华阳集团产业技术研究总院 主办
内刊
2024年9月10日
372期
Information dynamics of industry
产业信息动态
——摘选浙江磐安县发改局发布《磐安县能源领域设备更新专项行动方案》
“
浙江磐安县发改局发布《磐安县能源领域设备更新专项行动方案》。文件提出，推动投产超10年、光伏板功率低于250瓦、能源转化效率低于18%的光伏组件以大代小。推动新建光伏项目N型组件占比超过90%。推动光伏逆变器向微型化、智能化升级，提升发电效率，增强光伏逆变器的稳定性和安全性。积极采用新产品对光伏设备进行节能改造，争取列入节能示范项目。
”
目 录 CONTENTS
权威之声
05
浙江磐安：推动新建光伏项目N型组件
宏观政策
行业聚焦
14
金刚石在功率半导体散热领域有何应用？
25
光伏电池——TOPCON光伏电池最新提效新思路
专业评论
技术前沿
钠沉积的超高可逆面积容量
19
会展信息
2024北方清洁能源博览会
31
10
东阳市支持分布式光伏和新型储能发展的实施意见
01
权威之声
authority VOICE
权威之声
浙江磐安：推动新建光伏项目N型组件
来源：磐安县发展和改革局
近日，浙江磐安县发改局发布《磐安县能源领域设备更新专项行动方案》。文件提出，推动投产超10年、光伏板功率低于250瓦、能源转化效率低于18%的光伏组件以大代小。推动新建光伏项目N型组件占比超过90%。推动光伏逆变器向微型化、智能化升级，提升发电效率，增强光伏逆变器的稳定性和安全性。积极采用新产品对光伏设备进行节能改造，争取列入节能示范项目。
具体如下：
根据《浙江省推动大规模设备更新和消费品以旧换新若干举措》、《浙江省能源领域设备更新专项行动方案》、《金华市推动大规模设备更新和消费品以旧换新若干举措的通知》、《金华市能源领域设备更新专项行动方案》、《磐安县推动大规模设备更新和消费品以旧换新若干举措》精神，围绕“绿色、高效、安全、智能”目标，聚焦能源生产、输配和利用三大领域，推动我县能源领域设备更新，打造能源新质生产力，加快构建新型能源体系，助力实现碳达峰碳中和。
一、目标要求
2024 年，淘汰更新电机、变压器等用能设备节能改造10台（套）左右，完成老旧变电设备和输电线路改造升级2000万元。
到2027年底，累计淘汰更新电机、变压器等用能设备节能改造30台（套），推动老旧低功率充电桩换新及低效光伏更新改装。持续推动老旧变电设备和配电线路改造、电网设施数字化智能化更新。
二、重点举措
（一）推动能源生产领域设备更新
1.光伏设备更新。推动投产超10年、光伏板功率低于250瓦、能源转化效率低于18%的光伏组件以大代小。推动新建光伏项目N型组件占比超过90%。推动光伏逆变器向微型化、智能化升级，提升发电效率，增强光伏逆变器的稳定性和安全性。积极采用新产品对光伏设备进行节能改造，争取列入节能示范项目。（责任单位：县发改局、县经商局、国网磐安供电公司，列第一位的为牵头单位，下同。责任单位均包括各乡镇〔街道〕人民政府、金磐开发区、磐安经济开发区、新城建设中心，以下不再列出）
2.小水电设备更新。推动小水电站（装机容量小于5万千瓦）水轮机、水轮发电机、油压设备、励磁设备、电气设备等升级更新和增效扩容改造。（责任单位：县农业农村局、县发改局、国网磐安供电公司）
（二）推动能源输配领域设备更新
3.电网设备更新改造。开展老旧输变电设备、重点隐患设备、自然灾害抵御设备、绿色低碳设备、电网保护自动化设备和电网运检装备等6个领域设备更新；实施配电网提升改造，推广应用绿色环保配电设备；大力推进输电线路通道智能终端加装和可视化改造，提升电网智能化水平。到2027年，投运超30年老旧架空线路，投运超25年且能效不达标的变压器，投运超20年及以上故障频发的组合电器、断路器、隔离开关，投运超15年的220千伏以上继电保护和安全自动装置全面完成改造升级；全面淘汰S9型以下和运行年限超25年且能效不达标的配电变压器；电网智能化可视化建设全面实现。每年电网设备更新改造投资2000万元以上。（责任单位：国网磐安供电公司、县发改局）
4.燃气老旧管道和设施设备更新改造。到2027年，完成老旧燃气厂站更新改造1个。（责任单位：县建设局）
（三）推动能源利用领域设备更新
5.工业用能设备淘汰更新。严格执行强制性国家能效标准及淘汰目录，发挥标准淘汰落后产能、提升能效方面的硬约束作用，对企业不符合标准的用能设备要求进行淘汰更新。到2027年，累计淘汰更新电机、变压器等用能设备节能改造30台（套）。（责任单位：县发改局、县经商局、国网磐安供电公司）
6.建筑节能改造。以外墙保温、门窗、空调设备等为重点，推进存量建筑节能改造。到2027年力争完成既有公共建筑节能改造1.5万平方米。（责任单位：县建设局、县机关事务服务中心）
7.公共交通新能源化转型。平均每年更新电动公交车6辆。力争到2027年城区新能源公交车比例达到95%以上，新增和更新新能源出租车（含网约车）比例达到90%。（责任单位：县交通运输局）
四、保障支持政策
（一）加大政策承接力度。做好向上对接争取，第一时间、最大范围承接好上级政策，做好中央预算内资金、国家和省财政补贴、货币政策工具、超长期特别国债、专项债等要素的对接争取。（责任单位：县发改局、县财政局、国家金融监督管理总局磐安监管支局）
（二）强化金融要素保障。运用科技创新和技术改造再贷款等货币政策工具，引导金融机构加大对重点领域的金融支持，切实降低综合融资成本。严格落实设备更新和技术改造贷款贴息政策。鼓励国资国企加强组织领导，主动承担社会责任，通过购买企业更新改造设备等方式，积极引导企业开展技术改造，加快设备更新，助力企业高质量发展，进一步发挥带头示范作用。（责任单位：县府办
（三）加大土地用能要素保障。鼓励设备更新采用节地技术和节地模式，提高土地使用效率，对不改变设备位置且更新后用地面积总和不大于更新前面积的更新项目，符合国土空间规划的，简化前期审批手续。加强企业技术改造项目用能要素保障，开辟节能审查“绿色通道”，确保项目用能需求。通过节能技术改造产生的节能量，可用于平衡新上项目用能需求。涉及电网接入的，电网公司要积极做好项目接入，及时受理，简化程序，主动服务，加强并网安全管理，确保网源荷多元协调。（责任单位：县资规局、县发改局、国网磐安供电公司）
（四）加强标准引领。加强强制性标准实施，倒逼淘汰落后产能，提升绿色节能发展水平。到2027年实现主要高耗能行业和终端用能产品节能标准全覆盖，80%以上的能效指标达到国内先进水平，重点领域、行业节能标准指标更加先进。（责任单位：县发改局、县经商局、县市场监管局）
（五）强化责任落实。各单位要加强配合、形成合力，按职责分工全面落实各项重点任务，依据部门责任形成项目清单，确保各项任务顺利实施。引导企业积极参与各项设备更新改造升级重点任务，督促企业落实工程质量和施工安全措施，杜绝安全隐患。（责任单位：县发改局、县经商局、县财政局、县资规局、县建设局、县交通运输局、县市场监管局、县农业农村局、县机关事务服务中心、国家金融监督管理总局磐安监管支局、县供电公司）
到2027年底，累计淘汰更新电机、变压器等用能设备节能改造30台（套），推动老旧低功率充电桩换新及低效光伏更新改装。持续推动老旧变电设备和配电线路改造、电网设施数字化智能化更新。
二、重点举措
（一）推动能源生产领域设备更新
