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
南邮新成果实现溶液法制备铜铟镓硒薄膜太阳能电池最高转换效率来源:科学网 发布时间:2026-11-02 09:22:49

南京邮电大学辛颢团队在《自然·能源》发表突破性成果,提出一种基于溶液化学调控的新型策略,通过在前驱体溶液中构建铜、铟、镓多元金属互联分子网络,精准控制热分解与相变过程,有效抑制杂质生成和元素偏析。该方法采用乙酸铜等原料,利用乙酸根的双重键合能力实现组分预锚定,显著提升薄膜均匀性与相纯度。由此制备的铜铟镓硒(CIGS)太阳能电池经认证达17.53%转换效率,创溶液法世界纪录;铜铟硒(CIS)器件达15.30%。值得注意的是,该成果未引入梯度带隙、碱金属掺杂等常规优化手段,仅靠前驱体分子结构创新即实现性能跃升。研究不仅推动轻质、柔性、低成本CIGS电池产业化,其溶液化学设计理念还可拓展至其他多元无机光电器件,为薄膜光伏技术降本增效提供新路径。(199字)

解除扣押!美国海关放行一企业光伏电池来源:索比光伏网 发布时间:2026-11-02 08:59:21

日本光伏企业Toyo公司披露,美国海关与边境保护局(CBP)在完成对埃塞俄比亚工厂所产太阳能电池的多晶硅及硅片溯源核查后,已放行相关货物。此前两批共计0.094MW、货值1.377万美元的电池曾于5月底被扣留,疑涉强迫劳动风险,但Toyo尚未确认本次放行是否对应该批次。与此同时,美国商务部已于7月17日就埃塞俄比亚光伏产品启动全国性规避调查,重点审查其是否使用中国零部件组装,初裁预计12月中旬公布。Toyo否认指控,强调其埃塞俄比亚产电池原料来自美国和马来西亚,并正推进C-TPAT认证以强化合规。该公司在埃塞俄比亚规划4GW TOPCon电池产能,在美国得州布局2GW组件及1.5GW HJT电池产线。当前,美国对海外光伏产地的供应链审查与贸易壁垒日趋常态化。

从规模到高质量,光伏电池装备如何突围?来源:索比光伏网 发布时间:2026-11-02 08:57:52

本文介绍了将于2026年11月13日在长沙举办的“光伏电池及制造装备创新生态发展研讨会”的相关安排。会议由国家光伏装备工程技术研究中心主办、中国光伏行业协会支持,旨在响应我国光伏行业从规模扩张转向高质量发展的新阶段需求。当前,国产电池片装备持续升级,推动晶硅电池效率不断提升,但少银化、无银化及提质增效等技术挑战也对装备企业提出更高要求。研讨会将聚焦电池技术趋势、装备与供应链协同创新、产业破局路径等核心议题,汇聚主管部门、企业、科研院所及金融机构代表,促进产学研用深度融合。会议规模预计150—200人,实行提前报名制,强调务实组织与高效交流,以支撑光伏产业技术升级与可持续发展。(198字)

硅片&电池:上下游僵持博弈 价格暂稳运行来源:中国有色金属工业协会硅业分会 发布时间:2026-10-30 09:26:06

本文分析了当前光伏产业链中硅片与电池片市场的运行态势。数据显示,本周各主流型号硅片及电池片价格均持稳,组件价格亦维持在0.69–0.71元/W区间。市场呈现上下游僵持博弈格局:需求端终端偏弱,下游以消化库存和刚需小批量采购为主;供应端受硅料价格坚挺支撑,硅片厂商挺价意愿较强。行业整体开工率保持稳定,一线企业约45%–46%,一体化企业为50%–60%。电池片虽仍供过于求,但受益于海外需求及国内装机推进,供需略有改善。后市预计硅片因高库存与供需错配,大概率震荡下行;电池片则分化明显:M10弱势维稳,G12受年底抢装拉动或小幅上行,G12R因海外备货窗口关闭而趋于走弱。(199字)

通威受邀出席2026钙钛矿与太空光伏技术、设备和材料论坛,分享全尺寸钙钛矿-晶硅叠层电池规模化制备与产业化进展来源:通威股份 发布时间:2026-10-30 09:18:45

通威张一峰博士在常州钙钛矿论坛披露叠层电池产业化突破:210半片电池效率达33.09%,组件功率807.9W;5MW全自动试验线贯通,材料成本降60%;独创气相+溶液两步法实现膜厚不均匀性<1%;2027年将建AI高通量实验平台,加速千兆瓦级量产落地。

TNO携手东洋制罐推进钙钛矿产业化,计划在荷兰建厂来源:TaiyangNews 发布时间:2026-10-29 08:55:45

荷兰研究机构TNO、其衍生公司Perovion Technologies与日本东洋制罐集团控股公司达成合作,共同推进柔性钙钛矿太阳能电池的产业化。三方签署意向声明,制定涵盖技术开发、材料研发、卷对卷(R2R)制造工艺及组件集成的联合路线图。Perovion将依托TNO的技术基础,主导商业化转化,并计划于2030年在荷兰建设首座钙钛矿光伏薄膜R2R量产工厂;东洋制罐则提供MiraNeo平台下的先进封装材料与组件集成能力;TNO持续负责技术研发与规模化支持。该技术以轻质、柔性、可弯曲为特点,适用于传统晶硅组件难以部署的场景,如轻型屋顶、建筑立面、车辆及历史建筑等。合作旨在突破钙钛矿电池在长期稳定性与环境耐久性方面的产业化瓶颈,加速其迈向大规模生产和全球市场应用。(198字)

