PERC、TOPCon、HJT：3つの技術性能、コスト、プロセスを比較！

1. 3 つのバッテリー技術の可能性の比較

これまでのところ3つのテクニカルルートがありますが、 PERC テクニカルルートはバッテリーが9割以上を占め最も主流であり、TOPCon、HJTともに増加傾向にある。

理論上の最大効率:

PERC バッテリーは 24.5%。

TOPConは片面TOPCon（裏面のみポリシリコンパッシベーション）27.1％と両面TOPCon（表面もポリシリコン）28.7％の2種類に分けられます。

HJT 両面は28.5%。

実験室の最大効率:

PERCは24%です。

TOPCon は 26% で、これはドイツの 4 cm という小さな面積の実験室の記録です。広い面積から見ると、Jinko の最も高い商品化効率は 25.4% です。

HJT は LONGi M6 の商品化率が 26.3% に達しました。

生産ラインの名目効率 (生産ライン独自の広報レポートでは、いくつかの要素が考慮されない場合があります):

PERCは23%です。 TOPConは24.5%。 HJTは24.5%です。

市場のコンポーネントの能力に応じて、テスト効率は非常に高いと言われることがありますが、コンポーネントの能力はそれほど高くありません。可能性の 1 つは、CTM が低く、効率が誤って高いということです。

CTMu003d100% からバッテリー効率を推測し、72 個の M6 バッテリーを見ると、異なるサイズのシリコン ウェーハは同じではなく、PERC は 22.8%、TOPCon は 23.71%、HJT は 24.06% になります。実際、コンポーネント側の観察効率から見ても、まさに現実を反映しています。

生産ラインの歩留まり率： TOPCon は 98.5% であり、各社の放送の差は 90 ～ 95% と比較的大きい。 HJTは約98％です。

プロセス数: PERC は 11 プロセスです。 TOPCon は 12 のプロセスです。 HJTは7工程、コンベンショナルは5工程です。うまくやれば前洗浄とゲッタリングを加えて7工程になります。

シート適合性：

PERCは160～180μm、大型シリコンウェーハは182/210または170～180μmです。小さいサイズは160μmに達することもあります。

TOPCon は PERC に非常に似ており、160 ～ 180 μm です。

HJTの大規模用途は150μmであり、130μmの実現も問題ありません。一部の企業は 120 μm に到達するのがより難しいと発表していますが、マニピュレータは将来改良されて適応します。

ウェハサイズ: 市場の需要に応じて、すべてフルサイズです。高温プロセスが多すぎるため、TOPCon が 210 を達成するのは非常に困難です。

互換性: TOPCon と PERC の互換性は、主に 2 つまたは 3 つのデバイスを追加する互換性があります。 HJTは基本的に互換性がありません。

設備投資： PERC は 1 億 8,000 万/GW、TOPCon は 2 億 5,000 万/GW、HJT は 3 億 5,000 万/GW です。

モジュール価格: 市場のPERCは100%を基準としており、TOPConは5%のプレミアム、HJTは10%のプレミアムが付いています。

技術的な拡張性:

現段階では、両面 PERC と TOPCon により片面 PERC を工業化できます。当社は厳密な CTM100 に従っており、主に 23.7% ～ 24% です。

両面アモルファスHJTの量産率は24.3%、逆等価効率は約24%です。次の段階では、HJT2.0 は 25%、3.0 ～ 25.5% に達する可能性があります。

TOPCon の一部の企業は、今年 24.5%、来年 25%、再来年 25.5% を主張しています。技術的な観点から見ると、効率の向上は生産ラインの効率を蓄積することで達成されるのではなく、技術設計によって達成されます。

TOPConはさらなる改善を目指しています。裏面のみの不動態化であれば比較的困難です。両面を不動態化することは可能ですが、両面不動態化の前面も厚くする必要があります。このアイデアは、前面を非常に薄くし、導電性が低下した後に ITO を使用することです。金属ペーストは焼き付けられず、さらに両面不動態化を行うことができます。いわゆるPOLOバッテリーは海外では成功しておらず、オランダやドイツの研究機関で作られています。 、最高効率はわずか 22.5% です。

もう一つの可能性としては、裏面にパッシベーションを行った後、表面を部分的にパッシベーションするが、全面をパッシベーションしないのは、ポリシリコンが厚いと比較的損失が大きくなり、光の吸収損失が大きくなるためであると考えられる。とても大きいです。電極のない箇所を除去し、光が当たらない電極のある箇所を作ることができます。局所的なポリシリコンパッシベーション膜を形成することは非常に困難です。これまでのところ、そのようなセルはどの実験室やパイロットテストラインでも製造されていません。

