PERC(Passivated Emitter and Rear Cell)，即鈍化發(fā)射極和背面電池技術(shù)，最早在1983年由澳大利亞科學(xué)家Martin Green提出，目前正在成為太陽(yáng)電池新一代的常規(guī)技術(shù)。PERC近年來(lái)效率記錄不斷被刷新，將成為未來(lái)三年內(nèi)最具性?xún)r(jià)比的技術(shù)。

(單面perc電池結(jié)構(gòu))

perc技術(shù)通過(guò)在電池的后側(cè)上添加一個(gè)電介質(zhì)鈍化層來(lái)提高轉(zhuǎn)換效率。標(biāo)準(zhǔn)電池結(jié)構(gòu)中更好的效率水平受限于光生電子重組的趨勢(shì)。PERC電池最大化跨越了P-N結(jié)的電勢(shì)梯度，這使得電子更穩(wěn)定的流動(dòng)，減少電子重組，以及更高的效率水平。

PERC技術(shù)的優(yōu)勢(shì)還體現(xiàn)在與其他高效電池和組件技術(shù)兼容，持續(xù)提升效率和發(fā)電能力的潛力。通過(guò)與多主柵、選擇性發(fā)射極和TOPCon等技術(shù)的疊加，PERC電池效率可以進(jìn)一步提升;組合金剛線(xiàn)切割和黑硅技術(shù)，可以提高多晶電池性?xún)r(jià)比。而雙面PERC電池在幾乎不增加成本的情況下實(shí)現(xiàn)雙面發(fā)電，在系統(tǒng)端實(shí)現(xiàn)10%-25%的發(fā)電增益，極大地增強(qiáng)了PERC技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)力與未來(lái)發(fā)展?jié)摿Α?/p>

PERC電池生產(chǎn)流程

概述流程

PERC 電池的生產(chǎn)流程包括：沉積背面鈍化層，然后開(kāi)口以形成背面接觸。這是比常規(guī)光伏電池生產(chǎn)流程多出來(lái)的兩個(gè)重要步驟。此外，基于化學(xué)濕臺(tái)的邊緣隔離步驟需要針對(duì)背部拋光稍做調(diào)整。也就是說(shuō)，硅片背部絨面金字塔型結(jié)構(gòu)需要被溶蝕掉。拋光的程度基于選用技術(shù)的不同而異。因此，鈍化膜沉積設(shè)備和膜開(kāi)口設(shè)備(既可以使用激光也可以運(yùn)用化學(xué)蝕刻)都需要在傳統(tǒng)的電池生產(chǎn)線(xiàn)上額外增加加工設(shè)備。對(duì)于較少應(yīng)用的激光邊緣隔絕處理工藝生產(chǎn)線(xiàn)，需要增加一個(gè)化學(xué)濕式工作臺(tái)進(jìn)行背面拋光。

鈍化膜

硅片內(nèi)部和硅片表面的雜質(zhì)及缺陷會(huì)對(duì)光伏電池的性能造成負(fù)面影響，鈍化工序就是通過(guò)降低表面載流子的復(fù)合來(lái)減小缺陷帶來(lái)的影響，從而保證電池的效率。

晶硅太陽(yáng)能電池的表面鈍化一直是設(shè)計(jì)和優(yōu)化的重中之重。從早期的僅有背電場(chǎng)鈍化，到正面氮化硅鈍化，再到背面引入諸如氧化硅、氧化鋁、氮化硅等介質(zhì)層的鈍化局部開(kāi)孔接觸的PERC設(shè)計(jì)。PERC概念的核心就在于為常規(guī)光伏電池增加全覆蓋的背面鈍化膜。

鈍化主要通過(guò)以下兩種方式來(lái)減小復(fù)合速率，提高少數(shù)載流子壽命：一是化學(xué)鈍化，即使界面的各種缺陷態(tài)飽和，降低界面缺陷濃度，從而減少禁帶內(nèi)的復(fù)合中心;二是場(chǎng)效應(yīng)鈍化，即通過(guò)電荷積累，在界面處形成靜電場(chǎng)，從而降低少數(shù)載流子濃度。

