揭示730W量产背后的奥秘：光转技术如何颠覆传统？

光伏电池钝化效果越好，电池效率越容易受到紫外波段光线的影响

为了获得更高的太阳电池转换效率，电池表面钝化是一个非常重要和关键的步骤。由于较高的体复合速度和表面复合速度会限制电池的开路电压，同时也会降低电池的填充因子FF，所以通过采用高质量的表面钝化层来抑制表面复合，成为获得高效率太阳电池的前提条件。

对太阳电池来说，良好表面钝化效果的微观表现是缺陷态密度降低、界面复合减少，宏观的表现则是少数载流子寿命的增加和电池开路电压Voc的上升。纵观太阳能电池技术的发展，不管是从早期的BSF技术，到PERC技术，还是到现在的n型TOPCon和HJT技术，我们不难发现，电池技术的发展史，其实也是钝化材料和工艺的演化史，每次电池技术的更新、效率的提升，都是和钝化材料和工艺的优化分不开的。BSF电池的钝化早期采用的是TiO2，后来采用了SiNx，但是只对电池正面进行了钝化；PERC电池则同时对电池背面进行了钝化，使用了氧化铝和SiNx，但是为了金属化连接，烧穿工艺和背面打孔也导致了其钝化并非是全面积钝化；TOPCon电池目前量产采用了背面钝化接触结构，使用了氧化硅和多晶硅；异质结在考虑了上述优点的情况下，采用了非晶硅双面全面积钝化接触方式，钝化效果最好，开压最高。在目前已有的这些太阳能电池主流技术里，异质结的开路电压可以达到量产平均753mV以上，是目前所有单结电池中开压最高的一种电池技术，也是所有电池技术中钝化效果最好的电池技术。

光伏电池钝化膜通过形成Si-H键来饱和半导体表面的悬挂键来减少表面缺陷，从而降低光生载流子的复合损失，以此提高光电转换效率、延长电池使用寿命。但是Si-H键很容易受到紫外线的影响而发生断裂，一旦断裂，就会导致钝化效果下降，从而带来电池转换效率的下降，这个其实就是我们在n型电池里能看到的UVID的基本原理。而且钝化效果越好，这种现象就越明显，就像两件精美的瓷器，一件是白色的，一件是灰色的，那么在沾染上同样灰尘的时候，白色的瓷器上会表现的更加明显。

没有金刚钻，不揽瓷器活

作为单结电池技术中钝化效果最好、效率最高的异质结电池，紫外光对其钝化膜的影响比其他技术更明显，为了降低和消除这种影响，光伏行业的科学家和工程师们基本上会采用两种解决方案，一种是在封装时使用高截止胶膜，所谓高截止胶膜，就是在胶膜里添加了一定比例的紫外截止剂，通过增加在胶膜中的截止剂，可以将280~380nm波段的紫外透光率降低至2%~15%左右，能有效地减少到达电池片表面的紫外线的量，这种胶膜的使用虽然避免了电池受到紫外的影响，但是同时也降低了入射光的能量，导致组件的功率封装损失变大，组件功率损失了一部分。于是第二种方案——光转胶膜逐步进入大家的视野，光转胶膜是将截止型胶膜的截止剂替换为光转剂的一种新型胶膜，所谓光转胶膜，顾名思义，就是将入射光的某些波段转换为其他波段。东方日升研发团队经过精确测量，使用光转胶膜对在280~380nm波段的紫外光进行转换，使这个波段的紫外透过率降至2%以下，同时还可以保证可见光波段的透过率。更重要的是，光转胶膜能够将那部分紫外光转化为对电池无伤的蓝光，通过这种方式，既保护电池片免受紫外线破坏，又能有效利用紫外线的能量以提升组件功率，可靠性和提效一举两得。相比使用高截止的胶膜，使用光转膜可使组件功率提升1%以上。

