PERC电池效率现状及提升空间

1、PERC电池技术的转化效率

光电转换效率是晶体硅太阳电池最重要的参数。

2017年，我国产业化生产的常规多晶硅电池转换效率达到18.8%，单晶硅电池转换效率达到20.2%。

与常规电池相比，PERC电池的优势主要有两个方面：(1)内背反射增强，降低长波的光学损失;(2)高质量的背面钝化，这使得PERC电池的开路电压(Voc)和短路电流(Isc)较之常规电池有大幅提升，从而电池转化效率更高。

目前，PERC技术成为P型电池效率继续提升的主要方法，但PERC技术应用在多晶及单晶电池片上的效率表现有所差异。单晶电池产线在导入PERC技术后，可使转换效率绝对值提升1%以上，即单晶PERC电池产业化效率可达到21%以上，部分领先企业可将效率提升至21.5%;应用在多晶电池上有绝对值0.6%以上的效率提升，PERC多晶电池产业化效率可达到19.5%。此外，若在多晶PERC电池上叠加黑硅技术，产业化效率可达到20%以上。目前市场主流太阳电池效率水平如下图所示。

图1：2017年市场主流晶硅太阳电池效率水平

2、主流厂商PERC电池效率进展

1）晶澳太阳能

晶澳是我国最早、最大规模应用PERC技术的企业，早在2012年就获得了PERC电池发明专利的授权，2013年自主研发的工业化PERC电池平均转换效率在全球首次超过20%，2014年实现PERC电池和组件的大规模量产。

目前，晶澳单晶PERC电池量产效率提升至21.2%，60型单晶PERC量产组件的平均功率达到300W，最高功率创世界纪录达326.67W。

2）天合光能

天合光能曾是单晶PERC和多晶PERC电池记录的保持者，创造了多项世界纪录。

在单晶PERC上，2014年，天合光能凭借其大面积P型单晶PERC太阳电池21.40%的效率创造世界纪录，并在一年后以22.13%的转换率刷新该记录。2016年7月，天合光能量产P型单晶PERC电池的平均效率已达21.1%。2016年12月，天合光能以22.61%的转换效率再创单晶PERC电池世界纪录。该破纪录的PERC太阳电池采用了大面积工业级硼掺杂的直拉法硅片，集成正反面钝化及反光衰等先进的工业钝化发射极触点电池技术。

在多晶PERC上，2015年11月，天合光能大面积P型多晶硅PERC太阳电池光电转换率达到21.25%，创造了新的世界纪录;2016年7月，天合光能在多晶PERC上整合RIE技术，量产化P型多晶PERC电池平均转换效率达20.16%;2016年10月，天合光能基于120片自产高效多晶PERC电池的高效多晶组件窗口效率达19.86%，再次创造了P型多晶硅组件窗口效率新的世界纪录。

3）尚德

2017年1月，无锡尚德宣布，公司自主研发的高效多晶硅PERC太阳能电池，量产转换效率最高达到20%。此外，无锡尚德还和澳大利亚新南威尔士大学合作开发氢钝化技术，能将多晶PERC电池片光致衰减比率降为零。

2017年7月，上海尚德成功开发P型双面PERC电池和组件产品。双面PERC电池正面电池转换效率达到21.4%以上，同时背面电池效率能够达到正面电池效率的65%以上。在双面PERC电池的基础上，搭配双玻封装技术，尚德开发的高效P型双面双玻PERC单晶组件正面功率可达300W。

4）晶科能源

晶科能源是目前多晶PERC电池效率世界纪录的保持者。

2017年10月2日，晶科能源宣布其研发的实用面积(245.83平方厘米)P型多晶PERC电池转换效率高达22.04%，创造新的世界纪录。此前，晶科能源在2016年10月曾以21.63%的多晶PERC电池效率创造世界纪录。

2017年10月26日，晶科能源宣布，经中科院检测实验室验证，其研发的P型单晶PERC电池转换效率高达22.78%，创造新的世界纪录。11月8日，晶科能源P型单晶PERC多栅电池效率达到23.45%，再次打破P型单晶电池效率的世界纪录。

晶科能源表示，其P型单多晶PERC太阳能电池效率大幅提升，主要基于数项高效技术的应用，包括：高性能P型硅基底，体钝化技术，多层减反膜技术、选择性发射极技术和细栅金属化技术等。其中选择性发射极(SE)和细栅金属化技术极大降低了电池表面复合损失，有效提高了PERC电池开路电压和电池效率。同时晶科特有的多层膜钝化技术亦极大贡献了电池效率的提升。