背鈍化材料

在鈍化膜材料的選擇上。氧化鋁(Al2O3)由于具備較高的電荷密度，可以對(duì)P型表面提供良好的鈍化，目前被廣泛應(yīng)用于PERC電池量產(chǎn)的背面鈍化材料。除氧化鋁外，氧化硅(SiO2)、氮氧化硅等也可作為背面鈍化材料。

此外，為了完全滿(mǎn)足背面鈍化條件，還需要在氧化鋁表面覆一層氮化硅(SiNx)，以保護(hù)背部鈍化膜，并保證電池背面的光學(xué)性能。故PERC電池背面鈍化多采用Al2O3/SiNx雙層結(jié)構(gòu)。

圖：晶硅光伏電池鈍化

perc電池工藝

目前業(yè)內(nèi) PERC電池技術(shù)路線(xiàn)基本上經(jīng)歷了三個(gè)階段，第一階段是在常規(guī)產(chǎn)線(xiàn)上直接進(jìn)行升 級(jí)，效率可提升1% ;第二階段是加入熱氧化工藝，并優(yōu)化刻蝕、擴(kuò)散匹配，效率提升至 21.7%;第三階段，即將規(guī)模推廣的 SE 技術(shù)效率將提升至量產(chǎn) 22% 。

無(wú)論處于何種工藝階段，核心的背鈍化膜層的生長(zhǎng)設(shè)備選型十分重要，涉及到了廠(chǎng)房布局、自動(dòng)化匹配、整體工藝優(yōu)化重點(diǎn)。

表：PERC電池工藝路線(xiàn)發(fā)展

背面鈍化工藝

◎ 等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法

等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法是利用輝光放電的物理作用來(lái)激活粒子的一種化學(xué)氣相沉積反應(yīng)，是集等離子體輝光放電與化學(xué)氣相沉積于一體的薄膜沉積技術(shù)。在輝光放電所形成的等離子體場(chǎng)當(dāng)中，由于電子和離子的質(zhì)量相差懸殊，二者通過(guò)碰撞交換能量的過(guò)程比較緩慢，因此在等離子體內(nèi)部沒(méi)有統(tǒng)一的溫度，只有所謂的電子氣溫度和離子溫度。從宏觀(guān)上看來(lái)，這種等離子體溫度不高，但其內(nèi)部卻處于受激發(fā)的狀態(tài)，其電子能量足以使分子鍵斷裂，并導(dǎo)致具有化學(xué)活性的物質(zhì)(活化分子、原子、離子、原子團(tuán)等)產(chǎn)生，使本來(lái)需要在高溫下才能進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)處于等離子體場(chǎng)中時(shí)，由于反應(yīng)氣體的電激活作用而降低了反應(yīng)溫度，從而在較低的溫度下甚至在常溫下就能在基片上形成固態(tài)薄膜。

◎熱氧化法

在太陽(yáng)電池制造過(guò)程中，將已經(jīng)形成p-n結(jié)的硅片放入高溫爐中，在高溫下與氧化劑進(jìn)行反應(yīng)就可以長(zhǎng)出一層SiO2薄膜，對(duì)太陽(yáng)電池表面起到鈍化作用。熱氧化法制備的SiO2薄膜，由于熱氧化二氧化硅中存在大量固定正電荷，這些固定正電荷將產(chǎn)生場(chǎng)效應(yīng)鈍化作用，降低了硅片表面的缺陷密度，可以獲得低的表面復(fù)合速率。

