摘要：

　　1、PERC技术的发展超过影响五金制品市场需求的关键因素了预期影响五金制品市场需求的关键因素，给其他种类晶硅电池技术带来很大冲击。

　　2、PERC电池的单晶多晶之分，更大程度上是高质量硅片和低质量硅片之争。

　　3、青海、大同等实证基地中的户外测试结果表明单晶PERC电池具有一定的发电优势，具有更好的单位发电量（kwh/kw）。

　　4、PERC双面电池的出现再次提升了PERC电池的竞争力。

　　PERC电池发展历程

　　PERC电池（Passivated Emitter and Rear Cell）最早起源于上世纪八十年代，1989年由澳洲新南威尔士大学的Martin Green研究组在Applied Physics Letter首次正式报道了PERC电池结构，当时达到22.8%的实验室电池效率。到了1999年其实验室研究的PERL电池创造了转换效率25%的世界纪录。PERC电池的实验室制备，采用了光刻、蒸镀、热氧钝化、电镀等技术。PERC电池与常规电池最大的区别在背表面介质膜钝化，采用局域金属接触，大大降低被表面复合速度，同时提升了背表面的光反射。

　　2006年用于对P型PERC电池的背面的钝化的AlOx介质膜的钝化作用引起大家重视，使得PERC电池的产业化成为可能。随后随着沉积AlOx产业化制备技术和设备的成熟，加上激光技术的引入yy易游体育，PERC技术开始逐步走向产业化。2013年前后，开始有厂家导入PERC电池生产线，近几年PERC电池越来越引起行业重视，产能获得快速扩张。2017年全球预计新增产能6.5GW，从现有标准电池线升级2.5GW，预计至2017年底，全球PERC电池产能将达到20GW。

　　值得一提的是，2017年将可能是PERC电池与常规电池的市场份额的转折性的一年。随着PERC电池产能的扩张，常规电池的市场份额将逐步下降。

　　PERC电池效率

　　在短短几年中，PERC电池大面积可量产效率持续攀升，单晶PERC电池产线效率普遍达到21-21.5%，多晶达到20-20.5%左右。工业化大面积单晶PERC和多晶PERC电池的最高转换效率分别达到22.6%（我国常州天合）和21.63%（我国晶科）。

图1 全球电池产能预测

　　引自：中国可再生能源学会光伏专委会第十期微讲堂

　　PERC电池的技术竞争力吸引了整个产业界的关注，产业化设备、关键材料都在加速开发中。Meyer Burger公司采用PECVD法制备AlOx膜的沉积设备，报道了一种新的正表面氮化硅膜与背面氮化硅与AlOx膜集成在一起的3 in 1设备，AlOx工艺腔 4对微波源，2对朝上镀膜，2对朝下镀膜，SiN工艺腔1，6对微波源，朝下镀膜影响五金制品市场需求的关键因素；SiN工艺腔2，6对微波源，朝上镀SIN工艺腔1、2之间无隔离缓冲腔体，可一次完成正面朝上或正面朝下PERC电池3层镀膜。新设备减少了硅片上下片次数，提高生产效率。理想能源开发出原子层沉积（ALD）法的AlOx膜沉积设备，采用托盘方式传输电池硅片，与其他供应商采用的硅片直接传输方式相比，可以将碎片率降到最低影响五金制品市场需求的关键因素；同时最大程度减少由于碎片造成的停机时间。杜邦等公司开发出针对高效 PERC 电池的整合金属化解决方案将促进 PERC 市场快速发展，包括新一代PERC正面银浆PV20X、PV56x系列背面银浆、PV36x系列背面铝浆等，可满足PERC电池低温烧结的需要。武汉帝尔公司积极开发激光在PERC电池中的应用设备，包括激光消融、激光掺杂、激光退火等，如激光掺杂磷技术，以扩散后的PSG层为磷源，利用激光可选择性加热的特性，在电池正表面电极位置进行磷的二次掺杂，形成选择性重掺的n++层。

　　双面PERC技术

图2 单面PERC电池结构

图3 双面PERC电池结构

　　引自：中国可再生能源学会光伏专委会第十期微讲堂

　　通过少量技术改变，在基本不增加成本的基础上，PERC电池可实现双面发电。双面PERC成为行业新热点。其优势包括：可双面发电、双玻封装高可靠性、降低铝浆用量、弯折率降低、与现有PERC生产线兼容、可采用单晶硅或多晶硅作为基体，成本优势显著。缺点是工艺要求特殊、背面印刷精度较单面PERC电池的要求略高、对铝浆有更高的要求。

　　天合报道了量产正面21.15%、背面12.27%的双面效率。乐叶报道了正面300W背面225W的组件功率。双面PERC发电还可带来额外增益。大量PERC双面组件发电项目的发电量被收集与对比，在不同发电季节、不同气候区下，不同背垫面的情况下，报道了5—46%（含跟踪）的发电增益。