1.光伏设备更新。推动投产超10年、光伏板功率低于250瓦、能源转化效率低于18%的光伏组件以大代小。推动新建光伏项目N型组件占比超过90%。推动光伏逆变器向微型化、智能化升级，提升发电效率，增强光伏逆变器的稳定性和安全性。积极采用新产品对光伏设备进行节能改造，争取列入节能示范项目。（责任单位：县发改局、县经商局、国网磐安供电公司，列第一位的为牵头单位，下同。责任单位均包括各乡镇〔街道〕人民政府、金磐开发区、磐安经济开发区、新城建设中心，以下不再列出）
2.小水电设备更新。推动小水电站（装机容量小于5万千瓦）水轮机、水轮发电机、油压设备、励磁设备、电气设备等升级更新和增效扩容改造。（责任单位：县农业农村局、县发改局、国网磐安供电公司）
（二）推动能源输配领域设备更新
3.电网设备更新改造。开展老旧输变电设备、重点隐患设备、自然灾害抵御设备、绿色低碳设备、电网保护自动化设备和电网运检装备等6个领域设备更新；实施配电网提升改造，推广应用绿色环保配电设备；大力推进输电线路通道智能终端加装和可视化改造，提升电网智能化水平。到2027年，投运超30年老旧架空线路，投运超25年且能效不达标的变压器，投运超20年及以上故障频发的组合电器、断路器、隔离开关，投运超15年的220千伏以上继电保护和安全自动装置全面完成改造升级；全面淘汰S9型以下和运行年限超25年且能效不达标的配电变压器；电网智能化可视化建设全面实现。每年电网设备更新改造投资2000万元以上。（责任单位：国网磐安供电公司、县发改局）
4.燃气老旧管道和设施设备更新改造。到2027年，完成老旧燃气厂站更新改造1个。（责任单位：县建设局）
（三）推动能源利用领域设备更新
5.工业用能设备淘汰更新。严格执行强制性国家能效标准及淘汰目录，发挥标准淘汰落后产能、提升能效方面的硬约束作用，对企业不符合标准的用能设备要求进行淘汰更新。到2027年，累计淘汰更新电机、变压器等用能设备节能改造30台（套）。（责任单位：县发改局、县经商局、国网磐安供电公司）
6.建筑节能改造。以外墙保温、门窗、空调设备等为重点，推进存量建筑节能改造。到2027年力争完成既有公共建筑节能改造1.5万平方米。（责任单位：县建设局、县机关事务服务中心）
7.公共交通新能源化转型。平均每年更新电动公交车6辆。力争到2027年城区新能源公交车比例达到95%以上，新增和更新新能源出租车（含网约车）比例达到90%。（责任单位：县交通运输局）
四、保障支持政策
（一）加大政策承接力度。做好向上对接争取，第一时间、最大范围承接好上级政策，做好中央预算内资金、国家和省财政补贴、货币政策工具、超长期特别国债、专项债等要素的对接争取。（责任单位：县发改局、县财政局、国家金融监督管理总局磐安监管支局）
（二）强化金融要素保障。运用科技创新和技术改造再贷款等货币政策工具，引导金融机构加大对重点领域的金融支持，切实降低综合融资成本。严格落实设备更新和技术改造贷款贴息政策。鼓励国资国企加强组织领导，主动承担社会责任，通过购买企业更新改造设备等方式，积极引导企业开展技术改造，加快设备更新，助力企业高质量发展，进一步发挥带头示范作用。（责任单位：县府办
（三）加大土地用能要素保障。鼓励设备更新采用节地技术和节地模式，提高土地使用效率，对不改变设备位置且更新后用地面积总和不大于更新前面积的更新项目，符合国土空间规划的，简化前期审批手续。加强企业技术改造项目用能要素保障，开辟节能审查“绿色通道”，确保项目用能需求。通过节能技术改造产生的节能量，可用于平衡新上项目用能需求。涉及电网接入的，电网公司要积极做好项目接入，及时受理，简化程序，主动服务，加强并网安全管理，确保网源荷多元协调。（责任单位：县资规局、县发改局、国网磐安供电公司）
（四）加强标准引领。加强强制性标准实施，倒逼淘汰落后产能，提升绿色节能发展水平。到2027年实现主要高耗能行业和终端用能产品节能标准全覆盖，80%以上的能效指标达到国内先进水平，重点领域、行业节能标准指标更加先进。（责任单位：县发改局、县经商局、县市场监管局）
（五）强化责任落实。各单位要加强配合、形成合力，按职责分工全面落实各项重点任务，依据部门责任形成项目清单，确保各项任务顺利实施。引导企业积极参与各项设备更新改造升级重点任务，督促企业落实工程质量和施工安全措施，杜绝安全隐患。（责任单位：县发改局、县经商局、县财政局、县资规局、县建设局、县交通运输局、县市场监管局、县农业农村局、县机关事务服务中心、国家金融监督管理总局磐安监管支局、县供电公司）
权威之声
5.工业用能设备淘汰更新。严格执行强制性国家能效标准及淘汰目录，发挥标准淘汰落后产能、提升能效方面的硬约束作用，对企业不符合标准的用能设备要求进行淘汰更新。到2027年，累计淘汰更新电机、变压器等用能设备节能改造30台（套）。（责任单位：县发改局、县经商局、国网磐安供电公司）
6.建筑节能改造。以外墙保温、门窗、空调设备等为重点，推进存量建筑节能改造。到2027年力争完成既有公共建筑节能改造1.5万平方米。（责任单位：县建设局、县机关事务服务中心）
7.公共交通新能源化转型。平均每年更新电动公交车6辆。力争到2027年城区新能源公交车比例达到95%以上，新增和更新新能源出租车（含网约车）比例达到90%。（责任单位：县交通运输局）
四、保障支持政策
（一）加大政策承接力度。做好向上对接争取，第一时间、最大范围承接好上级政策，做好中央预算内资金、国家和省财政补贴、货币政策工具、超长期特别国债、专项债等要素的对接争取。（责任单位：县发改局、县财政局、国家金融监督管理总局磐安监管支局）
（二）强化金融要素保障。运用科技创新和技术改造再贷款等货币政策工具，引导金融机构加大对重点领域的金融支持，切实降低综合融资成本。严格落实设备更新和技术改造贷款贴息政策。鼓励国资国企加强组织领导，主动承担社会责任，通过购买企业更新改造设备等方式，积极引导企业开展技术改造，加快设备更新，助力企业高质量发展，进一步发挥带头示范作用。（责任单位：县府办<县金融服务中心>、国家金融监督管理总局磐安监管支局、县发改局、县财政局、县税务局）
（三）加大土地用能要素保障。鼓励设备更新采用节地技术和节地模式，提高土地使用效率，对不改变设备位置且更新后用地面积总和不大于更新前面积的更新项目，符合国土空间规划的，简化前期审批手续。加强企业技术改造项目用能要素保障，开辟节能审查“绿色通道”，确保项目用能需求。通过节能技术改造产生的节能量，可用于平衡新上项目用能需求。涉及电网接入的，电网公司要积极做好项目接入，及时受理，简化程序，主动服务，加强并网安全管理，确保网源荷多元协调。（责任单位：县资规局、县发改局、国网磐安供电公司）
（四）加强标准引领。加强强制性标准实施，倒逼淘汰落后产能，提升绿色节能发展水平。到2027年实现主要高耗能行业和终端用能产品节能标准全覆盖，80%以上的能效指标达到国内先进水平，重点领域、行业节能标准指标更加先进。（责任单位：县发改局、县经商局、县市场监管局）
（五）强化责任落实。各单位要加强配合、形成合力，按职责分工全面落实各项重点任务，依据部门责任形成项目清单，确保各项任务顺利实施。引导企业积极参与各项设备更新改造升级重点任务，督促企业落实工程质量和施工安全措施，杜绝安全隐患。（责任单位：县发改局、县经商局、县财政局、县资规局、县建设局、县交通运输局、县市场监管局、县农业农村局、县机关事务服务中心、国家金融监督管理总局磐安监管支局、县供电公司）
权威之声
（四）加强标准引领。加强强制性标准实施，倒逼淘汰落后产能，提升绿色节能发展水平。到2027年实现主要高耗能行业和终端用能产品节能标准全覆盖，80%以上的能效指标达到国内先进水平，重点领域、行业节能标准指标更加先进。（责任单位：县发改局、县经商局、县市场监管局）