◎原子層沉積法

原子層沉積是將不同氣相前驅(qū)反應(yīng)物交替地通入反應(yīng)器，在沉積基底上化學(xué)吸附并反應(yīng)形成薄膜的過(guò)程，以限制表面反應(yīng)物的方式，將沉積過(guò)程控制在原子水平。以前驅(qū)體三甲基鋁和水為反應(yīng)物，經(jīng)過(guò)一系列反應(yīng)構(gòu)成了一次ALD循環(huán)，在n型晶體硅表面沉積形成Al2O3薄膜，通過(guò)控制循環(huán)次數(shù)即可得到所需的薄膜厚度。原子層沉積的最大優(yōu)點(diǎn)在于其自限制性，因而可以精確控制薄膜的厚度和質(zhì)量，從而具有很好的臺(tái)階覆蓋性和大面積厚度均勻性?；谏鲜鲈訉映练e法的優(yōu)點(diǎn)，J.Schmidt等人利用原子層沉積法制備Al2O3作為背表面鈍化膜制備出效率為20.6%的PERC型太陽(yáng)電池。它的缺點(diǎn)也同樣明顯，即較低的生長(zhǎng)速度，原因在于每個(gè)循環(huán)反應(yīng)中的兩次抽氣過(guò)程耗時(shí)達(dá)幾秒，而前驅(qū)體的反應(yīng)時(shí)間不過(guò)幾毫秒，這將原子層沉積的速度限制在大約2nm/min。

◎疊層鈍化

熱生長(zhǎng)的SiO2由于其良好的致密性，具有很好的表面鈍化作用，而等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法沉積的SiNx薄膜對(duì)硅片的表面和體內(nèi)都有一定的鈍化作用。由于波長(zhǎng)較短的光在電池表面很小的薄層內(nèi)吸收較為充分，因此為了更好地降低電池表面的復(fù)合速率，提高電池的短波響應(yīng)，同時(shí)結(jié)合熱生長(zhǎng)SiO2的表面鈍化特性、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法沉積SiNx有良好的減反射以及體鈍化特點(diǎn)，研究人員對(duì)晶體硅太陽(yáng)電池采用了SiO2/SiNx疊層的鈍化結(jié)構(gòu)，對(duì)晶體硅太陽(yáng)電池進(jìn)行了有效的表面鈍化和體鈍化顯著增大了太陽(yáng)電池的短路電流和開(kāi)路電壓，進(jìn)而提高了太陽(yáng)電池的轉(zhuǎn)換效率。目前疊層鈍化已是晶體硅太陽(yáng)電池研究的一個(gè)重要方向。

圖：基于A(yíng)lOX的背鈍化技術(shù)的市場(chǎng)份額預(yù)測(cè)(來(lái)源：ITRPV 2018)

表：PECVD與ALD Al2O3鈍化膜制備工藝比較

量產(chǎn)設(shè)備的出現(xiàn)也是PERC實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化不可或缺的因素。鈍化量產(chǎn)設(shè)備分為兩派：一派以德國(guó)Centrotherm為代表，采用PECVD生長(zhǎng)的氧化硅/氮化硅疊層膜作為背面鈍化膜，另一派以德國(guó)R&R公司為代表生產(chǎn)的氧化鋁鍍膜設(shè)備，并且開(kāi)發(fā)出二合一的氧化鋁疊層膜設(shè)備。而對(duì)于氧化鋁鍍膜設(shè)備根據(jù)其生長(zhǎng)原理不同有兩種，一種是以原子層沉積技術(shù)生長(zhǎng)氧化鋁膜，另外一種則是以PECVD(等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積)方式獲得氧化鋁膜。采用原子層沉積技術(shù)生長(zhǎng)氧化鋁膜量產(chǎn)設(shè)備亦有兩個(gè)類(lèi)型：一是以BeneQ和ASM為代表的管式設(shè)備，存在主要問(wèn)題是：產(chǎn)能低，存在正面繞射問(wèn)題。另外一種則以Rena SolayTec，Levitech為代表的在線(xiàn)式設(shè)備，在線(xiàn)式設(shè)備不存在產(chǎn)能和繞射問(wèn)題。而采用PECVD(等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積)方式獲得氧化鋁膜的主要廠(chǎng)家有R&R，AMAT，MANZ，Singulus等。對(duì)于開(kāi)孔的量產(chǎn)設(shè)備，若選擇腐蝕漿料開(kāi)孔，添加一臺(tái)印刷機(jī)即可。若選用激光開(kāi)孔，目前主流的激光量產(chǎn)設(shè)備采用的是納秒級(jí)激光器，主要廠(chǎng)家有Rofin，Inonnas，MANZ等公司。

