[00846593]高效低成本晶硅太阳能电池表界面调控关键技术与应用

该发明属可再生能源领域。光伏发电是未来主要能源之一，是我国重点发展具有国际竞争力的战略新兴产业。太阳能电池是发电系统的核心器件，其中晶硅电池占垄断地位，实现光伏电力平价上网的关键在于其高光电转换效率和低成本，国家将“高效晶硅太阳电池生产技术”定为优先发展的产业技术。项目实施前，光伏产业技术被西方国家垄断，国际上技术发展进入瓶颈期；我国缺乏自主知识产权，技术、装备依靠国外，受制于人。在科技部973、863和工信部专项支持下，项目历经7年联合攻关，创新晶硅电池非传统化学制造新原理、新工艺，发明了成套关键技术，突破了产业化技术瓶颈，实现了具完整向主知识产权体系、国际领先的高效晶硅电池低成本产业化制造。主要发明点如下： 1.发明了易钝化双面微米纳米结构催化刻蚀技术。针对电池表面光吸收与载流子复合的矛盾，首创双面微米纳米陷光结构，创新出化学湿法与金属纳米颗粒催化刻蚀相结合的微纳结构制造新原理、新工艺及装备，以催化反应刻蚀替代常规制绒，光吸收率从70%提高至85%-95%，电池效率提升了0.3-0.6%。 2.发明了多层介质界面钝化技术。针对电池表界面载流子复合问题，发明了表面损伤层的纳米级精确可控去除和气固反应生成超薄多层介质钝化技术，气体原子在晶硅表面可控吸附、体内扩散和化学反应钝化悬挂键，实现复杂微纳结构表界面高效钝化，界面复合速率小于10cm/s，电池效率提升了0.5-0.8%。 3.发明了低界面复合扩散掺杂和金属化技术。针对电池材料中磷元素难以精确定位掺杂、栅线遮光、接触电阻大、焊带表面光反射损失的问题，首创分步式梯度磷扩散掺杂、二次印刷叠加浮金属化和焊带表面微聚光结构，提高载流子传输和收集，电池效率提升了0.4-0.6%、组件输出功率提高了5Wp以上。 4.发明了低缺陷籽晶诱导多晶硅制备技术。针对多晶硅结晶成核点和长晶界面难以控制的问题，发明了独特的多晶硅炉热场结构、梯度坩埚和籽晶诱导复合涂层，硅片少子寿命提高了50%，电池效率提升了0.3-0.5%。 整体发明技术自2014年在常州天合光能有限公司应用，近三年新增销售收入476.57亿元、利润14.5亿元。高效电池出货量占全球20%，每年发电可替代标准煤540万吨，减排CO₂1522万吨，产生重大经济社会效益。形成标准25项(国际18项)；授权发明专利41件(国际2件)；发表论文46篇；建立了创新平台和人才培养体系；创建了首条全球领先的关键设备100%国产化工业生产线，组件价格从36元/Wp下降到3元/Wp，下降了91.6%，助推光伏电力平价并网。获全球可再生能源领域领先技术蓝天奖、中国石油和化学工业联合会技术发明特等奖和中国机械工业技术发明一等奖。经国际权威机构认证，17次创造电池效率和组件输出功率世界纪录，被誉为“世界太阳能之父”之称的Martin Green高度评价并载入电池效率世界纪录路线图，得到世界光伏行业和学术界广泛认可，是世界光伏技术发展历程中的里程碑，引领国际光伏产业技术。鉴定评价：“技术达到国际先进水平，应用该技术制造的产品光电转化效率达到国际领先水平”。