1、PERC電池技術的轉(zhuǎn)化效率

光電轉(zhuǎn)換效率是晶體硅太陽電池最重要的參數(shù)。

2017年，我國產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的常規(guī)多晶硅電池轉(zhuǎn)換效率達到18.8%，單晶硅電池轉(zhuǎn)換效率達到20.2%。

與常規(guī)電池相比，PERC電池的優(yōu)勢主要有兩個方面：(1)內(nèi)背反射增強，降低長波的光學損失;(2)高質(zhì)量的背面鈍化，這使得PERC電池的開路電壓(Voc)和短路電流(Isc)較之常規(guī)電池有大幅提升，從而電池轉(zhuǎn)化效率更高。

目前，PERC技術成為P型電池效率繼續(xù)提升的主要方法，但PERC技術應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)線在導入PERC技術后，可使轉(zhuǎn)換效率絕對值提升1%以上，即單晶PERC電池產(chǎn)業(yè)化效率可達到21%以上，部分領先企業(yè)可將效率提升至21.5%;應用在多晶電池上有絕對值0.6%以上的效率提升，PERC多晶電池產(chǎn)業(yè)化效率可達到19.5%。此外，若在多晶PERC電池上疊加黑硅技術，產(chǎn)業(yè)化效率可達到20%以上。目前市場主流太陽電池效率水平如下圖所示。

圖1：2017年市場主流晶硅太陽電池效率水平

2、主流廠商PERC電池效率進展

1）晶澳太陽能

晶澳是我國最早、最大規(guī)模應用PERC技術的企業(yè)，早在2012年就獲得了PERC電池發(fā)明專利的授權，2013年自主研發(fā)的工業(yè)化PERC電池平均轉(zhuǎn)換效率在全球首次超過20%，2014年實現(xiàn)PERC電池和組件的大規(guī)模量產(chǎn)。

目前，晶澳單晶PERC電池量產(chǎn)效率提升至21.2%，60型單晶PERC量產(chǎn)組件的平均功率達到300W，最高功率創(chuàng)世界紀錄達326.67W。

2）天合光能

天合光能曾是單晶PERC和多晶PERC電池記錄的保持者，創(chuàng)造了多項世界紀錄。

在單晶PERC上，2014年，天合光能憑借其大面積P型單晶PERC太陽電池21.40%的效率創(chuàng)造世界紀錄，并在一年后以22.13%的轉(zhuǎn)換率刷新該記錄。2016年7月，天合光能量產(chǎn)P型單晶PERC電池的平均效率已達21.1%。2016年12月，天合光能以22.61%的轉(zhuǎn)換效率再創(chuàng)單晶PERC電池世界紀錄。該破紀錄的PERC太陽電池采用了大面積工業(yè)級硼摻雜的直拉法硅片，集成正反面鈍化及反光衰等先進的工業(yè)鈍化發(fā)射極觸點電池技術。

在多晶PERC上，2015年11月，天合光能大面積P型多晶硅PERC太陽電池光電轉(zhuǎn)換率達到21.25%，創(chuàng)造了新的世界紀錄;2016年7月，天合光能在多晶PERC上整合RIE技術，量產(chǎn)化P型多晶PERC電池平均轉(zhuǎn)換效率達20.16%;2016年10月，天合光能基于120片自產(chǎn)高效多晶PERC電池的高效多晶組件窗口效率達19.86%，再次創(chuàng)造了P型多晶硅組件窗口效率新的世界紀錄。

3）尚德

2017年1月，無錫尚德宣布，公司自主研發(fā)的高效多晶硅PERC太陽能電池，量產(chǎn)轉(zhuǎn)換效率最高達到20%。此外，無錫尚德還和澳大利亞新南威爾士大學合作開發(fā)氫鈍化技術，能將多晶PERC電池片光致衰減比率降為零。