京东方光能申请太阳能电池组件及其制作方法专利,实现电极引线与太阳能电池电极的连接来源:金融界 发布时间:2026-10-29 08:53:46

本文介绍了合肥京东方光能科技有限公司与京东方科技集团股份有限公司联合申请的一项太阳能电池组件及其制作方法专利(公开号CN122995404A,申请于2025年4月)。该专利核心在于提出一种新型连接结构:通过第一、第二电极引线分别连接首尾两个太阳能电池的对应电极(即首电池的第一电极与末电池的第二电极),引线材料可选金属氧化物导电薄膜、金属导电薄膜,或二者叠层结构,旨在提升电极引线与电池电极间的可靠连接性能。文中还简要说明了两家申请主体的基本情况——合肥京东方光能为2024年成立的光伏领域新公司,注册资本近6亿元;京东方集团则是深耕电子制造多年的龙头企业,拥有超六万项专利。

RENA与Growel拟在印度生产光伏电池设备,2027年启动运营来源:TaiyangNews 发布时间:2026-10-29 08:52:26

德国RENA Technologies公司与印度Grauer & Weil(Growel)公司签署谅解备忘录,拟在印度合资设立企业,专注于太阳能电池湿法化学处理设备的本地化研发、制造、组装、销售及售后服务,预计2027年初投入运营。该合作旨在降低印度对德、中进口光伏湿法设备的依赖,提升本土制造能力与响应效率。RENA提供核心专有技术,Growel则贡献其在印度工业表面处理领域的市场经验与渠道资源。湿法工艺是TOPCon、HJT及背接触等先进电池生产的关键前置环节,涉及硅片清洗、损伤层去除及减反射绒面制备。随着RENA近期斩获印度多家企业大额订单(如CELLORAA 1.2GW、EMMVEE 6GW TOPCon设备),并助力后者实现25.4%电池效率,该合资项目有望进一步强化印度光伏制造商的技术水平与产业竞争力。(199字)

理光将在日本宫城县建钙钛矿太阳能电池生产基地,2030年形成数百兆瓦年产能来源:索比光伏网 发布时间:2026-10-28 09:08:27

理光公司宣布将于日本宫城县的理光工业东北基地建设钙钛矿太阳能电池生产基地,该项目已入选日本GX(绿色转型)供应链发展支持项目。基地将采用理光自主研发的喷墨印刷技术制造钙钛矿太阳能电池,通过喷墨涂布方式完成各功能层沉积,避免传统工艺中的真空镀膜和激光刻蚀等复杂环节,从而简化生产流程、提高材料利用率并降低量产成本。根据规划,该基地目标在2030年前实现数百兆瓦的年产能,并在此基础上持续扩产,逐步迈向吉瓦级规模。此举标志着理光正式布局下一代光伏技术产业化,聚焦高效、低成本的钙钛矿电池本地化制造。

上智大学等开发出无铅钙钛矿太阳能电池新技术,同时提高耐久性与转换效率来源:日本经济新闻 发布时间:2026-10-27 10:52:11

上智大学等研究团队开发出一种新型无铅钙钛矿太阳能电池技术,以锡替代有毒的铅作为核心元素,旨在兼顾环境安全性与器件性能。针对锡易氧化导致结构退化、进而影响效率与稳定性的关键难题,团队设计了 Ruddlesden–Popper 型层状结构:由锡-碘无机导电层与有机分子层交替堆叠构成,并引入2-氨基苯并噻唑作为分子钝化添加剂。该结构既通过有机层阻隔水氧提升耐久性,又借助添加剂抑制锡氧化、降低界面电阻,使电池在100天后仍保持约85%的初始效率。尽管当前转换效率尚低于含铅同类器件,但该成果为安全、稳定、可实用化的钙钛矿光伏技术提供了新路径,后续工作将聚焦于效率提升与大面积制备。(199字)

意大利1-9月新增光伏4.83GW、储能1.953GWh来源:TaiyangNews 发布时间:2026-10-27 09:28:28

2026年前三季度,意大利新增光伏装机4.83GW,累计达48.35GW,其中地面电站(46%)、工商业(35%)和户用(19%)共同推动增长,西西里、伦巴第和皮埃蒙特为新增装机最多的地区。同期新增电池储能1953MWh,累计达19983MWh,超六成(12552MWh)与光伏配套部署。第三季度地面电站新增858MW,显著高于2025年同期;工商业与户用光伏亦实现同比增长。行业组织Italia Solare指出,光伏正助力企业对冲能源价格风险、家庭降低电费,并强调储能对可再生能源消纳的关键作用,呼吁修订监管规则以认可储能灵活性价值、取消并网限制。此外,业界联合倡议将可再生能源社区(REC)激励政策截止期延至2030年底或达成5GW目标之时,同时简化审批流程、扩大中小企业参与。