第06版:能源

日前,晋能清洁能源科技股份公司通过不断探索和研发新材料、新工艺,在TOPCon电池效率提升方面取得了积极成果——

【能源革命观察】助力光伏电池转换效率不断提升

  • 晋能清洁能源科技股份公司高效TOPCon电池车间自动化生产线。

  • 晋能清洁能源科技股份公司科研人员正在检查相关产品。

  •   电池工艺是光伏产业发展的核心驱动力。从初始的简单结构电池工艺,到如今的隧穿氧化层钝化接触、异质结电池工艺等,新技术使电池的光电转换效率持续提升,为太阳能光伏产业的快速发展提供了直接驱动力。发展高效电池工艺可提升光伏组件实际功率,进而摊薄光伏系统成本,其拥有的更好衰减系数,可增益光伏电站全生命周期发电量,降低光伏电池全生命周期度电成本。
      日前,晋能清洁能源科技股份公司通过不断探索和研发新材料、新工艺,在TOPCon电池效率提升方面取得了一定成果。其TOPCon电池量产平均效率已稳定在26.8%,量产最高效率达27.1%,成功对标行业内一流水平,为公司生产运营内在循环注入了强劲动力。

    新制备工艺有效提升电池整体性能

      依靠强大的技术基础实力,结合先进的制备工艺和结构设计,公司电池工艺团队对TOPCon电池的制备方法和结构进行了大胆改进。新的制备工艺采用二步制绒工艺,有效增加了电池表面的光吸收面积,减少了光反射损失。同时,引入LECO金属化工艺,降低了金属电极与硅片之间的接触电阻,提高了电流传输效率。高阻密栅工艺的应用,进一步提高电池在光照下的电能转化效率。
      在结构设计上,电池工艺团队对超薄隧穿氧化硅层和掺杂多晶硅层进行精细调整优化。通过对一氧化二氮(N2O)的通入控制,在背面形成高品质超薄隧穿氧化层,提高钝化效果。调整掺杂多晶硅层结构分布,将掺杂多晶硅拆分为浅掺和重掺两层结构,形成高低浓度梯度差,保证钝化效果基础上,提高接触性能。优化掺杂多晶硅层厚度,减少光的寄生吸收,提高电池片对光的有效吸收率。
      经过进一步优化设计,电池工艺团队成功提高了TOPCon电池的开路电压和短路电流,显著提升了电池的光电转换效率。此外,团队通过改进金属栅线的结构和布局,降低了串联电阻,提高了电池的填充因子,进一步提升了电池的整体性能。

    材料创新助力生产逻辑革新

      新材料的研发,为TOPCon电池效率提升开辟了新路径。
      研发团队经过不懈努力,成功开发出高效清洗剂、低腐蚀浆料及高目数低线径网版等创新材料组合。其中高效清洗剂可以提高清洗效果,降低化学品耗量30%,低腐蚀浆料将电极腐蚀率降低40%,而高目数网版则让金属栅线宽度从21微米缩至19微米,遮光面积减少19%。
      “这些材料不仅是‘配方’升级,更是生产逻辑的革新。”电池工艺项目组主管工程师穆晓超解释,“低腐蚀浆料的应用,既保障了电极与硅片的接触电阻低于行业标准,又减小了烧结过程中浆料对硅片表面的减反射层和硅基体的腐蚀,有助于保持电池界面的完整性,减少因界面损伤导致的载流子复合,从而提升电池的开路电压和短路电流,最终提高光电转换效率。”
      电池工艺经理崔宁认为,材料研发不是单点突破,而是要与工艺、成本匹配。我们要求团队每月进行材料性价比测算,比如高目数网版虽然单价高,但通过减少银浆用量和提升效率,综合成本反而下降1%。
      据了解,公司已建立材料数据库,实时跟踪供应商技术动态,确保技术迭代与供应链同步。电池工艺团队也正摩拳擦掌,准备在现有基础上探索更多的材料协同创新方案。

    合力保障电池效率稳步提升

      为了得出优化方案,就TOPCon电池镀膜工序产能瓶颈问题,电池工艺镀膜组不仅通过专业的知识进行大量的计算,确定温度、功率、压力、占空比等各个关键参数值,还试样验证各方案的膜厚、外观、均匀性,同步和实验室配合,对实验方案进行一系列可靠性测试验证。
      为加快项目进度,团队成员连续作战十几个小时,加班加点成了家常便饭。以至于有人打趣镀膜工序产线维护组负责人王菲是“电池车间的永动机”,他瘦弱的身躯里,装着一颗踏实肯干、吃苦耐劳的心,每天都以饱满的热情投入工作,向着目标不断前行。
      崔宁在动员会上强调:“困难是发展的常态,更是对我们的严峻考验。只有主动出击、迎难而上,才能确保项目成功。”在他的鼓励和协调下,部门人员毫不退缩,日夜钻研,创新工艺参数,优化控制方法,最终圆满完成项目预定目标。在镀膜产能提升20%的基础上,将粉尘产生量由2%减少至0%,良品率提升了0.2%。
      除了技术创新和新材料开发,公司还对产线进行了全面优化。一方面,设备与动力部门紧密配合,对设备进行了升级改造,确保动力安全接入。另一方面,在材料开发、工艺设计、制成控制等方面进行了精细化管理。为保障稳定可靠的生产条件,车间也对电、水、特气、化学品管路等基础设施进行了优化,满足了日益增长的生产需求,有力地保障了TOPCon电池效率的稳步提升和稳定运行。

    本报记者杜鹃 本报通讯员刘夏
    本栏图片均由李航摄

    记者手记

      为了满足市场需求,晋能清洁能源科技股份公司TOPCon电池工艺联动电池设备、生产等相关部门肩负技术变革使命,勇立潮头,以敏锐的洞察力锚定前沿方向,在隧穿氧化层精准调控、超薄多晶硅层沉积工艺及界面钝化等关键技术领域坚持不懈,最终完成了当下量产良率与效率协同提升的重要任务。对各材料进行效率、良率、制程数据分析,筛选性价比更优原材料,降低物料成本,极大地降低了公司TOPCon电池生产成本,电池效率稳步提升。
      新“配方”为发展注入新动力。此次TOPCon电池效率的提升,彰显了晋能清洁能源科技股份公司在光伏电池技术领域的深厚实力。随着技术的不断进步和创新,未来,光伏电池将以更高的效率和更低的成本,为全球能源转型和可持续发展作出更大的贡献。

    杜鹃

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