光伏PERC电池的过去、现在和未来

来源:发布时间:2017-07-29 09:14:59

PERC电池发展历程

PERC电池(Passivated Emitterand 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MartinGreen研究组在AppliedPhysicsLetter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,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

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。MeyerBurger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3in1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;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;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


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

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(22.69kwh/kw),单晶常规电池次之(22.26kwh/kw),多晶常规电池再次之(22.20kwh/kw),多晶PERC电池与多晶常规电池接近,似乎更低(21.97kwh/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SolarWorld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

图5退火对PERC电池光衰的作用

下一页>  

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。

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PERC、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。

责任编辑:solar_robot
索比光伏网&碳索光伏版权声明:

本站标注来源为“索比光伏网”、“碳索光伏"、"索比咨询”的内容,均属www.solarbe.com合法享有版权或已获授权的内容。未经书面许可,任何单位或个人不得以转载、复制、传播等方式使用。

经授权使用者,请严格在授权范围内使用,并在显著位置标注来源,未经允许不得修改内容。违规者将依据《著作权法》追究法律责任,本站保留进一步追偿权利。谢谢支持与配合!

推荐新闻
中国太阳能电池板出口在2026年8月下降39%来源:IDN 发布时间:2026-09-20 09:39:39

2026年8月,中国太阳能电池和电池板出口量同比下降39%,至84万吨;出口额达22.5亿美元,同比下降23.1%;出口数量约为9.249亿块,同比减少37.8%。尽管环比微增(较7月的83万吨略有上升),但这是在政府取消出口退税优惠政策后连续第四个月出现同比下降。作为全球最大的太阳能电池及组件生产国,中国此次出口持续下滑反映出政策调整对行业外贸格局的显著影响——出口激励弱化正推动出口节奏放缓、贸易结构面临重塑。数据源自中国海关统计,经路透社报道确认。

Alpex Solar在印度投产2.2GW TOPCon 电池厂来源:光伏情报处 发布时间:2026-09-20 09:32:30

Alpex Solar在印度北方邦马图拉正式投产一座2.2GW G12R TOPCon太阳能电池工厂,标志着其后向一体化战略的关键落地。该厂旨在增强本土电池产能,提升对印度市场的供应保障能力,并支撑公司覆盖光伏电池、组件、太阳能水泵、铝边框及EPC工程的垂直一体化业务布局。公司已在北方邦和中央邦建成多个生产基地,具备TOPCon、双面、单晶PERC及半片等多种技术路线的组件量产能力。为支持扩张,Alpex Solar已获印度本土工业机构21.5亿卢比(约2590万美元)投资,并于去年12月通过发行年利率14.75%的不可转换债券再融资12.5亿卢比(约1380万美元)。此举亦呼应印度ALMM清单中持续增长的电池产能备案趋势——截至2026年8月,全国备案电池总产能达35468MW。

SEG在美国开启HJT组件生产来源:光伏情报处 发布时间:2026-09-20 09:28:02

美国光伏制造商SEG Solar于2026年9月15日在休斯顿大都会区的汤姆博尔一号工厂成功下线首批异质结(HJT)光伏组件,正式开启HJT高效组件的规模化商业生产。此举使该公司在北美的HJT组件总产能达6吉瓦,并推动其美国本土总产能将于2027年提升至10.6吉瓦。HJT技术凭借优异的双面发电能力、更低温度系数和更小衰减率,可显著提升电站全生命周期发电量与经济性。新工厂采用全流程数字化管理、AI视觉质检及智能排产系统,保障高可靠性与高效率。SEG还规划2028年建成本土光伏电池片产线,实现从硅锭到组件的全产业链垂直整合,以强化供应链自主性,加速HJT技术在美国市场的普及应用。(199字)

推进多场景试点应用!《江苏省推进钙钛矿光伏电池试点应用实施方案》发布来源:江苏省发改委 发布时间:2026-09-20 09:09:30

江苏省于2026年9月14日印发《推进钙钛矿光伏电池试点应用实施方案》,明确以多场景验证为路径,加快钙钛矿光伏技术工程化落地。方案提出到2030年,建成一批技术先进、效益显著的试点项目,形成全国领先的创新与应用试点体系。重点布局五大应用场景:“钙钛矿光伏+交通设施”,推动铁路、公路、港口及车载光伏应用;“+建筑”,推广光伏瓦、幕墙等BIPV产品;“+矿区”,结合生态修复实现能源开发与环境治理协同;“+海上风光同场”,开展高盐雾、高湿热环境实证;以及“+其他”,拓展至零碳园区、农(渔)光互补、可穿戴设备和航空航天等领域。配套强化项目试点、政策激励、市场消纳与标准认证四大支撑举措,全面助力钙钛矿光伏产业化与绿色低碳发展。(198字)

1GW太阳能电池大单落地来源:索比光伏网 发布时间:2026-09-20 09:03:16

印度光伏企业Vikram Solar与Avaada Electro签署1GW太阳能电池供货协议,采购符合印度ALMM清单要求的n型G12R TOPCon半片电池,供货自2026年9月起,合同金额约125亿印度卢比(1.5亿美元)。该订单旨在满足印度DCR(本土制造含量)政策下组件生产的电池供应需求,增强Vikram Solar供应链稳定性。Avaada Electro将于2026年7月正式列入ALMM清单。目前,Vikram Solar正加速垂直一体化布局:其6GW电池工厂已投产,7月组件车间投运,2026年1月完成组件向G12R规格切换,4月全球组件累计出货超10GW;规划至2027财年末实现9GW电池产能,并持续推进硅锭、硅片扩产及9GW高效制造基地建设,预计2027财年第四季度投产。

