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韩华
刷屏朋友圈的“PERC技术”到底是什么?
发表于:2018-11-30 13:41:22
来源:光伏盒子
 近年来,PERC这个词越来越频繁的出现在我们的视野中,那何为PERC技术?我们不妨回顾下光伏技术领域的林林总总,科普下光伏PERC技术的前生今世……

为何而生

伴随着光伏平价上网趋势越来越明朗,降本提效成为行业关注重点。在此背景下,PERC技术因具有高光电转化效率、低衰减、高发电量等多重优势而备受青睐。据国际光伏技术线路(ITRPV2018)数据显示,PERC电池将占据市场主导地位。在量产平均效率方面,P型晶硅电池稳定量产效率已达到21.6%。该机构预测称,到2020年,这一技术量产效率有望突破至22%。

何为PERC技术

PERC是英文Passivated Emitter and Rear Cell的简称

PERC技术:采用Al2O3膜对背表面进行钝化,可以有效的降低背表面复合,提高开路电压,增加背表面反射,提高短路电流,从而提高电池效率。


(单面PERC电池结构)

在P型单晶硅上可以实现1%的效率提升,而多晶硅上可以实现0.6%的效率提升。PERC电池由于其工艺相对简单,成本增加较少,是目前和未来的主流量产工在P型单晶硅上可以实现1%的效率提升,而多晶硅上可以实现0.6%的效率提升。PERC电池由于其工艺相对简单,成本增加较少,是目前和未来的主流量产工艺。

PERC电池生产流程


PERC电池的优势

1)高光电转化效率,可降低系统的BOS成本。

2)低衰减,可保证项目发电量。

3)机械性能并不差,隐裂不会明显增加。

4)高发电量,可提高项目的收益。

PERC技术分类

目前几类PERC技术单晶P型和N型。

制造工艺有所区别,都是不同的技术路线,P型是比较成熟的工艺,优点是价格较低,N型是最新的技术路线,优点是效率较高、寿命更长。

目前P型晶硅电池占据晶硅电池市场的绝对份额。N型单晶硅较常规的P型单晶硅具有少子寿命高、光致衰减小等优点,具有更大的效率提升空间。

1、P型电池的PERC技术

PERC技术在单晶电池方面体现了更好的溢价优势和发展空间。PERC技术使单晶电池的转换效率提升高出1个百分点,而多晶电池仅为0.5个百分点。从溢价角度看,PERC技术对于单晶电池的收益更为明显,多晶电池的溢价基本被新增设备的折旧所抵消。

2、N型电池的PERT技术

PERT电池是发射结钝化全背场扩散电池,其结构特点是背表面扩散全覆盖以降低电池的背面接触电阻和复合速率。背面全背场扩散可以通过不同的工艺方式实现,主要包括管式扩散,外延生长法,离子注入法等。

3、N型电池的双面发电技术

与常规p型电池不同,n型电池正反两面均有钝化膜覆盖,金属化由丝网印刷完成,由于正反面栅线结构都是常规的H-型,因此电池不仅正面可吸收光,其背表面也能吸收入射光从而产生额外电力。最高功率输出性能提高10%-15%。

仅2016年-2017年1年左右,PERC组件的效率提升潜力已远远超出行业最初的预期。基于上述4个主要原因,PERC组件已经成为“领跑者”项目中的标配,也是未来几年的主流技术,将加速平价上网的来临并实现土地的最高效利用。


(图为:PERC电池生产流程)

4、哪些企业在主攻PERC电池技术?

目前天合隆基乐叶等组件企业一直在主攻P型电池技术制造组件。英利、晶澳等组件企业在主攻N型电池工艺技术。

追踪PERC电池的前生今世

PERC电池(PassivatedEmitterandRearCell)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。

1999年验室研究的PERL电池创造了转换效率25%的世界纪录。采用了光刻、蒸镀、热氧钝化、电镀等技术。

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,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。

2018年底全球perc产能预期将达到80GW,这些产能将在2019年1季度前释放;根据目前的扩产计划,2019年底预期将有90GW以上的产能达产。

值得一提的是,随着PERC电池产能的扩张,常规电池的市场份额将逐步下降。有专家预测,PERC将成为2019年的主流技术,利好单晶硅片

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。


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。

PERC发展动向

1、2018年11月8日,隆基乐叶宣布,隆基60型组件光电转换效率达20.83%,再次打破单晶PERC组件效率世界纪录。2018年以来,隆基乐叶已四次刷新组件技术的世界纪录。

2、东方日升目前前表示,其发射极和背面钝化电池2GW生产线的平均效率已超过22.19%,效率峰值达到了22.36%。

3、2018年5月上旬,通威太阳能自主研发出了超420W的高效叠瓦组件,其72片版型组件最高发电输出功率达421.9W,破PERC组件世界纪录,组件转换效率可达20.7%。

4、2018年5月9日,晶科宣布其最新的P型PERC单晶太阳能电池效率达到23.95%,再次打破了此前同类电池的效率记录。

5、天合光能曾是单晶PERC和多晶PERC电池记录的保持者,创造了多项世界纪录。2016年12月,天合光能以22.61%的转换效率再创单晶PERC电池世界纪录。

……

小编只罗列了一些些企业,事实上还有很多企业致力于PERC技术的,毕竟现在技术是王道,拥有技术才能真正走向成功。欢迎大家指正和补充。

光伏盒子  

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