【文章內容簡介】 約為1020%）。目前已完成3種高性價比電池的技術研究：（1）高效全背電極（IBC）電池，采用可適用于量產(chǎn)的絲網(wǎng)印刷技術，在125*%，20*%。（2）高效（HIT）異質結電池，采用PECVD鈍化和透明導電薄膜等工藝，%，最高效率電池的開路電壓713mV。此項目還在研發(fā)中，目標電池效率21%。（3）P型單晶高效PERC電池Honey Ultra產(chǎn)品開發(fā)并量產(chǎn)化。%，成本下降20%。采用HONEY電池技術制造的多晶電池組件，2012年創(chuàng)造了多晶組件效率的世界紀錄。電池每瓦成本降低5%。完成主要內容合同要求實際完成情況備注研發(fā)任務情況高性價比電池材料方向：單晶能耗降低20％（約每公斤小于30千瓦時）。鑄錠多晶能耗降低20％，少子壽命提高50％。高性價比電池材料方向已實現(xiàn)單晶能耗降低35%以上，鑄錠多晶能耗降低20～22%，少子壽命提升幅度在50%左右，具體措施如下：（1）結合單晶熱場仿真模擬與實際爐臺熱場情況，持續(xù)優(yōu)化單晶熱場設計，,%，超出20%的目標值。拉速由,，提高20%。（2）多晶鑄錠爐臺已從G5快速發(fā)展到G6，使裝料量從原來的480kg提高到650kg以上，使得鑄錠多晶的單位能耗降低20～22%。（3）開發(fā)新型單晶和高效多晶鑄錠技術，通過細小均勻的晶粒來有效緩解和釋放應力，大大地降低了位錯密度，提高片源質量，使晶錠的少子壽命值從普通多晶3~4微秒增加到5~6微秒，提升幅度在50%左右。完成高效高可靠組件方向：太陽電池組件效率達到19％，電池到組件的封裝實現(xiàn)零功率損失。%效率的電池，使用先進組件封裝工藝，%，組件窗口效率（aperture efficiency）%。%封裝技術達到了世界領先水平。超額實現(xiàn)封裝損失為零的目標。 完成主要內容合同要求實際完成情況備注研發(fā)任務情況智能與建筑一體化系統(tǒng)方向：實現(xiàn)組件層面的MPPT 技術，系統(tǒng)的實際發(fā)電量提升5％～20％；智能光伏系統(tǒng)能夠實現(xiàn)感知不同的天氣條件并相應的調整自身的輸出參數(shù)來達到平穩(wěn)的將太陽能光伏系統(tǒng)發(fā)出的電傳送到電網(wǎng)。開發(fā)了新型智能化組件Trinasmart，該組件采用了基于組件層面MPPT 技術，當系統(tǒng)組件串中部分組件出現(xiàn)陰影遮擋或電流失配時，智能組件比普通組件發(fā)電量高5~20%。失配或陰影遮擋比例越高，智能組件優(yōu)勢越明顯。當系統(tǒng)中組件出現(xiàn)大面積陰影遮擋時，智能組件比普通組件發(fā)電量高20%。完成光伏測試分析和新技術方向：建立紫外、高溫高濕、EVA交聯(lián)度快速評估體系，將測試時間縮減為目前IEC或GB標準測試時間的20％。已建立紫外、高溫高濕、EVA交聯(lián)度快速評估體系，測試時間大為縮減。EVA交聯(lián)度快速評估體系成功的研發(fā)了基于DSC的測試方法，并且測試更為靈敏和準確。成功申請IEC62775國際標準和國家標準。 完成標準制定情況制定光伏產(chǎn)品性能測試國家或行業(yè)標準2項，編制技術標準和應用指南不少于5項。實驗室共參與標準制定22項，其中已發(fā)布國家標準1項，如《建筑太陽能光伏系統(tǒng)設計與安裝》圖標圖集國家標準；已發(fā)布的行業(yè)標準2項，如《光伏建筑一體化系統(tǒng)運行與維護規(guī)范》和《民用建筑太陽能光伏系統(tǒng)應用技術規(guī)范》；地方標準3項，如《地面用光伏組件光電轉換效率檢測方法》，《太陽能光伏與建筑一體化工程檢測規(guī)程》和《太陽能光伏與建筑一體化應用技術規(guī)程》。