滿(mǎn)足perc電池需要的新材料的推出，也是推動(dòng)PERC產(chǎn)業(yè)化顯著進(jìn)展的一大功臣。尤其是漿料公司開(kāi)發(fā)出適合于硅襯底局域接觸的太陽(yáng)能電池用鋁漿，使得PERC電池的陣地由實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化。使用傳統(tǒng)鋁漿，在局域接觸條件下高溫?zé)Y(jié)時(shí)，基體硅材料易溶于鋁，使得鋁和基體材料接觸界面形成空洞而斷路，增大了鋁硅的局域接觸電阻。美國(guó)杜邦公司通過(guò)漿料成分的改進(jìn)，結(jié)合合適的燒結(jié)工藝，開(kāi)孔處可以形成連續(xù)的局域鋁背場(chǎng)，并且孔洞填充充實(shí)，沒(méi)有空洞。

背面拋光工藝

多晶硅太陽(yáng)能電池背面拋光工藝既是一步單獨(dú)的工序又是為下一步背面鈍化鍍膜的準(zhǔn)備工序。需要去除背絨面的原因是，與拋光表面相比，帶有隨機(jī)金字塔結(jié)構(gòu)的表面復(fù)合速度較高。一個(gè)顯著的原因是，絨面在增加表面積的同時(shí)也增加了懸空鍵。尤其是在應(yīng)用PECVD時(shí)，鈍化層在平滑表面的沉積效果最佳。由于電池背面并不主動(dòng)參與光的吸收，也不直接捕捉光子，所以去除背絨面不會(huì)造成損失。根據(jù)傳統(tǒng)的擴(kuò)散方法，硅片將單面或雙面摻雜。一旦磷出現(xiàn)在背面，就必須被除去。

除非采用激光邊緣隔離技術(shù)。背面拋光并不需要添加專(zhuān)門(mén)的工藝和設(shè)備。只需在清洗時(shí)改變用于蝕刻的化學(xué)試劑。在這個(gè)步驟中，可以加強(qiáng)化學(xué)試劑以達(dá)到理想的表面粗糙度。

蝕刻成都也取決于介質(zhì)膜沉積的工藝。如ALD沉積膜的質(zhì)量非常好，因而不需要為了追求鈍化效果而主動(dòng)拋光。不過(guò)通常在蝕刻背面發(fā)射極和PSG過(guò)程中，都會(huì)蝕刻掉1至2微米。同時(shí)在該工序中可以通過(guò)提高蝕刻強(qiáng)度來(lái)形成理想的表面粗糙度。為了最優(yōu)化電池的性能，蝕刻的最佳厚度為5-6微米。另一方面，過(guò)于光滑的表面除了提高成本以外，也無(wú)益于電池的性能。雖然拋光可以大大降低表面復(fù)合速度，但保留一定的粗糙度有利于形成接觸以及光的捕獲。報(bào)告顯示，表面粗糙度最佳值為300-500納米。換言之，在進(jìn)行表面蝕刻時(shí)，一方面要足以去除磷和金字塔尖頂，另一方面要保留一定紋理以達(dá)到最佳電極接觸和捕光效果。行業(yè)專(zhuān)家認(rèn)為，PECVD工藝將需要從表面去除約6微米厚的硅層，而基于A(yíng)LD的鈍化方案則需要4-5微米。

