效率每提高一個百分點，將使太陽能電池包件的發電成本降低7%左右。目前國際市場的行情是：同樣是p型硅片制造，轉換效率高低成為定價的標準。下游客戶使用高效太陽電池做的組件，可以在安裝成本不變的情況下提高太陽能光伏發電系統的年發電。高效電池就是光伏的突圍之匙。
光伏暴利的時代已經過去。我國光伏行業在洗牌整合，在等待政策和貿易環境的改善，在積蓄內力提高效率，等待一個真正輝弘的高潮的到來---光伏平價上網：光伏發電以平等的價格和傳統能源展開發電市場競爭，走入尋常百姓家。
2.什么是高效光伏電池
目前一般的太陽能電池產業化水平轉換效率：單晶15%～17%、多晶12%～15%，非晶硅薄膜8%～9%。高效電池是指電池產業化水平轉換效率：單晶》18%、多晶》16.5%、非晶硅薄膜》10%。要強調一點的是我們說的是產業化的電池轉換效率，是指能夠量產制造的，不是試驗室精雕細刻出來的。試驗室里面有很多電池效率很高，但或者工藝太復雜、或者技術不成熟，只具有研發意義，無法量產，無法降低加工成本，還不具有商業推廣價值。
大面積、薄片化、高效率以及高自動化集約加工將是光伏硅電池工業的發展趨勢。通過降低電池的硅材料成本，提升光電轉換效率與延長其使用壽命來降低單位電池的發電成本。通過集約化加工節約人力資源降低單位電池制造成本。通過合理的機制建立優秀的技術團隊、充足保證技術上的繼續創新是將來光伏公司發展的核心競爭力所在。
3.技術發展趨勢-薄片化
降低硅片厚度是減少硅材料消耗、降低晶硅太陽電池成本的有效技術措施，是光伏技術進步的緊要方面。30多年來，太陽電池硅片厚度從70年的450～500μm降低到目前的150～180μm，降低了一半以上，硅材料用量大大減少，對太陽電池成本降低起到了緊要用途，是技術進步促使成本降低的緊要范例之一。
硅片厚度的降低如表1所示。
4.光伏技術發展戰略目標
典型商業組件的效率期待能從2010年的16%上升到2030年的25%，2050年上升到40%。隨著能源和材料在制造業的使用更加高效，光伏系統能源回收期的時間會不斷縮短的。預計能源回收期會從2010年的兩年降低到2030年的0.75年，到2050年會下降到0.5年。使用壽命期待從25年新增到40年。
戰略技術指標
5.光伏產業技術路線圖
晶體硅電池發展的趨勢是低成本高效率，這是光伏技術的發展方向。低成本的實現途徑包括效率提高、成本下降及組件壽命提升三方面。效率的提高依靠工藝的改進、材料的改進及電池結構的改進。成本的下降依靠于現有材料成本的下降、工藝的簡化及新材料的開發。組件壽命的提升依靠于組件封裝材料及封裝工藝的改善。因而，晶體硅電池發電的平價上網時間表除了與產業規模的張大有關外，最緊要的依靠于產業技術(包括設備和原材料)的改進。
僅靠工藝水平的改進對電池效率的提升空間已經越來越有限，電池效率的進一步提升將依靠新結構、新工藝的建立。具有產業化前景的新結構電池組括選擇性發射極電池、異質結電池、背面主柵電池及N型電池等。這些電池結構采用不同的技術途徑處理了電池的柵線細化、選擇性擴散、表面鈍化等問題，可以將電池產業化效率提升2～3個百分點。
為了進一步降低成本、提高效率，各國光伏研究機構和加工商不斷改善現有技術，開發新技術。他們依據自己的技術實力和科研回報的期待，選擇不同的研究方向和路徑，共同促使光伏技術的不斷進步。
如圖所示為不同光伏技術的發展狀況及前景
高效電池類型解析
1.高效晶體硅太陽能電池-MWT電池
MWT電池是金屬穿孔卷繞(metallizationwrap-through，MWT)硅太陽能電池的簡稱。
MWT技術是荷蘭規模最大的太陽能電池加工商SollandSolar開發的用于其Sunweb電池的辦法。該技術使用p型多晶硅，通過激光鉆孔將電池正面收集的能量穿過電池轉移至電池的背面。這種辦法使每塊電池的輸出效率提高了2%，再與電池包件相連接，所得的輸出效率能提高9%，如圖5所示。
在MWT器件中，工藝的難點包括：激光打孔和劃槽隔絕的對準及重復性、孔的大小及形狀的控制、激光及硅襯底造成的損傷及孔內金屬的填充等。一般MWT每塊硅片要鉆約200個通孔。
MWT電池的制作流程大致為：
硅片-》激光打孔-》清洗制絨-》發射極擴散-》去pSG-》沉積SIN-》印刷正面電極-》印刷背面電極-》印刷背電場-》燒結-》激光隔絕-》探測。
圖：MWT電池將發射極從正面“卷繞”至背面
2.高效晶體硅太陽能電池-EWT電池
EWT電池是發射極環繞穿通(emitter-wrap-through，EWT)硅太陽能電池的簡稱。
與MWT電池不同的是，在EWT電池中，傳遞功率的柵線也被轉移至背面。與MWT電池類似，EWT電池也是通過在電池上鉆微型孔來連接上、下表面。相比MWT電池的每塊硅片約200個通孔，EWT電池每塊硅片約莫有2萬個這種通孔，故激光鉆孔成為唯一可滿足商業規模速度的工藝，如圖所示。
EWT電池由于正面沒有柵線和電極，使模組裝配更為簡便，同時由于戒備了遮光損失且實現了雙面收集載流子，使光生電流有大幅度的提高。用于工業化大面積硅片的EWT電池工藝多采用絲網印刷和激光技術，并對硅片質量具有一定的要求，這為EWT電池工藝技術提出諸多的要求，比如無損傷激光切割的實現、絲網印刷對電極形狀的限制、孔內金屬的填充深度以及發射極串聯電阻的優化等。利用這種新型幾何結構加工出來的早期電池獲得了超過17%的效率。
圖：采用背面分布式觸點的EWT電池
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