完成主要內容合同要求實際完成情況備注光伏測試分析情況完成光伏系統(tǒng)發(fā)電模擬計算軟件1套。實驗室研究開發(fā)了“多重條件下光伏系統(tǒng)性能模擬、”軟件1套，現(xiàn)已完成軟件開發(fā)工作。 完成新技術設備研究情況完成新型光伏關鍵設備產(chǎn)業(yè)化研究12項。完成光伏關鍵設備產(chǎn)業(yè)化研究3項，分別為：多晶硅鑄錠爐改造、激光消融量產(chǎn)化設備和組件自動裝箱機。（1）多晶硅鑄錠爐改造為工藝人員進行工藝摸索和升級提供了更多的自由度和可調空間，也為以后批量改造國外進口多晶爐提供了技術方向；（2）激光消融量產(chǎn)設備是國內第一臺消融技術的量產(chǎn)原型設備，為公司HONEY產(chǎn)品的量產(chǎn)化研發(fā)提供激光設備支持；（3）組件自動裝箱機為行業(yè)內第一臺組件自動裝箱設備，把裝箱工序的人工從七人降低至三人，同時降低了人工裝箱帶來的隱裂風險。完成知識產(chǎn)權申報及獲得國際和國家專利不少于150項，新一代光伏電池技術方向12個發(fā)明專利申請。實驗室共申請專利567件，其中發(fā)明專利262件，實用新型專利294件，外觀專利11件；擁有授權專利271件，其中發(fā)明專利31件，實用新型專利229件，外觀設計專利11件，軟件著作權1件。完成新一代光伏電池技術方向發(fā)明專利申請計7項。完成論文發(fā)表在國內外太陽能光伏技術相關刊物上或國際國內太陽能行業(yè)技術會議上發(fā)表論文不少于15篇。發(fā)表論文24篇，其中EI收錄1篇，核心期刊1篇，會議論文19篇，以及3篇期刊論文。完成主要內容合同要求實際完成情況備注承擔的重大項目情況積極承擔國家重大科研任務達到2項，承擔部省級科研項目和工程應用技術項目不少于5項，獲部省級以上科研成果獎不少于2項。實驗室在建設期內承擔及參與863,973等國家重大科研項目6項；省級科研項目2項；獲得省級以上科研成果獎4項。完成隊伍建設和人才培養(yǎng)到項目建設期結束后，實驗室的各平臺人才隊伍達到 120人，實驗室人才隊伍中納入江蘇省高層次創(chuàng)新人才引進計劃之列的人員至少2人，納入江蘇省“333”人才專項計劃及國家其它人才專項計劃的人員至少4人。實驗室共有人員254人，其中博士11人，碩士64人。外專千人計劃1人，江蘇省“333高層次人才培養(yǎng)工程”1人，江蘇省企業(yè)博士集聚計劃1人，江蘇省高層次創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才2人，常州市龍城英才計劃1人，國家科技進步獎2人。完成平臺建設及經(jīng)費實驗室建設周期2年內預計投資23708萬元?？蒲杏梅空嫉孛娣e超過10000平方米。儀器設備購置。圍繞五個研究方向和平臺建設，實驗室建設期間經(jīng)費到位情況：自籌經(jīng)費24,556萬元，省撥款200萬元，市撥款100萬元。實驗室擁有研發(fā)場地面積15578平方米，儀器設備139（套），引入新研究儀器設備共計7264萬元完成1運行管理機制實驗室擬采取“開放、流動、競爭、協(xié)作”的現(xiàn)代科研的管理制度。實驗室建成后，將成為實行獨立核算的科研實體，實驗室的行政管理實行實驗室主任負責制，學術管理實行學術委員會論證制。實驗室實行科研項目承包制及科研績效考評制的激勵機制。實驗室采取“開放、流動、競爭、協(xié)作”管理機制。特對所需的財務經(jīng)費設立專有賬戶，實行專戶管理，?？钍褂谩嶒炇抑魅?名，學術副主任1名，常務副主任1名，成立學術委員會，同時實驗室設立4個專業(yè)研究中心和中試基地、檢測中心及創(chuàng)新價值服務中心?？