PERC的轉(zhuǎn)換效率

在科技的發(fā)展道路上，離不開能源的助力，特別是再科技飛速發(fā)展的今天，而地球上的能源有限，就需要科研人員不斷開發(fā)新能源，這就再當(dāng)下最需要研發(fā)太陽能的使用。在成為主流的技術(shù)類型之后，PERC承載了光伏行業(yè)降本增效、走向平價的重要使命。研發(fā)方面，近年來PERC電池的效率記錄屢次被隆基和晶科刷新，目前最高效率記錄是由隆基在2019年1月份創(chuàng)造的24.06%，近日隆基再次宣布其60型PERC雙面組件正面轉(zhuǎn)換效率達(dá)到21.65%，創(chuàng)下新的PERC組件效率記錄。量產(chǎn)方面，據(jù)了解目前行業(yè)單晶PERC電池量產(chǎn)效率普遍在22%-22.4%左右，疊加多主柵可達(dá)到22.5%以上。

數(shù)據(jù)來源：公開信息;制圖：光伏?隨著PERC電池效率的不斷攀升，效率提升的速度也在逐漸放緩，這從上圖中單晶PERC電池效率記錄也可以看出，2017-2018年間PERC效率得以快速提升，而在2019年，由于電池片效率提升較為困難，硅片和組件的大尺寸化成為行業(yè)提高組件輸出功率的突破方向。有行業(yè)專家預(yù)測，PERC電池量產(chǎn)效率瓶頸在22.5%~23%左右，效率持續(xù)增加則需要疊加新的技術(shù)，如TOPCon、POLO結(jié)構(gòu)等。公開的數(shù)據(jù)顯示，也有不少企業(yè)正在不斷接近這一數(shù)值，甚至提出遠(yuǎn)超23%的目標(biāo)。

有業(yè)內(nèi)人士告訴光伏?，通過硅片品質(zhì)的提升以及技術(shù)的疊加，明年年底PERC電池實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)效率23%應(yīng)該問題不大。事實(shí)上，任何一種技術(shù)本身都存在效率“天花板”，當(dāng)前以高效主流姿態(tài)盛行的PERC電池，實(shí)際上肩負(fù)了不少電池廠家的“賭注”使命——到2020年P(guān)ERC產(chǎn)能或?qū)⒊^150GW。同時，PERC距離效率極限的距離，也給了其他技術(shù)類型，例如TOPcon、異質(zhì)結(jié)甚至IBC非常大的壓力，畢竟目前PERC已經(jīng)在產(chǎn)業(yè)化降本路上走在了前列。騰暉光伏倪志春博士認(rèn)為，未來PERC電池可以通過疊加鈍化接觸及其他各工序的優(yōu)化實(shí)現(xiàn)24%以上的效率目標(biāo)，這個效率目標(biāo)同樣得到了隆基樂葉產(chǎn)品營銷總監(jiān)王夢松的認(rèn)同，他認(rèn)為，PERC電池效率三年內(nèi)有望提升到23.5-24%的量產(chǎn)效率。

王夢松介紹道，目前能夠提高PERC電池效率方式主要有提高少子壽命、鈍化層優(yōu)化、倒金字塔絨面新的ARC、前表面局部鈍化接觸、發(fā)射極優(yōu)化、多主柵+細(xì)柵線等優(yōu)化方式。以騰暉光伏在PERC電池效率提升上的研究為例，騰暉光伏通過PERC正面鈍化及減反的優(yōu)化技術(shù)，取得了一定的效果。騰暉光伏技術(shù)負(fù)責(zé)人時寶在第15屆CSPV會議上介紹，正面鈍化及減反的優(yōu)化的技術(shù)主要有倒金字塔絨面效應(yīng)、正面多層膜工藝及無網(wǎng)結(jié)網(wǎng)版技術(shù)，通過這三種方式能夠得到更好的限光效應(yīng)、鈍化基底、漿料形貌基底、鈍化效果、減反效果、塑性效果及更窄的線形。通過實(shí)驗發(fā)現(xiàn)，倒金字塔的塔底和塔肩的處理對于后續(xù)鈍化有較大的影響并且通過優(yōu)化后發(fā)現(xiàn)，效率比當(dāng)前常規(guī)最好電池效率提升0.1%，與目標(biāo)0.3-0.5%還有一定差距。