（五）强化责任落实。各单位要加强配合、形成合力，按职责分工全面落实各项重点任务，依据部门责任形成项目清单，确保各项任务顺利实施。引导企业积极参与各项设备更新改造升级重点任务，督促企业落实工程质量和施工安全措施，杜绝安全隐患。（责任单位：县发改局、县经商局、县财政局、县资规局、县建设局、县交通运输局、县市场监管局、县农业农村局、县机关事务服务中心、国家金融监督管理总局磐安监管支局、县供电公司）
权威之声
02
宏观政策
MACROPOLICY
宏观政策
来源：CESA储能政策及标准化
浙江省东阳市发改委印发《东阳市支持分布式光伏和新型储能发展的实施意见》（以下简称《实施意见》）。《实施意见》中提到大力支持新型储能项目建设、鼓励储能企业参与虚拟电厂负荷调节、开放新型储能应用场景。其中，储能建设项目最高补贴10万元，虚拟电厂负荷调节可叠加享受0.5元/kW/次顶峰补贴+0.5元/kW/次避峰补贴。
对2024年1月1日至2026年12月31日期间，在东阳建设且通过验收建成投运的用户侧储能、分布式光储、光储充一体化等项目，储能系统容量不低于200千瓦/400千瓦时，按照储能设施装机规模给予50元/千瓦一次性建设补贴，单个项目最高补助金额不超过10万元。
鼓励新建设的非居民分布式光伏发电项目按照装机容量的10%以上配建储能系统。国企单位投运的用户侧储能、分布式光储、光储充一体化等项目只享受上级财政专项补助，市财政不予另行补助。2024年1月1日-2026年12月31日，在用电紧张出现负荷缺口，根据上级要求启动需求侧响应或有序用电时，储能企业要服从虚拟电厂统一调度，根据响应次数，执行顶峰放电的按照储能设备装机功率给予0.5元/千瓦/次顶峰补贴，日间谷电时段响应避峰停充的按照储能设备装机功率给予0.5元/千瓦/次避峰补贴，两项补贴可叠加享受，每年发放一次。支持社会主体在东阳具备条件的产业园区、数据中心、交通枢纽场站、公路服务区等区域建设储能相关设施，鼓励国有企业先行先试。
东阳市支持分布式光伏和新型储能发展的实施意见
具体如下：
为了加快分布式光伏和新型储能发展，进一步提高光伏、储能与荷网协调互动能力，提升电力系统灵活性调节能力和安全保障能力，更好发挥新能源在保供增供方面的作用，根据《省发展改革委省能源局关于印发<浙江省可再生能源发展“十四五”规划>的通知》(浙发改能源〔2021〕152号)、《省发展改革委 省能源局关于浙江省加快新型储能示范应用的实施意见》（浙发改能源〔2021〕393号）、《省能源局关于印发<浙江省用户侧电化学储能技术导则>的通知》文件精神，结合东阳实际，特制定本实施意见。
一、加大政策支持力度
(一）调整光伏补助标准。对2024年1月1日至2024年12月31日期间在东阳建成，符合区块规划、技术规范并纳入市级低碳数据库的分布式光伏发电项目，根据实际发电量按0.1元/千瓦时给予补助，连续补助3年，每年发放一次。本政策奖励按照企业申报的自然年数据作为奖励依据。
(二）大力支持新型储能项目建设。对2024年1月1日至2026年12月31日期间，在东阳建设且通过验收建成投运的用户侧储能、分布式光储、光储充一体化等项目，储能系统容量不低于200千瓦/400千瓦时，按照储能设施装机规模给予50元/千瓦一次性建设补贴，单个项目最高补助金额不超过10万元。鼓励新建设的非居民分布式光伏发电项目按照装机容量的10%以上配建储能系统。国企单位投运的用户侧储能、分布式光储、光储充一体化等项目只享受上级财政专项补助，市财政不予另行补助。
(三）优先保障电力供应。在需求侧响应、有序用电等特殊时期，对于已安装系统容量在200千瓦/400千瓦时及以上的用户侧储能项目，且通过验收并网的制造业企业，在确保储能系统正常运转、安全用电的前提下，优先保障其正常用电需求。
(四）鼓励参与虚拟电厂负荷调节。积极运用数字化技术对分布式储能设施开展平台聚合，鼓励用户侧储能接入金华虚拟电厂，接受电网统筹调度和管理，参与电网调峰、调频，充分发挥储能调节能力。2024年1月1日-2026年12月31日，在用电紧张出现负荷缺口，根据上级要求启动需求侧响应或有序用电时，储能企业要服从虚拟电厂统一调度，根据响应次数，执行顶峰放电的按照储能设备装机功率给予0.5元/千瓦/次顶峰补贴，日间谷电时段响应避峰停充的按照储能设备装机功率给予0.5元/千瓦/次避峰补贴，两项补贴可叠加享受，每年发放一次。（上级如有补助，就高不重复享受）
5.开放新型储能应用场景。支持社会主体在东阳具备条件的产业园区、数据中心、交通枢纽场站、公路服务区等区域建设储能相关设施，鼓励国有企业先行先试。二、强化保障措施（一）加强组织领导。市发改局统筹指导全市分布式光伏和新型储能发展工作，各相关职能部门要抓好贯彻落实，加快推进绿色低碳发展，合力推进碳达峰碳中和目标早日实现。（二）加大宣传引导。积极引导工商业企业增强责任意识和忧患意识，带头履行社会责任，强化节能管理理念，通过分布式光伏和新型储能合理调整用电负荷，缓解用电高峰时段供电压力。（三）强化资金保障。奖补资金主要来源于上级相关专项资金以及市级财政统筹安排保障。对企业的各项补助，以地方财力为限。（四）建立健全安全保障体系。光伏、新型储能设施项目业主、投资方、建设方应履行好消防安全主体责任，严格落实项目设计安装、运行维护期间的各项消防安全要求。市供电部门根据《电力安全工作规程》相关安全管理规定，与用户或储能设施投资方签订《储能系统调度协议》，共同加强对储能系统验收接入及后续运行的安全管理。属地镇乡街道和相关部门要根据职责分工落实好安全监管责任，强化安全管理，有效提升安全运行水平。本意见自2024年11月1日起施行。2022年11月11日东阳市发展和改革局印发《关于进一步加快东阳市光伏产业发展和促进节能降碳的实施意见》（东发改〔2022〕28号）同时废止。其他与本意见不符的按本意见执行。
宏观政策
（五）开放新型储能应用场景。支持社会主体在东阳具备条件的产业园区、数据中心、交通枢纽场站、公路服务区等区域建设储能相关设施，鼓励国有企业先行先试。
二、强化保障措施
（一）加强组织领导。市发改局统筹指导全市分布式光伏和新型储能发展工作，各相关职能部门要抓好贯彻落实，加快推进绿色低碳发展，合力推进碳达峰碳中和目标早日实现。
（二）加大宣传引导。积极引导工商业企业增强责任意识和忧患意识，带头履行社会责任，强化节能管理理念，通过分布式光伏和新型储能合理调整用电负荷，缓解用电高峰时段供电压力。
（三）强化资金保障。奖补资金主要来源于上级相关专项资金以及市级财政统筹安排保障。对企业的各项补助，以地方财力为限。
（四）建立健全安全保障体系。光伏、新型储能设施项目业主、投资方、建设方应履行好消防安全主体责任，严格落实项目设计安装、运行维护期间的各项消防安全要求。市供电部门根据《电力安全工作规程》相关安全管理规定，与用户或储能设施投资方签订《储能系统调度协议》，共同加强对储能系统验收接入及后续运行的安全管理。属地镇乡街道和相关部门要根据职责分工落实好安全监管责任，强化安全管理，有效提升安全运行水平。
宏观政策
行业聚焦
INDUSTRY FOCUS
03
行业聚焦
来源：Corange
随着AI终端行业的快速发展，所需的数据处理量和计算能力急剧增加，高速光模块，高功率激光器，激光投影等大功率器件的应用越来越多，这不仅带来了高能量的消耗，同时也产生各种发热、散热的现实问题，影响器件的使用性能，甚至导致器件失效。因此需要导热性能较高的散热材料将积累的热量有效导出，而金刚石是目前自然界具有最高热导率的材料，约为1500-2200W/mK，成为了功率半导体器件中散热材料的理想选择。