蒲锌冃Э己藝栏癜凑展镜摹犊冃Ч芾碇贫取?，并將考評結果分別與科研管理人員的月度獎金及年度獎金直接掛鉤。完成建設計劃論證意見的落實情況根據(jù)專家提出的建議我們逐一落實：1) 實驗室名稱為光伏科學與技術國家重點實驗室。2) 研究方向增加了“光伏測試分析和新技術研究”，見研究方向5。3) 已經(jīng)加強應用基礎研究、產(chǎn)業(yè)共性關鍵技術研究、光伏設備研制，并取得了創(chuàng)新性技術成果，見研究方向5（）。4) 加強與國內外高校、科研院所和企業(yè)的合作為加強與高校合作的緊密性，實驗室主任黃強博士與實驗室常務副主任馮志強博士均擔任中山大學物理科學與工程技術學院兼職教授，并聘任中山大學的2位教授作為天合的客座教授，同時馮博士還擔任北京師范大學珠海分校工程技術學院的客座教授，進一步發(fā)揮高?；A理論研究與行業(yè)產(chǎn)業(yè)化需求之間承上啟下的橋梁紐帶作用，針對行業(yè)中的共性技術和關鍵技術，開展聯(lián)合攻關，形成技術突破，提高行業(yè)在國際市場上的競爭能力，促進整體發(fā)展。實驗室在聯(lián)合技術創(chuàng)新方面取得了較好的成績，與中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所、澳大利亞國立大學、新加坡能源研究所和美國國家可再生能源實驗室 (NREL)等院校和研究機構建立了長期合作關系，共同致力于光伏領域前沿技術的開發(fā)。進一步增強國家重點實驗室的國際競爭能力。四、實驗室研究方向與目標1 方向一：高性價比電池的關鍵技術研究高性價比電池研究中心對高方阻電池技術開發(fā)的主要技術研究內容如下：（1）開發(fā)多晶90100ohm/sq的發(fā)射結擴散工藝，設計擴散表面濃度和結深以改善Ag/Si的接觸，把方塊電阻的總體差異控制在5%以內。方塊電阻90100ohm/sq相對于傳統(tǒng)5060ohm/sq，電池有更優(yōu)異的藍光響應，會使Isc有較大的提升。為使擴散條件適用于大規(guī)模生產(chǎn)，需要對管式或鏈式擴散爐的90100ohm/sq擴散工藝進行摸索。對結深和表面濃度設計可以改善Ag/Si的接觸質量，限制Ag擴散到空間電荷區(qū)形成復合中心，由此加寬燒結工藝窗口。（2）開發(fā)優(yōu)化的正電極Ag漿金屬化工藝，在快速燒結條件下，實現(xiàn)Ag/Si的良好接觸，有較高的填充因子。不同于濺射法，絲網(wǎng)印刷的形成的Ag/Si接觸會受到玻璃層的影響。由于玻璃層是高電阻區(qū)，這個區(qū)域電導通過電子隧穿來實現(xiàn)，較大的Ag/Si直接接觸面積可以降低宏觀的接觸電阻，但是燒結過程中Ag會擴散到空間電荷區(qū)形成復合中心使Joe增大，大幅降低填充因子。這一矛盾可以通過合適的正電極Ag漿來克服。Ag漿中合適的Ag顆粒大小分布，玻璃成分，和相應的燒結控制可以使Ag納米顆粒限制在玻璃層中提高隧穿概率，使細小Ag顆粒析出在玻璃和硅的界面上，由此減少接觸電阻，提高填充因子。（3）優(yōu)化網(wǎng)板，漿料，印刷條件實現(xiàn)高電導，和少遮光。提高絲網(wǎng)印刷形成的金屬細柵線的高寬比，從而減少電阻和遮光損失。（4）根據(jù)高方阻結構，設計和優(yōu)化主柵和細柵線圖案以實現(xiàn)最小電阻損失和遮光損失。針對上述研究方向，所取得的研究進展情況是：%（多晶）的示范線水平，處于國內領先水平。具體如下：1）更高電池擴散方塊電阻的擴散工藝優(yōu)化通過對擴散工藝中的沉積/推進條件，以及擴散溫度時間的優(yōu)化，得到了優(yōu)化的方塊電阻及擴散摻雜分布曲線。