表1 隆基乐叶双面PERC电池效率及功率

　　引自：中国可再生能源学会光伏专委会第十期微讲堂

　　PERC电池发电性能

　　PERC电池的发电性能是表征PERC电池竞争力的另一重要因素。在青海、海南、吐鲁番等不同的实证基地进行不同电池户外发电性能的对比分析，选用的组件类型包含常规单晶硅、常规多晶硅、单晶PERC、多晶PERC等，发现单晶PERC技术更高的单位发电特性（kwh/kw），大同基地报道了PERC单晶多发电2.61%的发电增益，青海实证基地在一个月的采集数据中发现单晶PERC发电量最高（22.69 kwh/kw），单晶常规电池次之（22.26 kwh/kw），多晶常规电池再次之（22.20 kwh/kw），多晶PERC电池与多晶常规电池接近，似乎更低（21.97 kwh/kw）。需要指出的是，目前户外实测数据收集时间较短，更深入的研究还需要更长时间的发电性能数据收集与对比分析。

　　PERC电池的光致衰减

　　虽然P型晶体硅电池普遍有光致衰减作用，但PERC电池相较其他晶体硅电池更高的衰减，尤其是多晶PERC电池，较多晶常规电池的光致衰减高6~10%。单晶PERC电池的衰减主要与B-O缺陷对有关，通过降低硅片中的氧含量，采用掺Ga代替掺B可有效控制光致衰减。而多晶PERC的光致衰减还未研究清楚。目前的研究认为多晶PERC电池的衰减与表面钝化无关，与注入浓度有关，与热历史有关，经长期辐照可恢复。Q-Cell和Solar World分别宣称有未公开的多晶硅PERC电池的衰减解决方案。我国的光伏企业也相继推出了针对单多晶PERC电池的抑制衰减的工艺和设备。研究认为使用低温浆料，采用吸杂、高温退火及激光快速退火等手段可以抑制衰减。导致衰减的因素仍在研究中，除常规B-O对原因外，还有仍在研究中的未知因素，可能与多晶硅中更高的金属杂质含量有关。

图4 吸杂对多晶PERC衰减的作用

　　引自：中国可再生能源学会光伏专委会第十期微讲堂

图5 退火对PERC电池光衰的作用

　　引自：中国可再生能源学会光伏专委会第十期微讲堂

　　总体来说：单晶PERC电池的衰减高于单晶常规电池，其原因主要是由于B-O对导致的，目前已经通过光照退火成功抑制。多晶PERC电池的衰减表现的与温度相关，其原因仍不明朗，但是似乎与多晶硅中过多的金属离子有关。目前已经找到抑制LeTID的途径，包括高温、高光强辐照，以及电注入等技术工艺。但是其大规模应用还具有挑战性。PERC电池对硅片质量提出了更高的要求，多晶硅在这种电池中目前处于劣势状态。

　　PERC电池潜力分析

　　PERC电池还有很大的效率提升空间。今后发射极、背面铝背场、主栅、硅片质量等还有优化空间。预计即使没有重要的突破性技术，2025年左右，单晶PERC电池可实现高达24%的转换效率，产线达到23%，意味着从现在到2025年，每年将有0.4%左右个绝对值的效率提升，同时随着PERC电池产业规模的扩大和技术优化，预计至2025年成本也将降低至目前的一半。

　　引自：中国可再生能源学会光伏专委会第十期微讲堂

　　结语

　　1）PERC技术的发展超过了预期，给其他种类晶硅电池技术带来很大冲击。单晶电池产业化效率达到21.5%，多晶PERC电池产业化效率在叠加黑硅技术后已经达到20%以上，有望在明年实现21%的多晶PERC电池效率。同时PERC电池具有成本优势，其成本和常规电池成本接近。

和常规电池比较，PERC电池表现出了良好的效率优势，比常规电池产业化效率可提高1-1.5%个效率绝对值。

和高效PERT、HJT等技术相比，PERC电池产业化效率接近，但具有更好的成本优势。

　　2）PERC电池的单晶多晶之分，更大程度上是高质量硅片和低质量硅片之争。为提高电池转换效率，无论是PERCyy易游体育、PERT、PERL还是HJT、IBC电池技术，都越来越重视电池表面的钝化。随着钝化质量的不断改进，硅片体内的复合缺陷的影响将愈加明显，硅片质量对电池效率的影响也就愈大。无论单晶硅还是多晶硅，未来不断改善拉晶/铸锭工艺，提高硅片质量，制造出高质量单晶硅片及高质量多晶硅片，将是PERC及其他高效电池的发展方向。

　　3）青海、大同等实证基地中的户外测试结果表明单晶PERC电池具有一定的发电优势，具有更好的单位发电量（kwh/kw）。阳光辐照度、入射角、温度、风速是组件发电量测试的关键环境参数。不同电池的户外发电性能比较与分析仍在进行中。

　　4）PERC双面电池的出现再次提升了PERC电池的竞争力。目前双面PERC电池的双面率在75%左右，且制造成本较低，双面PERC电池不仅拓宽了PERC电池的应用场景，而且可获得更高的发电增益。大量PERC双面组件发电项目的发电量被收集与对比，在不同发电季节、不同气候区下，不同背垫面的情况下，报道了5—46%（含跟踪）的发电增益。

　　来源：中国光伏专委会

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