目前金刚石在半导体功率器件的散热应用主要有三种：一是金刚石钝化散热技术，即直接在器件顶部沉积金刚石，提高热点顶部的热扩散，同时起到增大换热面积的作用；二是作为衬底散热，主要有GaN底部异质外延金刚石、金刚石表面异质外延GaN和键合技术，三是作为封装热沉，在其中构筑微通道结构。
金刚石衬底
以单晶金刚石作为外延生长衬底的电子器件，相比现有的Si、SiC等电力转换器件和开关电源，可以大幅减小转换器件尺寸，且能提供优异的散热效果，解决集成电路散热瓶颈问题，实现转化效率的大幅提升和功耗的大幅下降，可靠性大幅提升。当前，单晶金刚石基器件主要通过三种方式制得：一是直接在金刚石衬底上沉积半导体材料，二是与半导体材料进行键合，三是基于外延层生长金刚石技术。
金刚石在功率半导体散热领域有何应用？
行业聚焦
金刚石衬底沉积异质外延
直接在金刚石衬底上通过沉积Si、SiC和GaN等半导体，然后在此外延层上利用刻蚀等手段来制备半导体器件，是一种理想且直观的方式，然而，GaN和AlN等氮化物半导体为六方纤锌矿结构，与金刚石的结构存在较大的差异，晶格不匹配较严重，经常导致外延层材料质量不佳，并导致电学性能差，同时金刚石和GaN等的热膨胀系数也相差较大，导致外延层生长后，样品冷却时会产生巨大的拉伸应变，这将导致外延层开裂，因此该方法要进入应用阶段尚需较长时间。
低温键合技术
该技术是先利用外延生长工艺在其他衬底上沉积半导体材料，然后去除衬底，并与金刚石衬底进行低温键合。由于半导体外延层和金刚石热沉基板因可在键合前独立制备，既可精简金刚石基半导体器件工艺，也避免了直接外延生长需要的高温，降低了热膨胀失配导致的高密度位错，大幅提高了半导体器件的散热能力。
目前多晶金刚石与Si、GaN、Ga2O3等的室温键合已经通过表面活化键合（SAB）技术实现，此外，还有共晶键合、瞬态液相(TLP)键合、阳极键合、亲水键合、混合键合等常用键合方法。但是利用这种方式实现金刚石与半导体材料的键合对于金刚石热沉基板和半导体外延层的平整度、表面粗糙度要求较高，同时还由于直接键合的方式需要施加较大的压力，存在良率较低的问题。
基于外延层生长金刚石衬底
于外延层背面直接生长金刚石的方法也是在其他衬底上沉积半导体材料，然后去除衬底，不过与低温键合技术不同，其去除衬底及部分缓冲层后，会信在外延层背面首先沉积一层介电层用于保护GaN外延层，而后再沉积金刚石衬底（厚度~100μm），因此相较于键合技术该技术可以使界面热阻降到更低，在制备金刚石基半导体器件方面具有极大潜力，但由于涉及到高温沉积，对热失配控制是重大挑战。
基于外延层生长金刚石衬底
于外延层背面直接生长金刚石的方法也是在其他衬底上沉积半导体材料，然后去除衬底，不过与低温键合技术不同，其去除衬底及部分缓冲层后，会信在外延层背面首先沉积一层介电层用于保护GaN外延层，而后再沉积金刚石衬底（厚度~100μm），因此相较于键合技术该技术可以使界面热阻降到更低，在制备金刚石基半导体器件方面具有极大潜力，但由于涉及到高温沉积，对热失配控制是重大挑战。
基于外延层生长金刚石衬底
于外延层背面直接生长金刚石的方法也是在其他衬底上沉积半导体材料，然后去除衬底，不过与低温键合技术不同，其去除衬底及部分缓冲层后，会信在外延层背面首先沉积一层介电层用于保护GaN外延层，而后再沉积金刚石衬底（厚度~100μm），因此相较于键合技术该技术可以使界面热阻降到更低，在制备金刚石基半导体器件方面具有极大潜力，但由于涉及到高温沉积，对热失配控制是重大挑战。
金刚石微通道热沉
高热流密度器件采用金刚石衬底，提升面内均热效果，再结合微流道，可以通过周期性改善流动混合以及通过产生二次流来增加湍流率来提高传热系数。将热量更快导出，而带来更高的散热效率。长期以来，由于金刚石硬度较高，难以加工，一直以来金刚石微流道散热研究进展都较为缓慢，不过目前随着飞秒激光技术的飞速发展，已经能够通过调节激光能量和写入速度，实现更快更方便地在单晶金刚石中加工三维结构，这将在高能数据中心等超高热流密度应用场景中有极大的发展前景。
金刚石膜钝化层
为保护半导体表面免受外界环境（如化学污染或湿气）的侵害，保护功能层不受影响，往往需要在芯片表面覆盖一层致密性好、隔离和绝缘能力强的钝化层。目前钝化层通常是由氮化硅制成，其结构致密、硬度大、介电强度高、且化学稳定性好，几乎不与任何酸类反应，但由于热导率极低，在高功率半导体器件中使用会受到一定的限制。若采用纳米金刚石薄膜替换原有源区的传统钝化层，直接淀积在器件顶部，则可以增强热点顶部的热扩散，对器件表面进行均热，为器件增加一条导热通路，提升器件表面均温性能，散热效率更高。
行业聚焦
响，往往需要在芯片表面覆盖一层致密性好、隔离和绝缘能力强的钝化层。目前钝化层通常是由氮化硅制成，其结构致密、硬度大、介电强度高、且化学稳定性好，几乎不与任何酸类反应，但由于热导率极低，在高功率半导体器件中使用会受到一定的限制。若采用纳米金刚石薄膜替换原有源区的传统钝化层，直接淀积在器件顶部，则可以增强热点顶部的热扩散，对器件表面进行均热，为器件增加一条导热通路，提升器件表面均温性能，散热效率更高。
目前金刚石钝化层通常使用异质外延的方法制备，如MPCVD、HFCVD等，这些方法都需要高温、富氢等离子体的条件，半导体材料会发生严重的刻蚀、分解，且金刚石和GaN等半导体材料之间还存在热膨胀失配的问题，因此导致在半导体器件直接沉积金刚石需要低温条件并且需要耐氢设计。在耐氢保护层表面，金刚石需要均匀高密度形核，同时需要高定向排列，以提升金刚石钝化层整体导热能力。
行业聚焦
04
技术前沿
TECHNOLOGY FRONTIER
技术前沿
来源：科学电池网
钠基电池由于钠的自然丰度更高和成本更低，提供了一条超越锂离子技术的有希望的途径。钠金属作为一种理想的阳极材料出现，拥有高比容量（1166 mAh g−1）和低氧化还原电位（相对于标准氢电极为−2.71 V）。
然而，钠金属阳极面临的挑战比锂阳极更大：高反应性的钠导致电解液持续分解，不稳定的固体电解质界面（SEI）形成，以及无法控制的枝晶生长。这反过来限制了活性钠离子的利用，损害了可逆性和循环稳定性，甚至带来了安全风险。大量的研究工作致力于稳定钠金属阳极，例如创建人工SEI层，开发电解液，修改隔膜，设计多孔宿主和控制成核位点。
然而，在大多数研究中，对钠沉积/剥离性能的有利评估依赖于使用厚阳极（300微米到1毫米的箔材），以及低放电深度（DOD，通常小于30%）。大量的钠可以补偿持续的SEI形成和其他不可逆的钠损失，这导致了人为的性能提升，但在高能量场景中几乎不现实。
此外，在处理高面积容量的钠沉积时，学术界似乎倾向于使用亲钠宿主/种子层的共识方法。这些结构有助于调节沉积，容纳钠沉积，并减少有效电流密度。最近开发的亲钠宿主/种子策略已证明在超过80% DOD的情况下实现了长期耐用性。
然而，一个重要的问题仍然存在：宿主/种子层通常有一个固有的有限容量来容纳沉积金属而不形成枝晶。这个上限容量主要由宿主/种子位点的数量、微观结构和孔隙体积等因素决定。因此，在这些策略中很少报道大面积容量（>10 mAh cm−2）。这一限制无疑成为了宿主/种子材料发展的瓶颈。总的来说，在高DOD（≥80%）下，高面积容量（>10 mAh cm−2）的钠沉积显著加剧了界面反应、界面波动和枝晶生长。毫无疑问，这对整个钠领域来说是一个巨大的障碍。