通過DOE實驗得到了在910℃，方阻在90120ohm/sq的時候電池效率的絕對增益達到最佳值。2）燒結條件優(yōu)化實驗采用晶體硅太陽能電池線的金屬化燒結爐，通過燒結工藝中的溫度及導帶速度的優(yōu)化，得到與高方塊電阻電池工藝相匹配的金屬化燒結工藝。優(yōu)化后的燒結曲線如圖3所示。經(jīng)過燒結工藝的優(yōu)化，電池的電壓提升24mV，電流提升70150mA，%%。圖3 燒結最優(yōu)曲線（溫度 vs 時間）3）正面電極圖形優(yōu)化為匹配高方阻工藝，對正面電極柵線的圖形進行了重新優(yōu)化設計。方阻的升高需要配合更密的柵線間距，但柵線數(shù)量的增加會引起遮光面積的增加，所以需要使用更細的線寬設計，以及更先進的印刷工藝匹配。通過DOE實驗，我們得到了最優(yōu)化的網(wǎng)板設計參數(shù)。優(yōu)化后的網(wǎng)版圖案為：共85根柵線，細柵線設計寬度50um。通過以上各個工藝的優(yōu)化整合，%。詳細電性能表面請參考下表。表10 擴散條件優(yōu)化DOE實驗電池電性能結果NO.Voc[V]Isc[A]Jsc[mA/cm2]Rs[mohm]Rsh[ohm]FF[%]Eff.[%]59線90100ohm/sq85線電極（910℃）90100ohm/sq85線電極（915℃）90100ohm/sq3585線電極（925℃）90100ohm/sq85線電極（930℃）90100ohm/sq59線電極50ohm/sq常規(guī)工藝 高性價比N型電池技術開發(fā)目前，國內各大太陽能公司生產(chǎn)的主流晶體硅太陽能能電池以P型硅基體為主，但是P型硅太陽能電池的結構及性能優(yōu)化受到了基體材料質量的限制，而由于N型硅基體對雜質的抵抗性較大，且沒有P型硅基體帶有的光致衰減問題，理論上可以取得更高的效率。事實上德國，美國，日本等發(fā)達國家對可再生能源尤其是太陽能資源的重視，已經(jīng)在N型太陽能電池的研究和生產(chǎn)方面取得了很大的突破，美國Sunpower 公司的第三代N型背接觸太陽能電池，%，%，且已經(jīng)實現(xiàn)量產(chǎn)。另外，日本三洋公司的HIT電池，其轉換效率達到23%以上，并也成功量產(chǎn)。不過，上述N型太陽能電池工藝過程復雜，成本較高。在這種形勢下，研究并生產(chǎn)適合大規(guī)模生產(chǎn)的N型晶體硅太陽電池意義非常重大。對于我們開發(fā)的N型晶體硅全背電極電池，發(fā)射極（p+）和背表面場（n+）都位于電池背面，電池正面完全沒有電極，這樣電池正面就沒有柵線遮擋，且前表面可以很好的鈍化，提高了電池的短路電流和開路電壓。工藝部分，我們仍然沿用了傳統(tǒng)的堿制絨及拋光技術，管式磷擴散及硼擴散技術，PECVD沉積薄膜鈍化技術，及絲網(wǎng)印刷金屬電極技術，而沒有使用半導體行業(yè)比較復雜的光刻，離子注入，電鍍等技術，工藝成本低，適合規(guī)?；a(chǎn)。其簡單工藝路線示意如圖4所示：圖4 全背電極電池工藝流程在此工藝路線的基礎上，結合目前所用的金屬電極漿料，綜合考慮全背電極電池的復合損失和串聯(lián)電阻損失的矛盾問題，我們進行了每步工藝的開發(fā)及優(yōu)化，最后再整合來研究電池性能。取得的研究進展情況是：主要采用IBC電池結構并比SunPower電池工藝成本低，目前達到20%的實驗室效率，處于國內領先水平。具體如下：（1）硼擴散制備發(fā)射極(p+)工藝的開發(fā)及優(yōu)化采用傳統(tǒng)管式液態(tài)硼源擴散工藝，相對于管式磷擴散來說，硼擴散工藝比較復雜，在常規(guī)工藝溫度900度左右時，硼源三溴化硼仍是液態(tài)，因此均勻性比較差，且在沉積及推進過程中，硅片表面會形成一