5）隆基乐叶

隆基乐叶致力于单晶技术路线的研发与提升。在单晶PERC电池转换效率上始终处于领先水平，并多次打破世界纪录，目前是单晶PERC电池效率的世界纪录保持者。

2017年4月，隆基乐叶100MW电池示范线量产最高效率达到22.17%;9月，隆基乐叶将该效率升级到22.43%;10月17日，隆基乐叶宣布，经德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所测试认证，其单晶PERC电池光电转换效率达到22.71%，创下新的PERC电池世界纪录;10月27日，隆基乐叶收到国家太阳能光伏产品质量监督检验中心(CPVT)测试报告，报告显示其单晶PERC电池转换效率最高水平达到23.26%，再一次刷新世界纪录。

2018年2月28日，隆基乐叶宣布，经中国国家太阳能光伏产品质量监督检验中心(CPVT)测试认证，其单晶PERC电池转化效率最高已达到23.6%，再次成为新世界纪录保持者。

在单晶PERC组件功率上，隆基乐叶在2018年1月宣布，其60型高效PERC组件光电转换效率达到20.41%，创造了新的单晶PERC组件转换效率世界纪录。

隆基乐叶于2017SNEC上推出了高效单晶PERC双面发电组件产品Hi-MO2。72型组件功率达360/365W，60型组件功率300/305W。该电池正面发电效率超过21%，与单面PERC电池相当。同时，背面采用了玻璃封装，实现了双面受光、双面发电，背面功率与正面功率相比不低于75%，产品背面可带来最高25%的发电量增益。Hi-MO2首年光衰可低于2%，平均年衰减低于0.45%，均优于常规组件。此外，2017年11月，隆基乐叶单晶双面PERC电池双面率达82.15%，突破PERC双面率记录。

6）协鑫集成

在行业单晶热潮中，协鑫集成坚持多晶高效电池及组件产品的推广。在金刚线切割多晶硅片的基础上，坚持推广黑硅+PERC电池技术。

2017年2月，协鑫集成开始稳定量产基于金刚线切割的多晶硅片的黑硅PERC电池。2018年2月，其高效多晶黑硅PERC电池量产平均效率达到20.8%，最高效率达到21.3%，多晶60版型组件功率突破300W。据悉，协鑫集成有效解决了多晶PERC电池的衰减问题，LID可控制在1.5%以内。

在多晶黑硅PERC电池技术量产的基础上，协鑫集成进一步开发了双面多晶黑硅PERC电池。电池平均效率已达到20.2%，双面因子接近70%，同时，(去掉)该组件产品在系统端的不同应用场景下发电量可以增加10%-30%(电池的等效效率21%-24%)。

7）广东爱旭

目前，广东爱旭PERC双面电池在量产中正面光电转换效率大于21.5%，背面光电转换效率大于15%，60片电池双面双玻组件平均功率增加20%，可达到365W。下一阶段，爱旭产线还将叠加新量产工艺技术，预计PERC电池正面效率将突破22%。

8）韩华QCELLS

韩华QCELLS推出的Q.ANTUM电池是全球第一家商业化量产的多晶PERC电池，于2012年开始量产。目前韩华量产的Q.ANTUM多晶电池转换效率达19.5%，Q.ANTUM单晶电池转换效率达21.5%。截至2017年6月，韩华QCELLS已经量产了约5GWQ.ANTUM太阳电池。

此外，韩华QCELLS还与硅片制造商1366科技在技术上展开合作。2017年8月，韩华QCELLS采用1366科技的直接硅片(“DirectWafer”)技术，使得Q.ANTUM背钝化电池转化效率达20.3%。韩华QCELLS曾在2016年3月与1366科技签订700MW直接硅片供应协议，该技术可大幅降低生产成本。

3、PERC电池效率未来的提升空间

目前，领先厂商的单晶PERC电池的量产效率可以达21.5%左右，多晶PERC的量产效率可达19.7%左右。而截至目前，单晶PERC和多晶PERC的世界最高效率分别已达23.6%和22.04%，分别由隆基乐叶和晶科能源创造。可以看出，PERC电池仍有很大的效率提升空间。

PERC电池效率进一步提升的方向有：

(1)细栅金属化技术，减少正面遮挡，如应用5BB或MBB技术;

(2)正面采用选择性发射极，降低表面复合损失;

(3)先进的陷光技术，如采用多层减反膜技术;

(4)降低背面金属接触区域的复合，如采用局部B掺杂;

(5)采用高质量硅片，如提高硅片的少子寿命;

(6)双面PERC电池。

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

不同的优化途径对PERC电池效率提升效果如上图所示。通过采用新型发射极结构、掺硼铝背场、减少正面电极栅线宽度、提高硅片质量、多主栅等技术优化之后，PERC电池效率可达到24%以上。

天合光能副总裁冯志强博士表示，如果没有重要的突破性技术，预计2025年左右，单晶PERC电池可实现24%的转换效率，产线效率可达到23%;同时随着PERC电池产业规模的扩大和技术优化，预计至2025年成本也将降低至目前的一半。