近日，清华大学深圳国际研究生院康飞宇、翟登云团队重新审视了碳中间层策略，其中碳纳米管膜覆盖在钠阳极上，实现了钠沉积的超高可逆面积容量（在显著的90% DOD下为50 mAh cm−2）和卓越的长期耐久性（在1 mAh cm−2下超过一年，在50 mAh cm−2下超过2500小时）。诚然，中间层策略在许多金属阳极保护案例中似乎是一个反复出现的主题。然而，还没有研究研究这一策略的阈值，特别是在理解在深度放电和超高面积容量（被认为是明显大于10 mAh cm−2）的严苛条件下中间层的行为。通过原位图谱观察，研究人员阐明了中间层需要快速离子存储特性。具体来说，它包括两个不能解耦的电化学特征，即钠离子存储能力和钠库存中快速离子传输。并且这种中间层的行为可以总结为一个快速的“离子转移站”。在对称电池中，实现了一年长期可逆循环和创纪录的高容量50 mAh cm−2（在90%放电深度下），这代表了稳定钠阳极的重大突破。此外，全电池配备了50微米薄金属阳极和高负载Na3V2(PO4)3阴极（12 mg cm−2），在270个循环中提供了稳定的94 mAh g−1容量（94%容量保持率）。该成果以“Stable Cycling of Na Metal Batteries at Ultrahigh Capacity”为题发表在《Advanced Materials》期刊，第一作者是Huwei Wang。
工作要点
本文通过在钠金属阳极表面覆盖碳纳米管（CNT）膜，重新审视了中间层策略，实现了钠金属电池在超高面积容量（50 mAh cm−2）下的稳定循环。原位拉曼图谱揭示了CNT中间层的快速离子存储特性，使得钠离子能够在界面处快速沉积而不受限于容量。在对称电池测试中，这种结构展示了长达一年的稳定循环性能，并且在90%的深度放电条件下，实现了创纪录的高容量。此外，全电池测试中，采用50微米薄的金属阳极和高负载的Na3V2(PO4)3阴极（12 mg cm−2），在270个循环后，仍能保持94%的容量保持率。这些结果表明，通过优化中间层材料，可以显著提高钠金属电池的稳定性和能量密度，为开发高能量密度的钠金属电池提供了新的方向。
创新点
界面Na+行为的系统性理解文章首次系统性地讨论了SMBs中界面Na+的行为，包括Na+迁移、去溶剂化、扩散、成核和沉积，为读者提供了对钠金属阳极界面Na+行为的全面和深入理解。
高能量密度无阳极钠金属电池（AFSMBs）的探讨文章特别强调了AFSMBs的优势和挑战，针对有限的钠源和不可逆的钠损失问题，提出了关键问题和解决方案，为实现高能量密度电池提供了新思路。
先进表征技术的应用文章聚焦了最新的先进表征技术，这些技术为深入理解界面Na+沉积行为和SEI膜的组成信息提供了指导，有助于推动SMBs和AFSMBs的发展。
钠沉积的超高可逆面积容量
技术前沿
然而，一个重要的问题仍然存在：宿主/种子层通常有一个固有的有限容量来容纳沉积金属而不形成枝晶。
这个上限容量主要由宿主/种子位点的数量、微观结构和孔隙体积等因素决定。因此，在这些策略中很少报道大面积容量（>10 mAh cm−2）。这一限制无疑成为了宿主/种子材料发展的瓶颈。
总的来说，在高DOD（≥80%）下，高面积容量（>10 mAh cm−2）的钠沉积显著加剧了界面反应、界面波动和枝晶生长。毫无疑问，这对整个钠领域来说是一个巨大的障碍。
近日，清华大学深圳国际研究生院康飞宇、翟登云团队重新审视了碳中间层策略，其中碳纳米管膜覆盖在钠阳极上，实现了钠沉积的超高可逆面积容量（在显著的90% DOD下为50 mAh cm−2）和卓越的长期耐久性（在1 mAh cm−2下超过一年，在50 mAh cm−2下超过2500小时）。诚然，中间层策略在许多金属阳极保护案例中似乎是一个反复出现的主题。然而，还没有研究研究这一策略的阈值，特别是在理解在深度放电和超高面积容量（被认为是明显大于10 mAh cm−2）的严苛条件下中间层的行为。通过原位图谱观察，研究人员阐明了中间层需要快速离子存储特性。具体来说，它包括两个不能解耦的电化学特征，即钠离子存储能力和钠库存中快速离子传输。并且这种中间层的行为可以总结为一个快速的“离子转移站”。在对称电池中，实现了一年长期可逆循环和创纪录的高容量50 mAh cm−2（在90%放电深度下），这代表了稳定钠阳极的重大突破。此外，全电池配备了50微米薄金属阳极和高负载Na3V2(PO4)3阴极（12 mg cm−2），在270个循环中提供了稳定的94 mAh g−1容量（94%容量保持率）。
该成果以“Stable Cycling of Na Metal Batteries at Ultrahigh Capacity”为题发表在《Advanced Materials》期刊，第一作者是Huwei Wang。
工作要点
本文通过在钠金属阳极表面覆盖碳纳米管（CNT）膜，重新审视了中间层策略，实现了钠金属电池在超高面积容量（50 mAh cm−2）下的稳定循环。原位拉曼图谱揭示了CNT中间层的快速离子存储特性，使得钠离子能够在界面处快速沉积而不受限于容量。在对称电池测试中，这种结构展示了长达一年的稳定循环性能，并且在90%的深度放电条件下，实现了创纪录的高容量。
此外，全电池测试中，采用50微米薄的金属阳极和高负载的Na3V2(PO4)3阴极（12 mg cm−2），在270个循环后，仍能保持94%的容量保持率。这些结果表明，通过优化中间层材料，可以显著提高钠金属电池的稳定性和能量密度，为开发高能量密度的钠金属电池提供了新的方向。
图1：不同策略的比较。a) 在高面积容量沉积下，已建立的宿主/种子策略失败的示意图。b) 本研究开发的中间层策略在高面积容量沉积下的示意图。c) CNT中间层的顶视扫描电子显微镜（SEM）图像。d) 碳中间层自发钠化和相应氧化还原反应的示意图。e) 离子转移站的示意图。
近日，清华大学深圳国际研究生院康飞宇、翟登云团队重新审视了碳中间层策略，其中碳纳米管膜覆盖在钠阳极上，实现了钠沉积的超高可逆面积容量（在显著的90% DOD下为50 mAh cm−2）和卓越的长期耐久性（在1 mAh cm−2下超过一年，在50 mAh cm−2下超过2500小时）。诚然，中间层策略在许多金属阳极保护案例中似乎是一个反复出现的主题。然而，还没有研究研究这一策略的阈值，特别是在理解在深度放电和超高面积容量（被认为是明显大于10 mAh cm−2）的严苛条件下中间层的行为。通过原位图谱观察，研究人员阐明了中间层需要快速离子存储特性。具体来说，它包括两个不能解耦的电化学特征，即钠离子存储能力和钠库存中快速离子传输。并且这种中间层的行为可以总结为一个快速的“离子转移站”。在对称电池中，实现了一年长期可逆循环和创纪录的高容量50 mAh cm−2（在90%放电深度下），这代表了稳定钠阳极的重大突破。此外，全电池配备了50微米薄金属阳极和高负载Na3V2(PO4)3阴极（12 mg cm−2），在270个循环中提供了稳定的94 mAh g−1容量（94%容量保持率）。
技术前沿
清华大学深圳国际研究生院康飞宇、翟登云团队重新审视了碳中间层策略，其中碳纳米管膜覆盖在钠阳极上，实现了钠沉积的超高可逆面积容量（在显著的90% DOD下为50 mAh cm−2）和卓越的长期耐久性（在1 mAh cm−2下超过一年，在50 mAh cm−2下超过2500小时）。
