PERC電池的前生今世

　　2018年5月上旬，通威太陽(yáng)能自主研發(fā)出了超420W的高效疊瓦組件，其72片版型組件最高發(fā)電輸出功率達(dá)421.9W，破PERC組件世界紀(jì)錄，并獲得成都國(guó)家光伏產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心測(cè)試驗(yàn)證，組件轉(zhuǎn)換效率可達(dá)20.7%，完全滿(mǎn)足并大幅超過(guò)“技術(shù)領(lǐng)跑者”技術(shù)門(mén)檻限制。

　　通威太陽(yáng)能雙面PERC疊瓦組件功率可達(dá)460W。同時(shí)，組件順利通過(guò)IEC 61215 & IEC 61730新標(biāo)準(zhǔn)的所有穩(wěn)定性和可靠性測(cè)試，獲得T?V NORD 頒發(fā)的疊瓦組件IEC 61215 & IEC 61730新標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證證書(shū)。

　　每一次技術(shù)研發(fā)都能帶給人們驚喜，這則消息更多讓人看到光伏產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展帶來(lái)輝煌前景 。技術(shù)永遠(yuǎn)是第一生產(chǎn)力，技術(shù)的提升意味著產(chǎn)品性能更高，也代表了未來(lái)技術(shù)領(lǐng)域的走向，我們不妨回顧下光伏技術(shù)領(lǐng)域的林林總總，科普下光伏PERC技術(shù)的前生今世……

　　何為PERC技術(shù)

　　PERC技術(shù)：采用Al2O3膜對(duì)背表面進(jìn)行鈍化，可以有效的降低背表面復(fù)合，提高開(kāi)路電壓，增加背表面反射，提高短路電流，從而提高電池效率。

　　在P型單晶硅上可以實(shí)現(xiàn)1%的效率提升，而多晶硅上可以實(shí)現(xiàn)0.6%的效率提升。PERC電池由于其工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，成本增加較少，是目前和未來(lái)的主流量產(chǎn)工在P型單晶硅上可以實(shí)現(xiàn)1%的效率提升，而多晶硅上可以實(shí)現(xiàn)0.6%的效率提升。PERC電池由于其工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，成本增加較少，是目前和未來(lái)的主流量產(chǎn)工藝。

　　PERC電池的優(yōu)勢(shì)

　　1）高光電轉(zhuǎn)化效率，可降低系統(tǒng)的BOS成本。

　　2）低衰減，可保證項(xiàng)目發(fā)電量。

　　3）機(jī)械性能并不差，隱裂不會(huì)明顯增加。

　　4）高發(fā)電量，可提高項(xiàng)目的收益。

　　目前幾類(lèi)PERC技術(shù)單晶P型和N型

　　制造工藝有所區(qū)別，都是不同的技術(shù)路線(xiàn)，P型是比較成熟的工藝，優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格較低，N型是最新的技術(shù)路線(xiàn)，優(yōu)點(diǎn)是效率較高、壽命更長(zhǎng)。

　　目前P型晶硅電池占據(jù)晶硅電池市場(chǎng)的絕對(duì)份額。N型單晶硅較常規(guī)的P型單晶硅具有少子壽命高、光致衰減小等優(yōu)點(diǎn)，具有更大的效率提升空間。

　　P型電池的PERC技術(shù)

　　PERC技術(shù)在單晶電池方面體現(xiàn)了更好的溢價(jià)優(yōu)勢(shì)和發(fā)展空間。PERC技術(shù)使單晶電池的轉(zhuǎn)換效率提升高出1個(gè)百分點(diǎn)，而多晶電池僅為0.5個(gè)百分點(diǎn)。從溢價(jià)角度看，PERC技術(shù)對(duì)于單晶電池的收益更為明顯，多晶電池的溢價(jià)基本被新增設(shè)備的折舊所抵消。

　　N型電池的PERT技術(shù)

　　PERT電池是發(fā)射結(jié)鈍化全背場(chǎng)擴(kuò)散電池，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是背表面擴(kuò)散全覆蓋以降低電池的背面接觸電阻和復(fù)合速率。背面全背場(chǎng)擴(kuò)散可以通過(guò)不同的工藝方式實(shí)現(xiàn)，主要包括管式擴(kuò)散，外延生長(zhǎng)法，離子注入法等。