金屬化工藝

對(duì)于PERC電池，其金屬化工藝仍可采用絲網(wǎng)印刷工藝，但由于PERC電池的背面結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，對(duì)導(dǎo)電漿料的性能提出了不同于常規(guī)電池漿料的要求。

在背面局部金屬化階段，會(huì)遇到鋁背場(chǎng)空洞問(wèn)題，即局部金屬接觸區(qū)域未形成鋁背場(chǎng)，硅溶解進(jìn)鋁而形成空洞，會(huì)造成接觸電阻的提高和填充因子的下降。PERC電池對(duì)背面鋁漿基本要求如下：(1)開(kāi)膜處填充效果良好;(2)對(duì)介質(zhì)膜的損傷適中;(3)形成連續(xù)的、均勻的、厚度合適的局部鋁背場(chǎng)(LBSF);(4)具備良好的可靠性，如附著性、EL、耐老化性能等。

對(duì)于PERC背面銀漿，除需具備傳統(tǒng)晶硅電池背銀所必需的良好的印刷性能和較低的銀含量特性之外，還應(yīng)當(dāng)具備如下幾條要素：(1)低活性，減少玻璃粉與鈍化膜的反應(yīng)，避免銀漿與硅片接觸部分形成大量復(fù)合中心，提高電池片開(kāi)路電壓;(2)較寬的工藝窗口，適應(yīng)低溫?zé)Y(jié)工藝;(3)優(yōu)秀的附著力，及老化附著力。

對(duì)于PERC電池正面銀漿而言，為了配合perc技術(shù)獲得更高的轉(zhuǎn)換效率，除了提高接觸性能，細(xì)線(xiàn)印刷降低柵線(xiàn)遮光面積等常規(guī)性能之外，還需要能夠疊加雙次印刷，分步印刷，多主柵技術(shù)。同時(shí)，為了幫助PERC電池降低光致衰減效應(yīng)，還要求銀漿擁有寬的燒結(jié)工藝窗口，能夠適應(yīng)低溫?zé)Y(jié)。

隨著PERC電池的快速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)PERC電池專(zhuān)用金屬導(dǎo)電漿料的需求越來(lái)越強(qiáng)烈。為了配合PERC電池對(duì)漿料的特殊需求，漿料供應(yīng)商開(kāi)發(fā)了一系列PERC電池專(zhuān)用漿料，如PERC正面低溫銀漿、背面鋁漿、PERC+背面燒穿漿料等。

PERC電池效率記錄

1、PERC電池技術(shù)與常規(guī)電池效率比較

光電轉(zhuǎn)換效率是晶體硅太陽(yáng)能電池最重要的參數(shù)。2017年，我國(guó)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的常規(guī)多晶硅電池轉(zhuǎn)換效率達(dá)到18.8%，單晶硅電池轉(zhuǎn)換效率達(dá)到20.2%。

與常規(guī)電池相比，PERC電池的優(yōu)勢(shì)主要有兩個(gè)方面：

(1)內(nèi)板反射增強(qiáng)，降低長(zhǎng)波的光學(xué)損失;

(2)高質(zhì)量的背面鈍化，這使得PERC電池的開(kāi)路電壓(Voc)和短路電流(Isc)較之常規(guī)電池郵大幅提升，從而電池轉(zhuǎn)化效率更高。

目前，PERC技術(shù)成為P型電池效率繼續(xù)提升的主要方法，但PERC技術(shù)應(yīng)用在多晶及單晶電池片上的效率表現(xiàn)有所差異。單晶電池產(chǎn)線(xiàn)在導(dǎo)入PERC技術(shù)后，可使轉(zhuǎn)換效率絕對(duì)值提升1%以上，即單晶PERC電池產(chǎn)業(yè)化效率可達(dá)到21%以上，部分領(lǐng)先企業(yè)可將效率提升至21.5%;應(yīng)用在多晶電池上有絕對(duì)值0.6%以上的效率提升，PERC多晶電池產(chǎn)業(yè)化效率可達(dá)到19.5%。此外，若在多晶PERC電池上疊加黑硅技術(shù)，產(chǎn)業(yè)化效率可達(dá)到20%以上。目前市場(chǎng)主流太陽(yáng)能電池效率水平及組件功率如下圖所示。