诚然，中间层策略在许多金属阳极保护案例中似乎是一个反复出现的主题。然而，还没有研究研究这一策略的阈值，特别是在理解在深度放电和超高面积容量（被认为是明显大于10 mAh cm−2）的严苛条件下中间层的行为。
通过原位图谱观察，研究人员阐明了中间层需要快速离子存储特性。具体来说，它包括两个不能解耦的电化学特征，即钠离子存储能力和钠库存中快速离子传输。并且这种中间层的行为可以总结为一个快速的“离子转移站”。
在对称电池中，实现了一年长期可逆循环和创纪录的高容量50 mAh cm−2（在90%放电深度下），这代表了稳定钠阳极的重大突破。此外，全电池配备了50微米薄金属阳极和高负载Na3V2(PO4)3阴极（12 mg cm−2），在270个循环中提供了稳定的94 mAh g−1容量（94%容量保持率）。
该成果以“Stable Cycling of Na Metal Batteries at Ultrahigh Capacity”为题发表在《Advanced Materials》期刊，第一作者是Huwei Wang。
工作要点
本文通过在钠金属阳极表面覆盖碳纳米管（CNT）膜，重新审视了中间层策略，实现了钠金属电池在超高面积容量（50 mAh cm−2）下的稳定循环。
原位拉曼图谱揭示了CNT中间层的快速离子存储特性，使得钠离子能够在界面处快速沉积而不受限于容量。
在对称电池测试中，这种结构展示了长达一年的稳定循环性能，并且在90%的深度放电条件下，实现了创纪录的高容量。
此外，全电池测试中，采用50微米薄的金属阳极和高负载的Na3V2(PO4)3阴极（12 mg cm−2），在270个循环后，仍能保持94%的容量保持率。这些结果表明，通过优化中间层材料，可以显著提高钠金属电池的稳定性和能量密度，为开发高能量密度的钠金属电池提供了新的方向。
技术前沿
图2：对称电池的电化学性能。a) 裸对称钠电池（a）和Na|CNT对称电池（b）在1 mA cm−2的固定电流密度和1 mAh cm−2的容量下的电压曲线。插图是拆解电池的内部结构，展示了阳极、阴极和三层隔膜。c) 200小时循环后裸钠电极的顶视SEM图像（c）和9000小时循环后Na|CNT电极的顶视SEM图像（d）。e) Na|CNT对称电池在50 mAh cm−2的超高容量和2 mA cm−2的提高电流密度下的电压曲线。f) Na|CNT对称电池在90%放电深度（DOD）下的电压曲线。g) 不同沉积容量下累积容量的比较，与文献报道的值。h) 完全剥离的电池示意图（放电曲线在（f）中）和两个电极的照片。完全剥离后，所有沉积的钠金属都位于Na/CNT界面处。电解液：1 m NaPF6 diglyme。
技术前沿
图3：与NVP和PB配对的Na||阴极全电池的电化学性能。a) 带有50微米薄钠金属阳极的Na||NVP全电池的示意图。b) 在0.5C的电流密度下，Na||NVP全电池的长期循环稳定性。c) Na||NVP在0.5C（第100个和第250个循环）的恒流充/放电曲线。d) Na||NVP从0.1C到2C的倍率能力。e) 在不同C率下获得的Na||NVP的恒流充/放电曲线。f) 在0.5C的电流密度下，Na||PB电池的长期循环稳定性。g) Na||PB在0.5C（第10个和第300个循环）的恒流充/放电曲线。电解液用于4.3 V截止电压：含50 mm NaNO3的1 M NaPF6 diglyme。
结论本文通过在钠金属阳极上应用碳纳米管（CNT）膜，实现了在超高面积容量（50 mAh cm−2）和高钠利用率（90% DOD）下钠金属电池的稳定无枝晶循环。这一突破超越了当前开发的亲钠宿主/成核层和其他策略的容量限制。通过原位拉曼图谱，研究人员揭示了中间层的“离子转移站”行为和快速离子存储特性。这项研究为稳定高反应性钠金属阳极提供了一个有希望的解决方案，有效地减轻了界面反应并抑制了枝晶生长。尽管如此，鉴于实验室规模条件的限制，进一步研究更薄（10-30微米）的钠金属阳极和更高负载（>3 mAh cm−2）的阴极对于开发商业上可行的高能量密度钠金属电池是必要的。
05
专业评论
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专业评论
光伏电池——TOPCON光伏电池最新提效新思路
来源：超锂氢伏
从BSF到单晶PERC
晶硅电池的主要结构包括PN结、钝化膜及金属化电极等：PN结是光伏电池的心脏，由带负电荷的P型区域和带正电荷的N型区域组成，二者形成的内建电场使电子与空穴定向移动而产生电流；钝化膜的作用在于减少硅片表面的复合损失；金属电极栅线用于汇集电流并向外传导。以PERC电池为例，在P型硅片基底上进行磷掺杂可以形成N型发射区，其与硅片共同构成PN结；电池背面沉积氧化铝与氮化硅膜，共同起到钝化与减少反射的作用；前表面的正银电极与背面的铝背场及背银电极共同构成电池的金属化结构。此外，电池前表面形成的“倒金字塔”陷光结构以及氮化硅膜，都是为了起到减少表面反射的作用。
在PERC电池出现之前，铝背场电池（Aluminium Back Surface Field，Al-BSF）是最早实现产业化的晶硅电池结构，于1973年被首次提出，2016年时市占率超过90%。BSF电池具有工艺流程简单、成本低廉、技术成熟等诸多优点，但由于电池背面的铝背场和硅片衬底全面积接触，造成较为严重的表面复合损失，使得电池效率始终无法突破20%的瓶颈。
PERC（Passivated Emitter and Rear Contact）中文全称钝化发射极和背面接触电池，最早于1989年由澳大利亚新南威尔士大学Martin Green所领导的研究小组提出。起初电池结构采用氧化硅作为钝化膜和减反层，导致技术复杂且成本较高，直到2010年前后，氧化铝（Al2O3）被用作钝化界面层，才使PERC电池正式走向产业化进程。与BSF电池相比，PERC电池的改进主要体现在两方面：一是增加背面氧化铝层作为钝化结构，二是将铝背场与硅片的接触方式由面接触改为线接触（LBSF）。
专业评论
电池结构采用氧化硅作为钝化膜和减反层，导致技术复杂且成本较高，直到2010年前后，氧化铝（Al2O3）被用作钝化界面层，才使PERC电池正式走向产业化进程。与BSF电池相比，PERC电池的改进主要体现在两方面：一是增加背面氧化铝层作为钝化结构，二是将铝背场与硅片的接触方式由面接触改为线接触（LBSF）。
钝化作用的原理包括场效应钝化和化学钝化两种：前者是指在界面处产生一个电场，以同级相斥效应阻止类似极性的载流子靠近从而减少复合；后者是指通过释放游离氢，使晶硅基体内晶格缺陷处的悬空键被饱和从而弱化复合效应。对于P型硅片表面而言，氧化铝是最佳的钝化材料：一方面，氧化铝薄膜本身带负电荷，恰好可在氧化铝与硅晶表面交接处产生高效的场钝化效果；另一方面，氧化铝薄膜在制备过程可提供充足的氢原子，饱和硅表面的悬挂键，起到良好的化学钝化效果。PERC电池在使用氧化铝膜作为钝化层后，电池效率较BSF电池高出1%以上。
在接触方式方面，金属电极与硅片接触会导致接触界面产生大量的少子复合，对转化效率产生负面影响。PERC电池将铝背场与硅基体的面接触改为线接触，通过缩小接触面积来降低复合损失。在电池的前表面，PERC电池还进一步采用选择性发射极（Selcvtive Emitter，SE）技术以降低电阻及复合损失。SE技术是指在金属电极与PN结N型区域接触的位置，通过更高浓度的磷掺杂，在局部形成由同种杂质浓度梯度构成的高低场（N+/N或P+/P），从而提高载流子的有效收集，并起到降低电阻的作用。但是，高浓度掺杂也容易造成更高的表面复合损失，因此仅在局部进行高浓度掺杂就可以很好地平衡金属与半导体接触时电阻损失与复合损失之间的矛盾。产业界于2017年前后逐步完成SE技术的叠加，推动PERC电池的转换效率提升至23.5%左右。
