PERC产品为什么多发电？

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PERC产品为什么多发电？

PERC电池简介

根据国际光伏技术路线图，过去6年（2011~2016）产业化的电池效率以每年0.3%的速度增长，单晶硅电池平均效率由18%提高到19.8%，多晶硅电池效率由16.5 %提高到18.3%，主要是针对光伏电池的迎光面进行改进。随相关工作进入瓶颈，光伏行业开始把注意力放到电池的背光面，将PERC（PassivatedEmitterandRearCell）技术进行了产业化。其结构如下图。

通过使用钝化膜代替常规铝背场（BSF），一方面降低了电池背面的少子复合速率，另一方面提高了背面对入射到电池内的红外光的反射率（与测试效率相关的为1100nm以下波段），因此可以显著提高晶硅电池的效率。

2015年PERC电池的最高纪录就有9次被突破，随着2015年以及2016年中国光伏领跑者项目的推动，大批国内厂商加强对PERC生产与技术开发的布局，产业化单晶PERC电池的平均效率已接近21%，相比19.8%的常规单晶效率（截至2016年底），有1%的提升。PERC技术对单晶电池效率提升高于多晶的原因如图5所示：在背面钝化后，光生少子需要运动更远的距离才能到达背电极，因此具有更高少子寿命的单晶能够体现出优势。

 PERC电池的生产增加了两道额外的工序：背面钝化层的沉积和激光开槽，仅需增加两套设备的投资，按目前的生产情况传递到组件端单瓦成本略高，但随着生产规模的扩大及专用原材料费用的降低，PERC组件的成本将低于常规组件。PERC电池多发电的优势得到普遍认可，德国康斯坦茨国际太阳能中心的Kipecek指出：目前的组件价格与峰值功率挂钩，当价格改为以千瓦时为基础时，PERC的需求将增加。

PERC组件多发电原理

PERC组件多发电的原理在于其优秀的低辐照性能，更好的功率温度系数以及首年光衰问题的解决。

（1）低辐照

一方面，与AM1.5同样光谱分布的低辐照测试当中，PERC组件具有更高的相对转换效率（图8），因小于标准光强下的相对效率主要由开路电压的变化来决定，常规电池的相对开路电压低于PERC电池，且光强越弱，两电池的暗饱和电流密度相差越大，短路电流相差越大，相对效率相差越多；更重要的是PERC电池红外波段的量子效率显著提高，尤其在1100~1200nm波段增加的发电不计入到标称功率当中，如图2所示。因此PERC组件在正常辐照下由于低辐照特性可以多发电，而在阴雨天以及早晚，相对常规组件的多发电优势更加明显。

（2）功率温度系数

一方面PERC电池的红外波段量子效率高，其电流温度系数略高；另一方面PERC电池的开路电压更高，电压温度系数（绝对值）更低。综合来看，PERC电池的功率温度系数（绝对值）低于多晶和常规单晶。

封装成组件后，功率温度系数略有变化，从组件厂家的规格书来看，PERC组件的功率温度系数为0.39%/?C，常规单晶组件的功率温度系数为0.41%/?C，多晶组件的功率温度系数为0.41~0.42%/?C。

（3）初始光衰

晶硅组件都存在光致衰减（LID）问题，从组件厂家的质保承诺来看，首年功率衰减一般不高于2.5%或3%，主要原因是p型硅片中的硼与氧在室外光照后产生的“B-O对”导致组件功率降低。采用了PERC技术后，光生空穴需要运行更远的距离才能被背电极收集（图5），“B-O对”与杂质、缺陷会产生更明显影响，导致5%以上的LID。降低LID的措施包括：降低硅片氧含量；改变掺杂剂；对电池进行退火处理。通过以上措施可以将PERC电池的光衰显著降低，例如单晶PERC组件可以达到2%以下的首年功率衰减。图10即为退火处理后单晶电池片与组件的光衰情况（来自晶宝科技）。

由于以上原因，电站端的实际测试中，PERC组件比常规组件每瓦发电量高出3%左右。

 参考资料：

PERC电池专刊，中国光伏行业协会&TaiyangNews联合出品

亚化咨询无锡PERC会议（2016.6.29）尚德、乐叶、晶宝演讲材料