これは単なる設計であり、モデルサンプルが出ていないため、どのような状態で作られているかを検証することはできません。現時点で最も明確なのは、HJT 技術開発の効率化の道筋だけです。

2021 年に LONGi が発表した結果によると、TOPCon の両面に多結晶不動態化が使用されており、その割合は 28.7% であるということを 1 つ思い出していただきたいと思います。裏面のみが不動態化され、もう一方の表面が P+ 電極である場合、わずか 27.1% です。片面の理論限界効率は 28.7% より低くなります。

なぜLongjiの出版効率が他のものよりも高いのかなぜなら、Longji の新しい出版物は、彼自身の 25.1% の新しいパッシベーション膜メカニズムによって引き起こされる接触抵抗の減少に基づいており、理論上の効率が向上するからです。

次に、HJT 技術ルートに焦点を当てます。HJT 技術ルートは 3 つありますが、これはすべて非晶質であり、24.3% が量産されています。

片面微結晶（前面の微結晶二酸化ケイ素）は 25% で、すべてパイロット テスト済みです。

工業化の実装は100% HJT2.0です。 Huasheng の暫定的な結果は、効率が 25.5% ～ 25.6% まで向上する可能性があるということでしたが、まだデバッグの初期段階にあるため、改善の余地があります。

今年の業界の期待は明らかです。年末までに、HJT 効率は 25% になる予定で、Tongwei とその他の企業は元の生産ラインを HJT2.0 に転換しました。

HJT3.0は裏面にナノ結晶シリコンを作製するもので、より難しいですが実験室で実装可能です。 Huasheng はこの点に取り組んでおり、テストラインに HJT を導入して裏面に微結晶シリコンを製造しています。

TOPConは2021年も好調です。ドイツの4cm小型チップは常に記録を打ち立てているだけでなく、国内の大面積商業用シリコンウェーハの革新も続けています。 Jolywood と Jinko も大面積効率の世界記録を更新し、25.4% に達しました。

2021 年には、TOPCon バッテリー技術に大きな進歩が見られるでしょう。主流は明らかに増加していますが、TOPCon に問題があると言いました。片面だけ作っていると報告書ではドイツ人が作った設計になっていますが、実際のN型シリコンウェーハはこの2枚です。中国では TOPCon が業界をスタートさせました。ただし、POLO 二次逆接合技術は N 型両面 TOPCon です。理論上の効率は比較的高いですが、それを作るプロセスは非常に困難です。それは単なる仮説であり、実験結果はありません。

これを生産ラインで行うとさらに効率が上がりますが、非常に難しくコストもさらに高くなります。

PERC から 2019 年 1 月まで、LONGi は当時の新世界記録である 24.06% を破りましたが、その後 4 年間は新世界記録を樹立できませんでした。これは、この種のバッテリーがボトルネックにあり、理論上の効率がわずか24.5％です。実際、24.0% という効率がすでに実験室でテストされています。多くの作業が行われてきましたが、現在の生産ラインはわずか約 23% であり、PERC バッテリーには改善の余地があまりないことを示しています。

2. 3種類の電池の技術的な難しさ

技術的な問題：

PERC プロセスの 10/11 ステップ (2 つのレーザー、1 つのリン拡張、両面コーティングなど)。

TOPConは二酸化ケイ素とポリシリコンメッキ工程を追加し、前面にボロン拡張が必要ですが、レーザー開口部はなく、湿式法があります。

実際、HJT は洗浄から始まり、微結晶シリコンまたはアモルファスシリコンの両面メッキ、次に ITO、そしてシルクスクリーン焼結を行うだけです。以前は 4 つのステップだけで非常に簡単でしたが、現在でもシリコンウェーハにはゲッタリングが必要です。以前は低温プロセスでした。 8つのステップに分かれます。

実際、TOPCon に参加する多くの企業はそれについて多くを語っていません。 1 番目の困難はボロンの拡大であり、2 番目は LPCVD です。片面メッキや裏巻きメッキはさらに深刻で歩留まりが高くありません。

この問題は両面展開後はほぼ解決しますが、LPCVD ではまだ多くの問題が残っています。チューブ壁は非常に早くめっきされます。 150nmのものは1.5umの炉を10台使って管壁に素早くメッキしていきます。管壁は頻繁に洗浄する必要があるが、低圧プロセスのLPCVDでは積層する必要があり、厚い石英管が必要であり、同時に洗浄する必要があるため、比較的大きな問題となる。

現在は、外側をラミネート、内側をフィルムでコーティングした二重ケーシングが使用されています。掃除のために持ち出すことも多いです。これはより良いことですが、いくつかの手順が必要です。メンテナンスが必要になりますので、いわゆる稼働率に影響が出てきます。