2017年7月，上海尚德成功開發(fā)P型雙面PERC電池和組件產(chǎn)品。雙面PERC電池正面電池轉(zhuǎn)換效率達到21.4%以上，同時背面電池效率能夠達到正面電池效率的65%以上。在雙面PERC電池的基礎上，搭配雙玻封裝技術，尚德開發(fā)的高效P型雙面雙玻PERC單晶組件正面功率可達300W。

4）晶科能源

晶科能源是目前多晶PERC電池效率世界紀錄的保持者。

2017年10月2日，晶科能源宣布其研發(fā)的實用面積(245.83平方厘米)P型多晶PERC電池轉(zhuǎn)換效率高達22.04%，創(chuàng)造新的世界紀錄。此前，晶科能源在2016年10月曾以21.63%的多晶PERC電池效率創(chuàng)造世界紀錄。

2017年10月26日，晶科能源宣布，經(jīng)中科院檢測實驗室驗證，其研發(fā)的P型單晶PERC電池轉(zhuǎn)換效率高達22.78%，創(chuàng)造新的世界紀錄。11月8日，晶科能源P型單晶PERC多柵電池效率達到23.45%，再次打破P型單晶電池效率的世界紀錄。

晶科能源表示，其P型單多晶PERC太陽能電池效率大幅提升，主要基于數(shù)項高效技術的應用，包括：高性能P型硅基底，體鈍化技術，多層減反膜技術、選擇性發(fā)射極技術和細柵金屬化技術等。其中選擇性發(fā)射極(SE)和細柵金屬化技術極大降低了電池表面復合損失，有效提高了PERC電池開路電壓和電池效率。同時晶科特有的多層膜鈍化技術亦極大貢獻了電池效率的提升。

5）隆基樂葉

隆基樂葉致力于單晶技術路線的研發(fā)與提升。在單晶PERC電池轉(zhuǎn)換效率上始終處于領先水平，并多次打破世界紀錄，目前是單晶PERC電池效率的世界紀錄保持者。

2017年4月，隆基樂葉100MW電池示范線量產(chǎn)最高效率達到22.17%;9月，隆基樂葉將該效率升級到22.43%;10月17日，隆基樂葉宣布，經(jīng)德國弗勞恩霍夫太陽能系統(tǒng)研究所測試認證，其單晶PERC電池光電轉(zhuǎn)換效率達到22.71%，創(chuàng)下新的PERC電池世界紀錄;10月27日，隆基樂葉收到國家太陽能光伏產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心(CPVT)測試報告，報告顯示其單晶PERC電池轉(zhuǎn)換效率最高水平達到23.26%，再一次刷新世界紀錄。

2018年2月28日，隆基樂葉宣布，經(jīng)中國國家太陽能光伏產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心(CPVT)測試認證，其單晶PERC電池轉(zhuǎn)化效率最高已達到23.6%，再次成為新世界紀錄保持者。

在單晶PERC組件功率上，隆基樂葉在2018年1月宣布，其60型高效PERC組件光電轉(zhuǎn)換效率達到20.41%，創(chuàng)造了新的單晶PERC組件轉(zhuǎn)換效率世界紀錄。

隆基樂葉于2017SNEC上推出了高效單晶PERC雙面發(fā)電組件產(chǎn)品Hi-MO2。72型組件功率達360/365W，60型組件功率300/305W。該電池正面發(fā)電效率超過21%，與單面PERC電池相當。同時，背面采用了玻璃封裝，實現(xiàn)了雙面受光、雙面發(fā)電，背面功率與正面功率相比不低于75%，產(chǎn)品背面可帶來最高25%的發(fā)電量增益。Hi-MO2首年光衰可低于2%，平均年衰減低于0.45%，均優(yōu)于常規(guī)組件。此外，2017年11月，隆基樂葉單晶雙面PERC電池雙面率達82.15%，突破PERC雙面率記錄。