随着PERC电池技术的效率提升及量产工艺的逐步成熟，PERC电池市占率从2017年开始大约以每年20%左右的速度提升，直到2019年实现对BSF电池的反超，2021年市占率达到91%左右。
从P型硅片到N型硅片
在硅片中掺入杂质可以制成P型硅片或N型硅片，二者主要的区别在于掺杂的元素不同：P型硅片中主要掺入硼或镓，少子为电子；N型硅片中主要掺入磷，少子为空穴。与P型硅片相比，以N型硅片为基底的太阳电池在性能方面有诸多优势，包括更高的少子寿命和杂质容忍度、无光致衰减现象、更低的温度系数等。
专业评论
在硅片中掺入杂质可以制成P型硅片或N型硅片，二者主要的区别在于掺杂的元素不同：P型硅片中主要掺入硼或镓，少子为电子；N型硅片中主要掺入磷，少子为空穴。与P型硅片相比，以N型硅片为基底的太阳电池在性能方面有诸多优势，包括更高的少子寿命和杂质容忍度、无光致衰减现象、更低的温度系数等。
过去由于工艺技术不成熟且成本较高，N型硅片的发展受到了限制。但是随着以N型硅片为衬底的新一代电池技术TOPCon和HJT的发展，以及硅片工艺本身的持续进步，N型硅片的市场份额有望持续提升，并逐步实现对P型硅片的替代。
N型电池技术：TOPCon与HJT
TOPCon（Tunnel Oxide Passivated Contact）中文全称隧穿氧化层钝化接触技术，最早于2013年第28届欧洲PVSEC光伏大会上由德国太阳能研究所Fraunhofer提出，该所于2017年在4cm2的电池片上取得25.8%的实验室效率记录。根据Jan Schmidt等人2018年建立的理论模型，TOPCon电池的理论极限效率可达28.7%。TOPCon电池的最大特征在于采用隧穿氧化硅层+掺杂多晶硅层的钝化接触技术。
所谓钝化接触是指，采用超薄介质薄膜将金属电极与半导体隔离，在钝化硅片表面的同时实现载流子隧穿，从而有效降低因金属电极与硅片直接接触造成的复合损失，同时起到“钝化”与“接触”的效果。在TOPCon电池的钝化接触结构中，氧化硅层（SiO2）主要起钝化和隧穿作用；掺杂多晶硅层（poly-Si）一方面可以与N型硅片基底形成N+/N的高低结结构，减少硅基体界面处的复合损失，另一方面也可以为载流子提供良好的传导性能。
除此之外，TOPCon与PERC电池的主要区别还体现为：由于TOPCon电池以N型硅片为衬底，因此PN结的形成方式由PERC电池的磷掺杂改为硼掺杂；由于硼掺杂浓度较低，造成前表面发射极区域的电阻较大，因此电池采用银铝浆制备前表面的金属细栅，使其中的铝原子在烧结环节进入发射区形成P+区域，与硅片本身的P型区域构成高低结，从而起到降低电阻的作用；由于背面的钝化接触结构解决了载流子的传导问题，金属电极不再需要与硅基体接触，因此相较PERC电池省去了制备铝背场+激光开槽的环节；TOPCon电池沿用了PERC电池的钝化膜和减反层结构（氧化铝+氮化硅），但位置由背面移到了前表面。
目前已量产的TOPCon电池仅在背面采取了钝化接触结构，前表面仍然沿用了PERC电池氧化铝+氮化硅的钝化结构，造成一定程度的效率损失。事实上，TOPCon电池要实现28.7%的理论极限效率需要完成双面钝化接触结构，仅背面采用钝化接触结构的理论极限效率值约为27.1%。目前国内厂商取得的TOPCon最高实验室效率记录来自中来股份，其于今年4月在M10尺寸N型电池上获得26.7%的转换效率，打破了晶科能源于2022年12月在182N型电池上实现的26.4%的效率记录。此外，较早涉足TOPCon技术研究的国内头部厂商还包括天合光能、阿特斯、隆基绿能等。
HJT（Heterojunction with Intrinsic Thinfilm）中文全称本征薄膜异质结电池，最早是由日本三洋公司的研究部门于20世纪80年代后期提出，并于1991年以HIT商标申请专利；2011年专利到期后，国内外厂商才逐步开启了有关异质结电池的实验室研究及规模化量产。2021年，隆基公司Wei Long等人根据理论模型测算HJT电池的极限效率为28.5%，与单面钝化接触结构的TOPCon电池相比具有效率优势。PERC和TOPCon电池都是在硅基体（c-Si）上通过掺杂直接形成PN结结构，即P型区域和P型区域都是在同种半导体上形成，称为同质结；而HJT电池的PN结是由N型硅片基底（c-Si）与掺杂的非晶硅薄膜（a-Si）两种半导体材料构成，因此被称作异质结电池。从电池结构来看，HJT电池以N型硅片为衬底，首先在前后表面沉积本征氢化非晶硅（a-Si:H）薄膜作为钝化结构；之后在前表面沉积P型掺杂的氢化非晶硅层，与硅片衬底共同构成PN结，在背面沉积N型掺杂的氢化非晶硅层，与硅片衬底共同构成高低结（N+/N）结构；由于氢化非晶硅的接触电阻较大，因此需要制备金属氧化物层作为透明导电膜（TCO层），起到促进载流子穿过和减少反射（ARC）的作用；最后在金属化环节，由于氢化非晶硅对温度的要求十分苛刻（不超过200°C），因此HJT电池制备需采用低温路线，制备金属电极的浆料也由PERC和TOPCon的高温银浆改为低温银浆。
专业评论
28.7%的理论极限效率需要完成双面钝化接触结构，仅背面采用钝化接触结构的理论极限效率值约为27.1%。目前国内厂商取得的TOPCon最高实验室效率记录来自中来股份，其于今年4月在M10尺寸N型电池上获得26.7%的转换效率，打破了晶科能源于2022年12月在182N型电池上实现的26.4%的效率记录。此外，较早涉足TOPCon技术研究的国内头部厂商还包括天合光能、阿特斯、隆基绿能等。
HJT（Heterojunction with Intrinsic Thinfilm）中文全称本征薄膜异质结电池，最早是由日本三洋公司的研究部门于20世纪80年代后期提出，并于1991年以HIT商标申请专利；2011年专利到期后，国内外厂商才逐步开启了有关异质结电池的实验室研究及规模化量产。2021年，隆基公司Wei Long等人根据理论模型测算HJT电池的极限效率为28.5%，与单面钝化接触结构的TOPCon电池相比具有效率优势。PERC和TOPCon电池都是在硅基体（c-Si）上通过掺杂直接形成PN结结构，即P型区域和P型区域都是在同种半导体上形成，称为同质结；而HJT电池的PN结是由N型硅片基底（c-Si）与掺杂的非晶硅薄膜（a-Si）两种半导体材料构成，因此被称作异质结电池。
从电池结构来看，HJT电池以N型硅片为衬底，首先在前后表面沉积本征氢化非晶硅（a-Si:H）薄膜作为钝化结构；之后在前表面沉积P型掺杂的氢化非晶硅层，与硅片衬底共同构成PN结，在背面沉积N型掺杂的氢化非晶硅层，与硅片衬底共同构成高低结（N+/N）结构；由于氢化非晶硅的接触电阻较大，因此需要制备金属氧化物层作为透明导电膜（TCO层），起到促进载流子穿过和减少反射（ARC）的作用；最后在金属化环节，由于氢化非晶硅对温度的要求十分苛刻（不超过200°C），因此HJT电池制备需采用低温路线，制备金属电极的浆料也由PERC和TOPCon的高温银浆改为低温银浆。