2、perc電池技術(shù)效率發(fā)展

PERC電池是太陽(yáng)能電池效率紀(jì)錄一次又一次被打破的主要技術(shù)貢獻(xiàn)者。2018年上半年，PERC電池效率記錄為23.95%，由晶科在2018年5月9日創(chuàng)造。

(1)以下為單多晶PERC電池效率記錄路線(xiàn)圖

(2)以下為主流企業(yè)PERC電池峰值以及量產(chǎn)效率(截止到2017年)。

隨著大批光伏企業(yè)進(jìn)入到PERC生產(chǎn)并積極推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新，電池效率正在迅速提升中。

PERC電池產(chǎn)能情況

1、全球PERC產(chǎn)能實(shí)際情況(2018年)

硅片下游，行業(yè)龍頭紛紛上馬高效電池片/組件擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃，單晶電池?cái)U(kuò)產(chǎn)以單晶 PERC 為主。17 年底全球單晶 PERC 電池產(chǎn)能超 30GW，根據(jù)現(xiàn)有擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃估算，預(yù)計(jì) 18 年底將達(dá)到 60GW。

(數(shù)據(jù)來(lái)源：觀(guān)研網(wǎng))

2、PERC產(chǎn)品在全部應(yīng)用產(chǎn)品中的占比

根據(jù)ITRPV-2018版發(fā)布的報(bào)告，PERC組件在全部應(yīng)用產(chǎn)品中的市場(chǎng)份額將大幅增加。

(數(shù)據(jù)來(lái)源：ITRPV 2018年版)

3、2018~2021年P(guān)ERC電池產(chǎn)能預(yù)測(cè)

隨著perc技術(shù)成熟度的不斷提升，常規(guī)單晶與單晶PERC的成本差距在逐步縮小，預(yù)計(jì)2018年起，PERC將逐步替代常規(guī)單晶，成為單晶產(chǎn)線(xiàn)的標(biāo)配。多晶方面，在金剛線(xiàn)切多晶硅片搭配黑硅技術(shù)大幅降本提效的基礎(chǔ)上，再疊加PERC技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)“1+1>2”的效果，預(yù)計(jì)2018年起，電池廠(chǎng)商將陸續(xù)開(kāi)始做多晶黑硅+PERC技術(shù)的升級(jí)。據(jù)PV infolink預(yù)估，2018-2021年，PERC年產(chǎn)能將逐步增加，分別達(dá)到55GW、77GW、91W和96GW，如下圖所示。單晶PERC仍將占據(jù)PERC市場(chǎng)的主要份額。

PERC應(yīng)用實(shí)證發(fā)電量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

提升發(fā)電量

PERC組件多發(fā)電的原理在于其優(yōu)秀的低輻照性能，更好的功率溫度系數(shù)以及首年光衰問(wèn)題的解決。電站端的實(shí)際測(cè)試中，PERC組件比常規(guī)組件每瓦發(fā)電量高出3%左右。

降低度電成本

BOS成本中，有很多項(xiàng)目是與光伏項(xiàng)目的面積相關(guān)的，如支架、匯流箱、電纜等。相同數(shù)量的組件(面積相同)，無(wú)論使用270W還是300W，支架、基礎(chǔ)、電纜等投資總量都是相同的，但顯然高效組件均攤的單瓦投資會(huì)明顯低于低效組件。

除了BOS成本以外，高效組件還可以降低土地成本(屋頂組件)。在不同的條件下，高效組件節(jié)省的BOS成本和土地成本是不相同的。可見(jiàn)，在合理的價(jià)格差異之下，當(dāng)(高效組件價(jià)格-低效組價(jià)價(jià)格)

