N型高效單晶光伏電池技術分解

目前P型晶硅電池占據晶硅電池市場的絕對份額。然而，不斷追求效率提升和成本降低是光伏行業永恒的主題。N型單晶硅較常規的P型單晶硅具有少子壽命高、光致衰減小等優勢，具有更大的效率提升空間，同時，N型單晶組件具有弱光應和好、溫度系數低等優勢。因此，N型單晶系統具有發電量高和可靠性高的雙重優點。

依據國際光伏技術路線圖（ITRPV2015）預測：隨著電池新技術和工藝的引入，N型單晶電池的效率優點會越來越分明，且N型單晶電池市場份額將從2014年的5%左右提高到2025年的35%左右。本文論述了N型單晶硅及電池包件的優點，并解析了各種N型單晶高效電池結構和特點，及相關技術發展現狀和產業化前景。

1.引言

由于晶硅太陽電池成熟的工藝和技術、高的電池轉換效率及高達25年以上的使用壽命，使其占據全球光伏市場約90%份額。理論上講，不管是摻硼的P型硅片還是摻磷的N型硅片都可以用來制備太陽能電池。但由于太陽能電池是基于空間航天器使用發展而來的，較好的抗宇宙射線輻照能力使得P型晶硅電池得到了充足的研究和空間使用。

技術的延續性使目前地面用太陽能電池90%是摻硼P型晶硅電池。而且，研究還發現N型晶硅電池由于p+發射結平均性差導致填充因子較低，并且長期使用或存放時，由于發射結表面鈍化不理想等原由電池性能會發生衰退。另外，B2O3的沸點很高，擴散過程中始終處于液態狀態，擴散平均性難以控制，且與磷擴散相比，為了獲得相同的方塊電阻要更長的時間和更高的溫度，導致材料性能變差。所以與在N型硅片上形成摻硼p+發射結在工業加工中比較困難。

然而，地面使用并不存在宇宙射線輻照的問題，而且隨著技術的發展，原來困擾N型晶硅電池的發射結濃度分布、平均性、表面鈍化等技術難題已經處理。隨著市場對電池效率的要求越來越高，P型電池的效率瓶頸已越發分明。N型晶硅電池由于其高少子壽命和無光致衰減等天然優點，具有更大的效率提升空間和穩定性，成為行業關注和研究的熱點。

依據圖1和2國際光伏技術路線圖ITRPV2015的預測，隨著背接觸（BC）、異質結（HIT）等電池新結構，及激光、離子注入等新技術的引入，N型單晶電池的效率優點會越來越分明，且單晶硅在今后幾年的市場份額會逐步新增，到2025年將超過多晶硅，占據光伏市場份額首位，其中80%以上為N型單晶。表1列舉了Panasonic，SunPower，Sharp不同電池結構試驗室的電池轉化效率記錄，大面積HBC電池最高效率已達到25.6%，展現了強大的發展潛力。

圖1ITRPV2015晶硅電池效率預測

圖2ITRPV2015不同類型硅片市場份額預測

表1部分機構N型單晶電池的最高轉換效率

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