什么是PERC？

隨著社會(huì)的進(jìn)步，科技的發(fā)展，人們對(duì)能源的需求越來越大，而現(xiàn)有的能源有限，需要人們不斷發(fā)展新能源，而太陽能就是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，人們開始大力發(fā)展太陽能能發(fā)電。PERC光伏組件生產(chǎn)線幾乎已經(jīng)成為主流組件制造商的必配，其效率比傳統(tǒng)組件高1%或更多。雖然傳統(tǒng)的光伏電池已經(jīng)達(dá)到了物理效率的極限，但這種新的PERC結(jié)構(gòu)可以讓組件制造商提高更高的組件轉(zhuǎn)化效率。據(jù)分析，PERC組件未來三年的市場(chǎng)占有率將大幅上升，成為主流供應(yīng)產(chǎn)品。因此，很有必要在此之前對(duì)PERC多一些科普級(jí)的了解。

PERC技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

上圖顯示了PERC技術(shù)是如何超越傳統(tǒng)的單晶組件的。

什么是PERC技術(shù)?

PERC(PassivatedEmitterandRearCell)電池，全稱為“發(fā)射極和背面鈍化電池”，是從常規(guī)鋁背場(chǎng)電池(BSF)結(jié)構(gòu)自然衍生而來。常規(guī)BSF電池由于背表面的金屬鋁膜層中的復(fù)合速度無法降至200cm/s以下，致使到達(dá)鋁背層的紅外輻射光只有60-70%能被反射，產(chǎn)生較多光電損失，因此在光電轉(zhuǎn)換效率方面具有先天的局限性;而PERC技術(shù)通過在電池背面附上介質(zhì)鈍化層，可以較大程度減少這種光電損失，從而提升光伏電池1%左右的光電轉(zhuǎn)換效率。與需要在晶體層面突破的另一種電池 - 鈣鈦礦光伏相比，PERC是電池和組件組裝方面的一項(xiàng)創(chuàng)新。

PERC技術(shù)的發(fā)展

PERC電池最早起源于上世紀(jì)八十年代，1989年由澳洲新南威爾士大學(xué)的MartinGreen研究組在AppliedPhysicsLetter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。

到了1999年實(shí)驗(yàn)室研究的PERC電池創(chuàng)造了轉(zhuǎn)換效率25%的世界紀(jì)錄。PERC電池的實(shí)驗(yàn)室制備，采用了光刻、蒸鍍、熱氧鈍化、電鍍等技術(shù)。

PERC技術(shù)的優(yōu)勢(shì)來源

在傳統(tǒng)的光伏電池中，有鋁金屬化層，它在電池背面的整個(gè)區(qū)域進(jìn)行接觸。光子進(jìn)入電池并激發(fā)電子 - 這些電子只有到達(dá)頂部發(fā)射層才能發(fā)電。較長(zhǎng)的波長(zhǎng)通常會(huì)激發(fā)電池底部附近的電子，這些電子很可能會(huì)重新被吸收，并且可能永遠(yuǎn)不會(huì)到達(dá)發(fā)射層，這只會(huì)導(dǎo)致組件發(fā)熱。

PERC電池與常規(guī)電池最大的區(qū)別在背表面介質(zhì)膜鈍化，采用局域金屬接觸，大大降低被表面復(fù)合速度，同時(shí)提升了背表面的光反射。PERC技術(shù)通過提高電池在較長(zhǎng)波長(zhǎng)下捕捉光的能力來提高效率，特別是在清晨、傍晚或多云的情況下。PERC技術(shù)在電池和鋁層之間添加了一層薄的介電層。任何穿過電池而不產(chǎn)生電子的光都會(huì)被這層反射回來 - 因此，這種光有第二次產(chǎn)生光電子的機(jī)會(huì)。

為何PERC光伏組件仍未大規(guī)模市場(chǎng)化?

與任何新技術(shù)一樣，PERC 技術(shù)也經(jīng)歷了一些成長(zhǎng)的痛苦：

1. 更高的成本：由于電池有多層，在PERC光伏電池的制造中需要更多的步驟，從而導(dǎo)致更高的成本。目前，PERC光伏組件的價(jià)格為2元/瓦左右。當(dāng)前的有利情況是PERC效率的提高快于成本的增加，原材料成本也在下降，而且趨勢(shì)表明，PERC將取代傳統(tǒng)的電池結(jié)構(gòu)。

2. LID：光致衰減是指組件首次暴露在光照下后功率損失的百分比。由于PERC電池中常用的摻雜水平較高，因此采用PERC技術(shù)后，LID的負(fù)面效應(yīng)會(huì)增加。甚至許多生產(chǎn)商也表示，與傳統(tǒng)生產(chǎn)商相比，使用PERC組件的第一年損失更大。真正的戶外測(cè)試結(jié)果仍是期待。

電池和組件制造商為何感興趣?