主流廠(chǎng)商PERC發(fā)電實(shí)證數(shù)據(jù)：

圖：隆基樂(lè)葉蒲城實(shí)驗(yàn)電站雙面發(fā)電組件發(fā)電初步驗(yàn)證(2017.4-5)

圖：隆基樂(lè)葉庫(kù)布奇項(xiàng)目2017年各月日均發(fā)電對(duì)比(KWh/MWp)

圖：晶澳三亞實(shí)證基地16年12月交流發(fā)電統(tǒng)計(jì)

圖：晶澳吐魯番實(shí)證基地17年1月交流發(fā)電統(tǒng)計(jì)

晶澳太陽(yáng)能單晶PERC組件在大型電站方面的發(fā)電表現(xiàn)，其領(lǐng)跑者50MW項(xiàng)目分別使用了單晶PERC 295W與常規(guī)多晶270W組件，PERC單晶組件在近6個(gè)月的運(yùn)行中平均多發(fā)電3.4%。

存在的問(wèn)題

雖然perc電池產(chǎn)業(yè)化的號(hào)角已經(jīng)吹響，但仍存在一些問(wèn)題有待業(yè)內(nèi)同行解決，最為突出的就是PERC電池的光致衰減。令人欣慰的是已有越來(lái)越多的工作關(guān)注并致力于解決PERC光致衰減問(wèn)題，現(xiàn)有的通過(guò)提高硅片品質(zhì)，降低體材料氧含量，降低硼濃度(高電阻率硅片)，優(yōu)化熱過(guò)程等方法，已使得PERC電池光致衰減問(wèn)題得到了較大改善。

光衰(LID)

P型晶硅電池普遍存在光致衰減的問(wèn)題，而疊加perc技術(shù)后衰減問(wèn)題更甚，尤其是多晶PERC，目前導(dǎo)致光致衰減的機(jī)理尚不清楚。

單晶PERC光衰要高于單晶BSF電池，單晶PERC的光衰主要與電池中B-O對(duì)有關(guān)，此類(lèi)衰減可通過(guò)降低硅片中氧含量、摻Ga、光照+退火等工藝消除。

多晶PERC的光衰機(jī)理更為復(fù)雜。目前認(rèn)為，多晶PERC的光衰與電池的熱過(guò)程密切相關(guān)，因此也稱(chēng)為光照熱衰減(Light elevated Temperature Induce Degradation，LeTID)。多晶PERC的LeTID比多晶Al-BSF電池高6%~10%左右。多晶PERC電池的LeTID與B-O對(duì)無(wú)關(guān)，表現(xiàn)為摻Ga不起作用;與體內(nèi)的復(fù)合有關(guān)，而與表面鈍化特性關(guān)系不大;與少數(shù)載流子注入濃度有關(guān);與電池?zé)釟v史有關(guān)。

最新研究顯示，吸雜可以抑制衰減(P吸雜比Al吸雜更有效);高溫退火及激光快速退火也可以抑制多晶PERC光衰。

“黑硅”的濕法刻蝕解決方案

在多晶黑硅+PERC電池技術(shù)上，目前主要有直接制絨、濕法黑硅(MACE)與干法黑硅三種方案。與目前的工業(yè)水平相比較，濕法黑硅方案具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

圖：濕法黑硅方案(MACE )

圖：P型多晶濕法黑硅PERC電池效率分布

圖：多晶濕法黑硅PERC組件投產(chǎn)情況

成本

單晶PERC電池和多晶PERC電池都面臨不斷降低成本的挑戰(zhàn)。如第五章所述，當(dāng)價(jià)差在0.38元/W以?xún)?nèi)時(shí)，300WPERC高效組件對(duì)比270W常規(guī)組件的度電成本更低，在地面光伏項(xiàng)目上更具有性?xún)r(jià)比優(yōu)勢(shì)。也就是說(shuō)，PERC電池必須控制好成本，才能為光伏電站帶來(lái)更好的投資回報(bào)。