　　N型電池的雙面發(fā)電技術(shù)

　　與常規(guī)p型電池不同，n型電池正反兩面均有鈍化膜覆蓋，金屬化由絲網(wǎng)印刷完成，由于正反面柵線(xiàn)結(jié)構(gòu)都是常規(guī)的H-型，因此電池不僅正面可吸收光，其背表面也能吸收入射光從而產(chǎn)生額外電力。最高功率輸出性能提高10%-15%。

　　目前英利熊貓雙面發(fā)電組件，最高輸出功率可達(dá)330W

　　僅2016年-2017年1年左右，PERC組件的效率提升潛力已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出行業(yè)最初的預(yù)期。基于上述4個(gè)主要原因，PERC組件已經(jīng)成為“領(lǐng)跑者”項(xiàng)目中的標(biāo)配，也是未來(lái)幾年的主流技術(shù)，將加速平價(jià)上網(wǎng)的來(lái)臨并實(shí)現(xiàn)土地的最高效利用。

　　哪些企業(yè)在主攻PERC電池技術(shù)？

　　目前天合、樂(lè)葉等組件企業(yè)一直在主攻P型電池技術(shù)制造組件。英利、晶澳等組件企業(yè)在主攻N型電池工藝技術(shù)。

　　追蹤PERC電池的前生今世

　　PERC電池（Passivated Emitterand Rear Cell）最早起源于上世紀(jì)八十年代，1989年由澳洲新南威爾士大學(xué)的MartinGreen研究組在A(yíng)ppliedPhysicsLetter首次正式報(bào)道了PERC電池結(jié)構(gòu)，當(dāng)時(shí)達(dá)到22.8%的實(shí)驗(yàn)室電池效率。

　　1999年驗(yàn)室研究的PERL電池創(chuàng)造了轉(zhuǎn)換效率25%的世界紀(jì)錄。采用了光刻、蒸鍍、熱氧鈍化、電鍍等技術(shù)。

　　2006年用于對(duì)P型PERC電池的背面的鈍化的AlOx介質(zhì)膜的鈍化作用引起大家重視，PERC技術(shù)開(kāi)始逐步走向產(chǎn)業(yè)化。

　　2013年前后，開(kāi)始有廠(chǎng)家導(dǎo)入PERC電池生產(chǎn)線(xiàn)，近幾年P(guān)ERC電池越來(lái)越引起行業(yè)重視，產(chǎn)能獲得快速擴(kuò)張。

　　2017年全球預(yù)計(jì)新增產(chǎn)能6.5GW，從現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)電池線(xiàn)升級(jí)2.5GW，預(yù)計(jì)至2017年底，全球PERC電池產(chǎn)能將達(dá)到20GW。

　　值得一提的是，2017年將可能是PERC電池與常規(guī)電池的市場(chǎng)份額的轉(zhuǎn)折性的一年。隨著PERC電池產(chǎn)能的擴(kuò)張，常規(guī)電池的市場(chǎng)份額將逐步下降。

　　目前發(fā)展趨勢(shì)

　　目前，全球80%的組件為多晶組件市場(chǎng)，其性?xún)r(jià)比高，性能穩(wěn)定，衰減率低。但是隨著單晶組件的成本降低，以及P型和N型電池技術(shù)路線(xiàn)的不斷深化，單晶組件在市場(chǎng)上的比重逐漸增加。

　　天合光能量產(chǎn)正面21.15%、背面12.27%的雙面效率。隆基樂(lè)葉報(bào)道了正面300W背面225W的組件功率。

　　1）PERC技術(shù)的發(fā)展超過(guò)了預(yù)期，單晶電池產(chǎn)業(yè)化效率達(dá)到21.5%，多晶PERC電池產(chǎn)業(yè)化效率在疊加黑硅技術(shù)后已經(jīng)達(dá)到20%以上，有望在明年實(shí)現(xiàn)21%的多晶PERC電池效率?！　『统Ｒ?guī)電池比較，PERC電池表現(xiàn)出了良好的效率優(yōu)勢(shì)，比常規(guī)電池產(chǎn)業(yè)化效率可提高1-1.5%個(gè)效率絕對(duì)值。和高效PERT、HJT等技術(shù)相比，PERC電池產(chǎn)業(yè)化效率接近，但具有更好的成本優(yōu)勢(shì)。