轉(zhuǎn)移到PERC技術(shù)生產(chǎn)線只需要對(duì)現(xiàn)有電池生產(chǎn)線進(jìn)行最小的改造，制造商就可以輕而易舉地生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，而無需花費(fèi)大量的資本支出來徹底更新現(xiàn)有設(shè)備。在全球市場(chǎng)上增加PERC容量的熱潮已經(jīng)開始，并將在未來幾年繼續(xù)快速增長(zhǎng)。而對(duì)于組件制造商來說，他們只需利用現(xiàn)有的生產(chǎn)線就能夠生產(chǎn)更高功率的組件，并不會(huì)增加建造成本。

開發(fā)人員、設(shè)計(jì)人員和安裝人員為何感興趣?

采用PERC技術(shù)的電池板給開發(fā)商和設(shè)計(jì)師提供了更多的自由，尤其是在處理非正統(tǒng)空間或曾經(jīng)被認(rèn)為不適合光伏安裝的地點(diǎn)時(shí)。PERC組件單位面積功率更高，在弱光條件和高溫下性能良好。考慮到總發(fā)電量而不是峰值功率，顯然PERC組件更優(yōu)越。設(shè)計(jì)師可以利用更少的組件來實(shí)現(xiàn)總輸出目標(biāo)，而且占地面積更少。設(shè)計(jì)人員能夠更靈活地實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目目標(biāo)。

這種自由還允許降低BOS成本。更多的發(fā)電量用更少的資源來實(shí)現(xiàn)，這些資源涓涓細(xì)流，顯著降低軟成本。此外，更具吸引力的溫度系數(shù)使PERC在高溫氣候條件下表現(xiàn)更好，熱損失也更少。最終用戶在全年度會(huì)有更好的收益。

金融資本為何感興趣?

由于PERC技術(shù)既不是新的，也不是完全不同于傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)電池，因此金融家支持先進(jìn)技術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)降低了。通過使用成熟的技術(shù)并修改標(biāo)準(zhǔn)電池，組件及其性能的固有風(fēng)險(xiǎn)不會(huì)發(fā)生變化，因而金融家對(duì)使用PERC技術(shù)制造組件的想法更有熱情。它為住宅、商業(yè)和公用事業(yè)項(xiàng)目以經(jīng)濟(jì)有效的方式建立可靠、長(zhǎng)期的電力輸出奠定了基礎(chǔ)。在整個(gè)太陽能系統(tǒng)的使用壽命內(nèi)，總發(fā)電量會(huì)增加，而不會(huì)大幅增加每瓦的成本。

PERC光伏技術(shù)不久的將來

PERC技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是每個(gè)組件的峰值功率更高，由于LID，可能會(huì)對(duì)壽命性能產(chǎn)生負(fù)面影響。峰值功率的增益目前約為6%，也就是說，只有在大型光伏電站中表現(xiàn)得很明顯。

從單晶電池片到單晶PERC電池片，0.3元/wp的溢價(jià)太高，電站面積僅減少6%。

因此，目前投資PERC或采用PERC產(chǎn)品仍有一定的風(fēng)險(xiǎn)，但隨著PERC技術(shù)的日趨成熟，價(jià)格下降，風(fēng)險(xiǎn)被證明越來越低。如果LID的問題完全得到解決，成本開始與傳統(tǒng)組件匹配，PERC的應(yīng)用將會(huì)爆發(fā)。

在當(dāng)前N型TopCon技術(shù)尚未得到實(shí)證，HIT異質(zhì)結(jié)成本仍過高，鈣鈦礦等遙遙無期的情況下，PERC或許是當(dāng)前產(chǎn)線改造和升級(jí)最佳的選擇。未來三年，PERC或?qū)⒊蔀榻M件市場(chǎng)的標(biāo)配。目前太陽能還未能更好被人類利用，需要科研人員不斷努力，研究出更高效地產(chǎn)品，這樣才能保證我們?nèi)祟惖哪茉磯蛉祟惏l(fā)展所需。