因?yàn)閷?duì)標(biāo)的主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手是單晶常規(guī)電池，多晶P ERC電池控制成本的任務(wù)更為緊迫。現(xiàn)階段主流光伏電池企業(yè)量產(chǎn)的高效單晶常規(guī)電池效率約為20%，所封裝的60片規(guī)格組件功率可達(dá)285瓦。而行業(yè)領(lǐng)先多晶電池企業(yè)，采用多晶硅片疊加濕法黑硅和PERC工藝，量產(chǎn)多晶PERC電池效率近20%，所封裝的60片規(guī)格組件功率也在285瓦級(jí)別。

多晶硅片用濕法黑硅技術(shù)成本增加0.2元/片(考慮到中國(guó)趨于嚴(yán)格的環(huán)保要求，為實(shí)現(xiàn)完全達(dá)標(biāo)排放，可能還需增加廢液處理成本)，再使用PERC技術(shù)成本增加0.5元/片，也就是說(shuō)，當(dāng)單晶和多晶硅片價(jià)差(含增值稅)在0.82元/片之內(nèi)的時(shí)候，高效單晶常規(guī)電池更具性?xún)r(jià)比。因此，多晶硅片迫切需要降低成本和市場(chǎng)價(jià)格，拉開(kāi)與單晶硅片的價(jià)格差距，以維持市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。多晶硅片行業(yè)正在推進(jìn)普及金剛線(xiàn)切割取代砂漿切割工藝，可以有效降低多晶硅片成本。

PERC電池技術(shù)展望

PERC電池還有很大的效率提升空間，發(fā)射極、背面鋁背場(chǎng)、主柵、硅片質(zhì)量等還有優(yōu)化空間。預(yù)計(jì)2025年，單晶PERC電池可實(shí)現(xiàn)高達(dá)24%的轉(zhuǎn)換效率，市場(chǎng)占有率將進(jìn)一步提高。

隨著技術(shù)的進(jìn)步，雙面PERC工藝的成熟不僅能拓寬PERC電池的應(yīng)用場(chǎng)景，而且可獲得更高的發(fā)電增益。

PERC電池效率提升的不同路線(xiàn)

圖：PERC電池效率提升的不同路線(xiàn)(來(lái)源：ISFH)

(注：SelEm1-前電極SE，SelEm2-前表面SE+BSG燒結(jié)n++，BSF-seg-局域背場(chǎng)，advEm-新型的發(fā)射極結(jié)構(gòu)，Al-B-BSF-摻硼鋁背場(chǎng)，base1ms-1msP型硅片，4BB-4主柵，Multi wire-多主柵，finger10μm-10μm柵線(xiàn))

各家PERC技術(shù)路線(xiàn)

目前，領(lǐng)先廠(chǎng)商的單晶PERC電池的量產(chǎn)效率可以達(dá)21.5%左右，多晶PERC的量產(chǎn)效率可達(dá)19.7%左右。而截至目前，單晶PERC和多晶PERC的世界最高效率分別已達(dá)23.6%和22.04%，分別由隆基樂(lè)葉和晶科能源創(chuàng)造?？梢钥闯?，PERC電池仍有很大的效率提升空間。

PERC電池效率進(jìn)一步提升的方向有：(1)細(xì)柵金屬化技術(shù)，減少正面遮擋，如應(yīng)用5BB或MBB技術(shù);

(2)正面采用選擇性發(fā)射極，降低表面復(fù)合損失;(3)先進(jìn)的陷光技術(shù)，如采用多層減反膜技術(shù);(4)降低背面金屬接觸區(qū)域的復(fù)合，如采用局部B摻雜;(5)采用高質(zhì)量硅片，如提高硅片的少子壽命;(6)雙面PERC電池。

圖：協(xié)鑫集成多晶PERC組件技術(shù)路線(xiàn)2017 to 2020

圖：隆基樂(lè)葉高效PERC技術(shù)路線(xiàn)圖