目前国内厂商取得的HJT最高实验室效率记录来自隆基绿能，其于2022年11月研发的微晶技术HJT电池转换效率达到26.81%，打破了迈为股份与sundrive于2022年9月联合开发的M6尺寸无种子层电镀HJT电池26.41%的效率记录，也创下了全球晶硅电池最高的实验室效率记录。此外，国内头部厂商通威股份、阿特斯、晶澳科技、天合光能等均有HJT技术储备，东方日升、华晟新能源、爱康科技、汉能集团等更是大举押注HJT电池路线。
平台型技术：XBC电池
IBC（Interdigitated Back Contact）中文全称叉指状背接触电池，最早由Schwartz和Lammert于1975年提出，其最大特点在于将原本分布在电池前表面和背面的金属电极全部呈叉指状间隔排列在电池背面，相应地，与电极相接触的PN结的P型区、高低结的N+区域也随之一起移动到电池背面并呈叉指状排布。这样做的目的在于避免传统电池结构中正面电极栅线对入射光的遮挡，从而最大限度地利用入射光，减少光学损失；同时，由于不用再考虑遮光的问题，金属栅线可以做得更宽，从而达到降低电阻的效果，PN结中掺杂区域的浓度也可以尽量降低，从而减少复合损失。为了使光生载流子在到达背面的PN结前，尽可能少的被复合掉，因此BC电池一般要求采用更高少子寿命的P型硅片或直接采用N型硅片，以保证更高的载流子收集率。
专业评论
呈叉指状间隔排列在电池背面，相应地，与电极相接触的PN结的P型区、高低结的N+区域也随之一起移动到电池背面并呈叉指状排布。
这样做的目的在于避免传统电池结构中正面电极栅线对入射光的遮挡，从而最大限度地利用入射光，减少光学损失；同时，由于不用再考虑遮光的问题，金属栅线可以做得更宽，从而达到降低电阻的效果，PN结中掺杂区域的浓度也可以尽量降低，从而减少复合损失。为了使光生载流子在到达背面的PN结前，尽可能少的被复合掉，因此BC电池一般要求采用更高少子寿命的P型硅片或直接采用N型硅片，以保证更高的载流子收集率。
再考虑遮光的问题，金属栅线可以做得更宽，从而达到降低电阻的效果，PN结中掺杂区域的浓度也可以尽量降低，从而减少复合损失。为了使光生载流子在到达背面的PN结前，尽可能少的被复合掉，因此BC电池一般要求采用更高少子寿命的P型硅片或直接采用N型硅片，以保证更高的载流子收集率。
经典IBC电池以N型硅片为基底，在前表面进行磷掺杂形成N+/N前场区（FSF），降低表面复合损失；背面分别通过磷掺杂和硼掺杂形成叉指状排列的P+发射极和N+背场（BSF），其中，P+发射极与硅片基底共同构成PN结，N+背场与硅片基底共同构成N+/N高低结；接着在前后表面均采用氧化硅与氮化硅叠层膜作为钝化层；最后对准电池背面的P+及N+区域分别制备正负电极。
根据相关文献研究，P+发射极和N+背场的宽度以及二者之间间隔的宽度会对电池性能造成较大影响，一般而言N+背场和间隔宽度都应该尽量窄小，相应提高了制备工艺的难度。
由于IBC电池采取了与TOPCon、HJT等完全不同的提效思路，不仅能够发挥自身的优势，还能与其他电池技术进行兼容，也被称作BC电池或XBC电池；理论上，BC结构可将电池的转换效率提升0.6-0.7%，因此作为一种具备高成长潜力的平台型技术，有望成为下一代主流技术路线。具体而言：
与TOPCon路线结合形成TBC电池：以N型硅片为衬底，前表面通过磷掺杂形成N+前表面场，沉积氧化铝+氮化硅作为钝化层和减反层；背面沉积隧穿氧化硅层，制作间隔排列的P型掺杂多晶硅层和N型掺杂多晶硅层，最后在其上沉积氮化硅钝化层，并对准P+和N+区域开孔并制作正负电极；隆基公司以P型硅片为基底研发的HPBC电池，在结构上吸收了IBC、PERC与TOPCon电池的特征，与TBC电池类似，主要区别在于将前表面的磷掺杂改为硼掺杂。
与HJT路线结合形成HBC电池：以N型硅片为衬底，在前表面沉积氢化非晶硅薄膜作为钝化层，采用氮化硅减反层取代透明导电膜；在背面沉积氢化非晶硅薄膜作为钝化层，制作间隔排列的P型掺杂非晶硅层和N型掺杂非晶硅层，最后在其上沉积透明导电薄膜，并对准P+和N+区域制作正负电极。
美国公司Sunpower是IBC电池的领军者和开拓者，其在2015年推出的第三代IBC电池已经可以实现25%的量产效率，分拆子公司Maxeon拟推出的第七代产品，结合了TOPCon电池的钝化接触结构，量产效率预计可达26%以上，相较同时期主流的PERC电池领先2-3个百分点，较TOPCon、HJT等N型电池技术也高出1个百分点左右。目前BC电池实验室效率最高记录为日本公司Kaneka于2017年采用HBC路线取得的26.7%；国内厂商方面，隆基绿能及爱旭股份均已实现量产，隆基绿能HPBC产品量产效率可达25.3%，爱旭股份ABC产品（路线暂未公开）量产效率可达26.5%。除了在效率方面的优势，BC电池由于正面完全没有栅线遮挡，外形更加美观，若将电池边框也改为黑色材料，可得到全黑组件产品。但是，背面栅线的结构也一定程度上使BC电池牺牲了部分的双面性，无法达到与双面电池同等的吸收地面反射光并增加发电量的效果。
专业评论
杂改为硼掺杂。
与HJT路线结合形成HBC电池：以N型硅片为衬底，在前表面沉积氢化非晶硅薄膜作为钝化层，采用氮化硅减反层取代透明导电膜；在背面沉积氢化非晶硅薄膜作为钝化层，制作间隔排列的P型掺杂非晶硅层和N型掺杂非晶硅层，最后在其上沉积透明导电薄膜，并对准P+和N+区域制作正负电极。
美国公司Sunpower是IBC电池的领军者和开拓者，其在2015年推出的第三代IBC电池已经可以实现25%的量产效率，分拆子公司Maxeon拟推出的第七代产品，结合了TOPCon电池的钝化接触结构，量产效率预计可达26%以上，相较同时期主流的PERC电池领先2-3个百分点，较TOPCon、HJT等N型电池技术也高出1个百分点左右。
目前BC电池实验室效率最高记录为日本公司Kaneka于2017年采用HBC路线取得的26.7%；国内厂商方面，隆基绿能及爱旭股份均已实现量产，隆基绿能HPBC产品量产效率可达25.3%，爱旭股份ABC产品（路线暂未公开）量产效率可达26.5%。
除了在效率方面的优势，BC电池由于正面完全没有栅线遮挡，外形更加美观，若将电池边框也改为黑色材料，可得到全黑组件产品。但是，背面栅线的结构也一定程度上使BC电池牺牲了部分的双面性，无法达到与双面电池同等的吸收地面反射光并增加发电量的效果。
会展信息
2024北方清洁能源博览会
会议时间：2024年10月10日-12日
会议地点：长春东北亚国际博览中心
主办单位：中国国际商会长春商会 吉林省风能太阳能学会
会议概况： “双碳”目标下，清洁能源被视为应对气候危机的核心方案及经济复苏的绿色引擎。中国作为清洁能源生产和绿色投资大国，全国各省积极推进能源转型战略，吉林省作为风光大省，具备丰富的清洁能源资源和较为完整的产业基础，依托各地区资源禀赋、产业结构和特色优势，构建 “三区多园一高地”的清洁能源产业发展总体格局。吉林省在新能源资源开发、科技装备制造、综合利用等领域已经取得一系列进展。2024年吉林省把清洁能源发展作为“六新产业”之首，逐步推进“陆上风光三峡”“山水蓄能三峡”“氢动吉林”等产业布局。为推动北方清洁能源产业的高质量发展，助力清洁能源企业布局北方市场与东北亚地区国家资源，计划于2024年10月10日在长春市举办“2024北方清洁能源博览会”。
联系方式：
联 系 人：成经理 电 话：18584322015
会展信息
EXHIBITION INFORMATION
会议直达：2024北方清洁能源博览会
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