6）協(xié)鑫集成

在行業(yè)單晶熱潮中，協(xié)鑫集成堅持多晶高效電池及組件產(chǎn)品的推廣。在金剛線切割多晶硅片的基礎上，堅持推廣黑硅+PERC電池技術。

2017年2月，協(xié)鑫集成開始穩(wěn)定量產(chǎn)基于金剛線切割的多晶硅片的黑硅PERC電池。2018年2月，其高效多晶黑硅PERC電池量產(chǎn)平均效率達到20.8%，最高效率達到21.3%，多晶60版型組件功率突破300W。據(jù)悉，協(xié)鑫集成有效解決了多晶PERC電池的衰減問題，LID可控制在1.5%以內(nèi)。

在多晶黑硅PERC電池技術量產(chǎn)的基礎上，協(xié)鑫集成進一步開發(fā)了雙面多晶黑硅PERC電池。電池平均效率已達到20.2%，雙面因子接近70%，同時，(去掉)該組件產(chǎn)品在系統(tǒng)端的不同應用場景下發(fā)電量可以增加10%-30%(電池的等效效率21%-24%)。

7）廣東愛旭

目前，廣東愛旭PERC雙面電池在量產(chǎn)中正面光電轉(zhuǎn)換效率大于21.5%，背面光電轉(zhuǎn)換效率大于15%，60片電池雙面雙玻組件平均功率增加20%，可達到365W。下一階段，愛旭產(chǎn)線還將疊加新量產(chǎn)工藝技術，預計PERC電池正面效率將突破22%。

8）韓華QCELLS

韓華QCELLS推出的Q.ANTUM電池是全球第一家商業(yè)化量產(chǎn)的多晶PERC電池，于2012年開始量產(chǎn)。目前韓華量產(chǎn)的Q.ANTUM多晶電池轉(zhuǎn)換效率達19.5%，Q.ANTUM單晶電池轉(zhuǎn)換效率達21.5%。截至2017年6月，韓華QCELLS已經(jīng)量產(chǎn)了約5GWQ.ANTUM太陽電池。

此外，韓華QCELLS還與硅片制造商1366科技在技術上展開合作。2017年8月，韓華QCELLS采用1366科技的直接硅片(“DirectWafer”)技術，使得Q.ANTUM背鈍化電池轉(zhuǎn)化效率達20.3%。韓華QCELLS曾在2016年3月與1366科技簽訂700MW直接硅片供應協(xié)議，該技術可大幅降低生產(chǎn)成本。

3、PERC電池效率未來的提升空間

目前，領先廠商的單晶PERC電池的量產(chǎn)效率可以達21.5%左右，多晶PERC的量產(chǎn)效率可達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23.6%和22.04%，分別由隆基樂葉和晶科能源創(chuàng)造。可以看出，PERC電池仍有很大的效率提升空間。

PERC電池效率進一步提升的方向有：

(1)細柵金屬化技術，減少正面遮擋，如應用5BB或MBB技術;

(2)正面采用選擇性發(fā)射極，降低表面復合損失;

(3)先進的陷光技術，如采用多層減反膜技術;

(4)降低背面金屬接觸區(qū)域的復合，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。

來源：B Min,M Müller,H Wagner,A Roadmap Toward 24% Efficient PERC Solar Cells inIndustrial Mass Production,IEEEJournalofPhotovoltaics,2017,PP(99):1-10

不同的優(yōu)化途徑對PERC電池效率提升效果如上圖所示。通過采用新型發(fā)射極結(jié)構(gòu)、摻硼鋁背場、減少正面電極柵線寬度、提高硅片質(zhì)量、多主柵等技術優(yōu)化之后，PERC電池效率可達到24%以上。

天合光能副總裁馮志強博士表示，如果沒有重要的突破性技術，預計2025年左右，單晶PERC電池可實現(xiàn)24%的轉(zhuǎn)換效率，產(chǎn)線效率可達到23%;同時隨著PERC電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴大和技術優(yōu)化，預計至2025年成本也將降低至目前的一半。