実際にボロン自体を膨張させるのは難しいことです。プロセスステップは比較的長く、比較的大きな歩留まりの損失をもたらします。また、歩留まりや生産ラインの変動、拡散バーンスルーや銀ペーストのバーンスルーポリシリコン膜を引き起こす可能性のある潜在的な問題がいくつかあり、その結果パッシベーション損傷が発生し、シリコンウェーハに損傷を与える温度プロセス。

HJT の難しさの 1 つは、PECVD が純度を維持することであり、これは半導体プロセスに近いことが必要であり、純度要件が TOPCon 拡散以前よりも厳しくなっています。 HJT2.0、3.0以降は、水素の希釈率が増加するため、成膜速度を速くする必要があり、高周波を導入すると、均一。セックスの衰退。

また、銀ペーストの量をいかに減らして電池の安定性をさらに高めるかというコストの問題もある。

コストの難しさ:

TOPCon にも問題点があり、1 つは歩留まりが比較的低いこと、もう 1 つは CTM です。歩留まりが低いとコストが増加し、CTM は比較的低くなり、実際のコンポーネントの電力は大幅に異なります。

また、設備のメンテナンス頻度も比較的高いため、効率化が比較的難しく、今後も改善の余地が少ない。

HJT のコスト上の難点は、スラリーの消費量が比較的多いことです。一つは、いかに量を減らして価格を下げるか。さらに、CTM は比較的低いです。微結晶の準備要件も関係し、コストと技術に影響を与えます。

制作プロセス:

多くの人が私に費用分割をリストアップするよう求めました。実際のところ、費用分割にはあまり意味があるとは思えません。コスト削減はロジック、つまりどのようなロジックでコストを削減するかによって左右されることがわかります。

これら 3 つのプロセスの温度がどのくらい高いかを比較するなど、これら 3 つのプロセスを比較します。

PERC には 3 つの高温プロセスがあり、1 つは 850°C でのリン膨張、2 つは 400 ～ 450°C でのコーティング、および 800°C での焼結です。

TOPCon の高温プロセスには、1100 ～ 1300 °C でのホウ素膨張、850 °C でのリン膨張、700 ～ 800 °C での LPCVD、450 °C での 2 回のコーティング、および 800 °C での焼結が含まれます。多くの高温プロセス、高い熱負荷、高いエネルギー消費とコストが伴います。

資材や設備投資からは見えませんが、実は電気代から見ると少なくともPERCよりは高いのです。 HJT が不純物を吸収しない場合、実際には 200°C、PE は 200°C、焼結は 200°C、PVD は 170°C になります。したがって、非常に低温であり、コーティング時間が非常に短いため、低温時間は長くなく、2nm、3nm、10nmの厚さでコーティングされることがよくあります。

ただし、浸出時間は比較的長く、最初から最後までキャリアボードの浸出時間は 8 分間です。キャリアプレートの量はチューブラーPECVDよりも少なく、チューブラーPECVDの拡散温度は2400℃または1200℃であるのに対し、キャリアプレート12*12u003d144はより速く移動しますが、その量も少ないです。

これはある程度似ており、要するに温度が比較的低いということです。しかし、高速リンゲッタリングが行われる場合、プロセスは 1000°C に達する可能性がありますが、持続時間はわずか 1 分と短く、全体の熱負荷は TOPCon よりもはるかに低くなります。

ウェットプロセスをもう一度見てみましょう。PERC は 3 回、TOPCon は 5 回、HJT は不純物を吸収せずにテクスチャリングを 1 回だけ行い、装置も 1 台だけで非常にシンプルでした。

汚れが付着している場合は、ゲッターを採取する前に洗浄/ダメージを除去してください。背面にはベルベットがあり、湿式プロセスは非常に短くなります。

PERC の真空プロセスにはリンの膨張と 2 つの PECVD が含まれており、どちらも真空ですが、真空度は比較的低く、ロッド ポンプで十分です。

TOPCon は真空度が比較的高く、リン膨張、ボロン膨張、LPCVD、PECVD を 2 回ずつ行います。真空度は高くなく、真空ロッドポンプの5回程度で十分です。

HJT プロセスには 2 つあり、1 つは PECVD、もう 1 つは PVD です。 PVD は比較的高い真空度を必要とし、分子ポンプを使用するため、真空要件の観点からより多くのエネルギーを消費します。

プロセス全体は現在のコストと将来のコスト削減プロセスに依存しており、単純なプロセスによって生じるさまざまなエネルギー消費と損失ははるかに少なくなります。