綜合試驗結(jié)果，騰暉光伏將效率提升未達(dá)到預(yù)期目標(biāo)的主要原因有以下六個方面：鍍膜后表面反射率差異不大;倒金字塔和正面金字塔制絨尺寸均在1-3μm;倒金字塔的塔底和塔肩處理還需要優(yōu)化將鈍化效果的基底優(yōu)勢發(fā)揮出來;針對倒金字塔需要正銀漿料進(jìn)行配方改變，做類似多晶銀漿料的方向優(yōu)化;正膜鈍化工藝需要優(yōu)化;倒金字塔工藝對背面結(jié)構(gòu)有所破壞，需要繼續(xù)調(diào)整優(yōu)化刻蝕工藝。另一家太陽能電池龍頭企業(yè)——通威太陽能則通過采用優(yōu)化擴(kuò)散工藝環(huán)節(jié)、匹配印刷柵線的方式來提升PERC電池的轉(zhuǎn)換效率。通威的數(shù)據(jù)顯示，優(yōu)化后的測試結(jié)果表明最終高阻密柵PERC開壓提升3mV、填充因子(FF)增加了0.07%，短路電流(Isc)增加4mA、光伏電池的光電轉(zhuǎn)化效率穩(wěn)定增加了0.12%，能夠?qū)崿F(xiàn)PERC量產(chǎn)效率≥22.5%。

PERC電池效率的提升或影響HIT/TOPCon的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程從另一個角度來看，PERC轉(zhuǎn)換效率的提升也一定程度上影響著下一代電池技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。目前行業(yè)中討論最多的后PERC電池技術(shù)主要是異質(zhì)結(jié)和TOPCon，若兩者的轉(zhuǎn)換效率無法與PERC拉開較大差距，那么以其目前的成本水平來看顯然不具備性價比優(yōu)勢。換言之，PERC電池的效率進(jìn)步空間正是異質(zhì)結(jié)和TOPCon產(chǎn)業(yè)化的壓力所在。目前來看，異質(zhì)結(jié)實(shí)驗室效率超過25%，平均量產(chǎn)效率基本超過23%，領(lǐng)先企業(yè)最高突破24%，如代表企業(yè)鈞石能源在今年三季度已經(jīng)實(shí)現(xiàn)5BB產(chǎn)線平均效率23.2%，MBB產(chǎn)線平均效率突破24%;TOPCon平均量產(chǎn)效率在22.5%~23%左右，如代表企業(yè)中來光電目前平均量產(chǎn)效率22.8%~23.1%，研發(fā)最佳效率達(dá)到23.4%。

相對而言，異質(zhì)結(jié)的效率相對更高一些，但TOPCon由于產(chǎn)線可以從PERC升級，或許更符合中間產(chǎn)品的定位。中信建投電新分析認(rèn)為，目前異質(zhì)結(jié)發(fā)展可以總結(jié)“效率已無憂，降本成關(guān)鍵”，HJT量產(chǎn)效率與實(shí)驗室效率均有較大提升，且主流企業(yè)基本都已導(dǎo)入MBB，目前HJT與PERC的量產(chǎn)效率差重新拉大至1%以上，效率之憂基本解除;目前當(dāng)務(wù)之急是降低成本，改善工藝穩(wěn)定性，同時長期可靠性以及低衰減能力也需更多實(shí)證數(shù)據(jù)支持。在證券機(jī)構(gòu)對通威的調(diào)研過程中，通威曾提到P-PERC轉(zhuǎn)換效率超過22%，最經(jīng)濟(jì)型的規(guī)模是2GW以上，異質(zhì)結(jié)的轉(zhuǎn)換效率更高，但設(shè)備、輔材都是進(jìn)口為主、非硅成本也很高，只有達(dá)到2-3GW產(chǎn)能后才具備經(jīng)濟(jì)型。電池轉(zhuǎn)換效率差1個點(diǎn)，成本端會差15%，PERC成本目前在0.85-0.9元/W，轉(zhuǎn)化效率在22.5%，年底有可能到22.8%，上限可能在23%~23.5%，以成本倒算，異質(zhì)結(jié)1.1元/W，轉(zhuǎn)換效率至少要比PERC高1個點(diǎn)。

假設(shè)PERC轉(zhuǎn)換效率到23%，HIT至少要達(dá)到24%，才能和PERC產(chǎn)品競爭。但松下研發(fā)了很多年HIT技術(shù)，目前生產(chǎn)出的HIT轉(zhuǎn)換效率仍是22.5%。在中試線轉(zhuǎn)換效率達(dá)到24%之前，HIT還沒有可能大幅占領(lǐng)市場。在通威看來，異質(zhì)結(jié)最有可能是下一代技術(shù)，但3年之內(nèi)不會變成主流，目前整個市場的HIT都是在研制階段，短期內(nèi)并不會形成沖擊。

綜上，未來兩三年內(nèi)PERC技術(shù)仍將占據(jù)市場主流，而TOPCon和異質(zhì)結(jié)技術(shù)未來能否“接棒”PERC成為下一代主流高效技術(shù)，仍有待于成本下降、設(shè)備工藝成熟度和效率提升程度。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。