　　4）PERC雙面電池的出現(xiàn)再次提升了PERC電池的競(jìng)爭(zhēng)力。目前雙面PERC電池的雙面率在75%左右，且制造成本較低，雙面PERC電池不僅拓寬了PERC電池的應(yīng)用場(chǎng)景，而且可獲得更高的發(fā)電增益。大量PERC雙面組件發(fā)電項(xiàng)目的發(fā)電量被收集與對(duì)比，在不同發(fā)電季節(jié)、不同氣候區(qū)下，不同背墊面的情況下，報(bào)道了5—46%（含跟蹤）的發(fā)電增益。

　　PERC電池潛力分析

　　PERC電池還有很大的效率提升空間。今后發(fā)射極、背面鋁背場(chǎng)、主柵、硅片質(zhì)量等還有優(yōu)化空間。預(yù)計(jì)即使沒(méi)有重要的突破性技術(shù)，2025年左右，單晶PERC電池可實(shí)現(xiàn)高達(dá)24%的轉(zhuǎn)換效率，產(chǎn)線(xiàn)達(dá)到23%，意味著從現(xiàn)在到2025年，每年將有0.4%左右個(gè)絕對(duì)值的效率提升，同時(shí)隨著PERC電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大和技術(shù)優(yōu)化，預(yù)計(jì)至2025年成本也將降低至目前的一半。

　　1）PERC技術(shù)的發(fā)展超過(guò)了預(yù)期，給其他種類(lèi)晶硅電池技術(shù)帶來(lái)很大沖擊。單晶電池產(chǎn)業(yè)化效率達(dá)到21.5%，多晶PERC電池產(chǎn)業(yè)化效率在疊加黑硅技術(shù)后已經(jīng)達(dá)到20%以上，有望在明年實(shí)現(xiàn)21%的多晶PERC電池效率。同時(shí)PERC電池具有成本優(yōu)勢(shì)，其成本和常規(guī)電池成本接近。

　　和常規(guī)電池比較，PERC電池表現(xiàn)出了良好的效率優(yōu)勢(shì)，比常規(guī)電池產(chǎn)業(yè)化效率可提高1-1.5%個(gè)效率絕對(duì)值。

　　和高效PERT、HJT等技術(shù)相比，PERC電池產(chǎn)業(yè)化效率接近，但具有更好的成本優(yōu)勢(shì)。

　　2）PERC電池的單晶多晶之分，更大程度上是高質(zhì)量硅片和低質(zhì)量硅片之爭(zhēng)。為提高電池轉(zhuǎn)換效率，無(wú)論是PERC、PERT、PERL還是HJT、IBC電池技術(shù)，都越來(lái)越重視電池表面的鈍化。隨著鈍化質(zhì)量的不斷改進(jìn)，硅片體內(nèi)的復(fù)合缺陷的影響將愈加明顯，硅片質(zhì)量對(duì)電池效率的影響也就愈大。無(wú)論單晶硅還是多晶硅，未來(lái)不斷改善拉晶/鑄錠工藝，提高硅片質(zhì)量，制造出高質(zhì)量單晶硅片及高質(zhì)量多晶硅片，將是PERC及其他高效電池的發(fā)展方向。

　　3）青海、大同等實(shí)證基地中的戶(hù)外測(cè)試結(jié)果表明單晶PERC電池具有一定的發(fā)電優(yōu)勢(shì)，具有更好的單位發(fā)電量（kwh/kw）。陽(yáng)光輻照度、入射角、溫度、風(fēng)速是組件發(fā)電量測(cè)試的關(guān)鍵環(huán)境參數(shù)。不同電池的戶(hù)外發(fā)電性能比較與分析仍在進(jìn)行中。

　　4）PERC雙面電池的出現(xiàn)再次提升了PERC電池的競(jìng)爭(zhēng)力。目前雙面PERC電池的雙面率在75%左右，且制造成本較低，雙面PERC電池不僅拓寬了PERC電池的應(yīng)用場(chǎng)景，而且可獲得更高的發(fā)電增益。大量PERC雙面組件發(fā)電項(xiàng)目的發(fā)電量被收集與對(duì)比，在不同發(fā)電季節(jié)、不同氣候區(qū)下，不同背墊面的情況下，報(bào)道了5—46%（含跟蹤）的發(fā)電增益。