虽然俗话说：“没有金刚钻，不揽瓷器活”，但是笔者认为，有了金刚钻，还需要知道金刚钻该怎么用才行，“会用金刚钻，才揽瓷器活”。光转胶膜可以说就是这么一把“金刚钻”，虽然可以有效降低紫外波段光线对高效电池的钝化膜破坏的同时，还能提高组件的功率输出，但是在光转胶膜的应用上，还需要知道光转胶膜该怎么用。就像手里拿着一把枪，会用才叫枪，不会用，当个烧火棍子可能都会嫌沉吧。

会用金刚钻，才揽瓷器活

在光转胶膜实际应用研发中，东方日升的研发人员发现，光转剂的含量对于光转膜的稳定性起到了很重要的作用。光转剂含量如果处于阈值以下，在UV辐照量的累计测试过程中，会发生光转剂的衰减现象，在这种情况下，光转胶膜的紫外透过率会随着UV辐照量的累积持续增大。经过对多种方案的光转胶膜进行稳定性测试研究，研发团队与供应商共同开发出了一款具有高稳定性的光转胶膜（如图1所示），通过UV120的测试，日升方案光转胶膜的紫外透光率仍处于很低的水准，整体紫外透光率变化不大，具有很高的稳定性。

图1 胶膜紫外透过率随UV辐照累计变化

除了上面谈到的光转胶膜材料本身的技术要求外，如何配置采用光转胶膜的封装BOM也是使用这把“金刚钻”的关键。异质结电池作为天生的双面电池，双面率最高可以超过95%，封装成组件后，组件的双面率也可以达到85%以上。在电站中，异质结组件的高双面率也是电站能够获得更高发电量的主要因素之一，既然背面能够发电，那么在考虑了正面使用光转膜的情况下，我们必然要考虑到如何消除紫外对组件背面的影响。凭借深厚的技术积累和创新精神，东方日升研发人员通过大量的测试和对比，率先在异质结组件封装领域实现了技术突破，开发了一款能有效保护HJT电池背面的胶膜，这种光转胶膜的BOM配置，让HJT组件的正背面都能得到高效保护。

东方日升光转技术方案的成功开发和应用，有效地降低了使用高截止胶膜带来的功率封装损失，使异质结组件的功率在原来的基础上提升了10W左右；同时在组件可靠性方面也展现出了独特优势，光转材料的定义和封装方式的优化最大程度上降低和消除了紫外对电池的影响并确保其长期的稳定性，从而在户外环境下具有更高的稳定性和更低的衰减率。在该方案的开发中，东方日升的科学家和工程师们，通过对光转材料的重新定义和应用方案的创新，使光转膜技术成为一个稳定和高效的应用方案，也使东方日升的异质结产品从“伏曦1.0”升级到了“伏曦2.0”。

乘风破浪会有时，直挂云帆济沧海

作为全球领先的光伏产品制造商和解决方案供应商，东方日升多年以来致力于异质结技术和产品的研发和量产化工作，基于先进技术转化落地的异质结伏曦组件汇聚了企业多年的研发成果，全行业第一家使用0BB量产的产品，全行业第一家最薄电池的量产化应用，全行业第一家金属化纯银耗量不超过6mg/W，自主专利的低应力互联昇连接技术，这些技术的开发和量产化应用无疑都为行业异质结技术的量产化起到了行业引领作用。而这次光转方案的开发中，东方日升的科学家和工程师们，通过对光转材料的重新定义和应用方案的创新，使光转膜技术成为一个稳定和高效的应用方案，我们相信，这也将会成为整个光伏行业又一个新的里程碑。

在“双碳”目标和全球能源绿色转型背景下，东方日升勇担社会使命，积极探索绿色能源技术发展与创新，以深厚技术底蕴和创新能力推动行业发展。在异质结技术价值日益凸显的当下，随着异质结技术和封装技术的不断突破和前行，高发电量、低碳排的异质结产品将会为全球能源转型和环境保护做出更大贡献，也将为全球光伏产业的可持续发展贡献新的智慧和力量。