PERC技术 | 从机理、工艺、技术、难点、性能全方位解析PERC电池

“PERC到底是个什么GUI?”

一起探讨PERC技术研究与发展趋势吧

什么是PERC电池?

PERC(Passivated Emitter and Rear Cell)，钝化发射极和背面电池技术，最早在1983年由澳大利亚科学家Martin Green提出。PERC近年来效率记录不断被刷新，将成为未来三年内最具性价比的技术。

PERC电池与常规电池最大的区别在于背表面介质膜钝化，采用局域金属接触，有效降低背表面的电子复合速度，同时提升了背表面的光反射。

PERC电池实验室制备采用了光刻、蒸镀、热氧钝化、电镀等技术，而产业化PERC工艺采用了PECVD(或ALD)法钝化、激光开孔、丝网印刷、烧结等技术。

图一 单面PERC电池结构

PERC电池的技术发展

自2015年PERC电池逐步市场化以来，截止2016年底，全球PERC产能约为13.4GW，产量达到8GW左右;预计到2017年产能将增至20GW，实际产量将达到14GW。

目前，单晶PERC电池产业化平均效率达到了21%左右，多晶平均效率19.5%左右。

韩华新能源(纳斯达克:HQCL) 专利Q.ANTUM太阳能电池的量产总数已达到5GW;

预计在2017年上半年底，工业化量产Q.ANTUM太阳能电池总数将达到十亿片，成为一个新的里程碑;

这标志着Q.ANTUM已是工业化最成熟的PERC技术，彰显出韩华新能源在PERC技术方面的行业领先水平。

双面电池取代单面电池可以说是市场发展的一个长远趋势，双面PERC同样逐渐成为行业热点。双面PERC具有提高发电量、降低铝浆耗量、生产线兼容、成本较低等一系列优势。

PERC电池的光衰问题

P型晶硅电池普遍存在光致衰减的问题，而叠加PERC技术后衰减问题更甚，尤其是多晶PERC，目前导致光致衰减的机理尚不清楚。

单晶PERC光衰要高于单晶BSF电池，单晶PERC的光衰主要与电池中B-O对有关，此类衰减可通过降低硅片中氧含量、掺Ga、光照+退火等工艺消除。

图二 单晶PERC电池的LID衰减和恢复机理

图三 国产PERC电池的光照恢复设备

多晶PERC的光衰机理更为复杂。目前认为，多晶PERC的光衰与电池的热过程密切相关，因此也称为光照热衰减(Light elevated Temperature Induce Degradation，LeTID)。多晶PERC的LeTID比多晶Al-BSF电池高6%~10%左右。多晶PERC电池的LeTID与B-O对无关，表现为掺Ga不起作用;与体内的复合有关，而与表面钝化特性关系不大;与少数载流子注入浓度有关;与电池热历史有关。

最新研究显示，吸杂可以抑制衰减(P吸杂比Al吸杂更有效);高温退火及激光快速退火也可以抑制多晶PERC光衰。

图四 多晶PERC电池的光致热衰减(LeTID)

图五 各类吸杂对多晶PERC光衰的影响

图六 几种不同的热处理对多晶PERC光衰的影响

PERC电池的性能与实证

电站收益的根本在于发电量，而温度、辐照度、灰尘、风速等户外环境因素均会影响发电量的评估。

数据分析发现，单晶PERC发电量最高(22.69 kwh/kw)>单晶常规电池(22.26 kwh/kw)>多晶常规电池(22.20 kwh/kw)>多晶PERC电池(21.97 kwh/kw)。

中科院电工所太阳电池研究部主任王文静表示，“高效率低成本技术上天堂，低效率高成本技术下地狱”。

PERC技术在实验室数据、产业化效率、国家领跑者基地项目中实际表现均备受瞩目，PERC电池较常规电池具有良好的效率优势，较N型、HIT等高效技术具有更好的成本优势。未来以PERC为代表的高效电池技术必将成为市场的主流。