全球钙钛矿竞速,晶灵以唯一材料合作方进入澳洲国家级项目!来源:投稿 发布时间:2026-09-18 14:45:50

钙钛矿-晶硅叠层电池产业化加速,晶灵科技作为唯一中国材料方参与澳大利亚630万澳元国际攻关项目。其高纯度微晶材料已量产供货,多项技术创世界纪录,并布局太空光伏、BIPV等前沿场景,推动钙钛矿材料自主可控与全球验证。

Midsummer进军印尼,首期拟建20MW薄膜电池产能来源:TaiyangNews 发布时间:2026-09-18 08:52:15

瑞典光伏技术公司Midsummer AB在搁置瑞典本土200MW薄膜电池工厂计划后,转而与印尼企业PT Metalogika Rekayasa Sistem签署具有约束力的合作框架协议,拟在印尼设立合资制造企业,专注轻质柔性薄膜光伏电池及组件生产。项目首期规划年产能20MW,待调试运营稳定后,将分阶段扩建至200MW,并视市场需求、融资落实及审批进展,进一步拓展至GW级规模。Midsummer将持少数股权,负责提供核心生产设备(如DUO系统)及技术服务;Metalogika则依托本地产业能力推动落地。该合作旨在支持印尼光伏发展目标,初期供应本土市场,后期辐射东南亚及其他地区。与此同时,Midsummer正同步推进在泰国与萨博集团的建厂可行性研究,并持续加强意大利业务布局。

安徽怀远县关于做好分布式光伏发电项目清理的通知来源:怀远县发展和改革委员会 发布时间:2026-09-17 09:17:42

怀远县为落实蚌埠市发改委关于规范分布式光伏发电项目管理的要求,启动全县光伏项目清理工作。本次清理聚焦两类异常项目:一是15户超容发电项目,即实际发电功率持续超过备案容量;二是70户长期停运项目,指连续6个月未发电或设施已拆除的项目。清理流程由县供电公司每月初开展现场核查,形成清单并报县发改委;对拒不整改的超容项目及确认无法恢复运行的停运项目,供电公司依规办理销户,并提前告知项目单位,同步通过官网、本地媒体及发改部门渠道公示;清理完成后,县发改委将撤销相关备案信息。通知自发布之日起施行。

某光伏电池员工偷取浆料被开除!来源:光伏技术 发布时间:2026-09-16 09:35:59

近日,某光伏电池企业通报一起内部员工违纪事件:一名现场员工多次窃取生产用浆料并私自倒卖,行为被查实后,公司依据内部规定与其解除劳动合同。通报指出,该员工的行为严重违反职业操守和公司管理制度,损害企业利益与生产安全。尽管此类行为在行业内偶有发生,但该公司此次处理程序规范、结果明确,未予宽纵亦未升级处罚,被视为相对审慎的合规处置。事件旨在警示从业人员严守岗位职责,杜绝利用职务便利谋取私利;同时提醒企业加强关键物料管控与员工廉洁教育,防范类似风险。相关通报已向内部传达,强调纪律红线不容触碰。

Suniva获8.35亿美元融资,在美扩建4.5GW光伏电池工厂来源:TaiyangNews 发布时间:2026-09-16 08:53:53

美国光伏电池制造商Suniva宣布完成8.35亿美元股权与债权融资,用于在南卡罗来纳州劳伦斯县建设一座年产4.5GW的高效单晶硅光伏电池工厂。该项目投资约6亿美元,厂房主体已完工,预计2027年底建成、2028年达产,将新增564个先进制造岗位。建成后,Suniva在美国的光伏电池总产能将提升至5.5GW。公司强调,依托现有本土供应链及已签署的长期产品承购协议(虽未披露具体客户与数量),扩产风险得到有效管控。Suniva CEO指出,本土化电池生产对实现美国能源独立和满足持续增长的清洁能源需求至关重要。此外,公司正推进与上市企业SUNation Energy的反向并购,合并后将以Suniva为运营主体,继续在纳斯达克上市。

2.4GW光伏电池工厂拟落地!来源:索比光伏网 发布时间:2026-09-16 08:45:25

印度Solarworld Energy与Rays Power合资成立Rays Green公司,各持股50%,计划在中央邦纳尔马达普勒姆区莫哈萨建设一座2.4GW TOPCon光伏电池工厂,占地约250.7亩,总投资100亿卢比(约合7.04亿元人民币)。项目资金来源已调整:Solarworld Energy将原定用于其子公司Kartik Solarworld在潘杜拉纳建设1.2GW TOPCon电池项目的部分募集资金,转投至本次新建工厂。此前,该公司于2025年9月25日披露的招股书曾计划以42亿卢比募资款支持该1.2GW项目,总预算为57.53亿卢比。此次扩产标志着印度TOPCon电池本土产能显著提升,旨在加速实现光伏制造本土化,减少对进口电池的依赖。