隨著社會的進步，科技的發(fā)展，人們對能源的需求越來越大，而現(xiàn)有的能源有限，需要人們不斷發(fā)展新能源，而太陽能就是一個不錯的選擇，人們開始大力發(fā)展太陽能能發(fā)電。PERC光伏組件生產(chǎn)線幾乎已經(jīng)成為主流組件制造商的必配，其效率比傳統(tǒng)組件高1%或更多。雖然傳統(tǒng)的光伏電池已經(jīng)達到了物理效率的極限，但這種新的PERC結(jié)構(gòu)可以讓組件制造商提高更高的組件轉(zhuǎn)化效率。據(jù)分析，PERC組件未來三年的市場占有率將大幅上升，成為主流供應(yīng)產(chǎn)品。因此，很有必要在此之前對PERC多一些科普級的了解。
PERC技術(shù)的優(yōu)勢
上圖顯示了PERC技術(shù)是如何超越傳統(tǒng)的單晶組件的。
什么是PERC技術(shù)?
PERC(PassivatedEmitterandRearCell)電池，全稱為“發(fā)射極和背面鈍化電池”，是從常規(guī)鋁背場電池(BSF)結(jié)構(gòu)自然衍生而來。常規(guī)BSF電池由于背表面的金屬鋁膜層中的復(fù)合速度無法降至200cm/s以下，致使到達鋁背層的紅外輻射光只有60-70%能被反射，產(chǎn)生較多光電損失，因此在光電轉(zhuǎn)換效率方面具有先天的局限性;而PERC技術(shù)通過在電池背面附上介質(zhì)鈍化層，可以較大程度減少這種光電損失，從而提升光伏電池1%左右的光電轉(zhuǎn)換效率。與需要在晶體層面突破的另一種電池 - 鈣鈦礦光伏相比，PERC是電池和組件組裝方面的一項創(chuàng)新。
PERC技術(shù)的發(fā)展
PERC電池最早起源于上世紀(jì)八十年代，1989年由澳洲新南威爾士大學(xué)的MartinGreen研究組在AppliedPhysicsLetter首次正式報道了PERC電池結(jié)構(gòu)，當(dāng)時達到22.8%的實驗室電池效率。
到了1999年實驗室研究的PERC電池創(chuàng)造了轉(zhuǎn)換效率25%的世界紀(jì)錄。PERC電池的實驗室制備，采用了光刻、蒸鍍、熱氧鈍化、電鍍等技術(shù)。
PERC技術(shù)的優(yōu)勢來源
在傳統(tǒng)的光伏電池中，有鋁金屬化層，它在電池背面的整個區(qū)域進行接觸。光子進入電池并激發(fā)電子 - 這些電子只有到達頂部發(fā)射層才能發(fā)電。較長的波長通常會激發(fā)電池底部附近的電子，這些電子很可能會重新被吸收，并且可能永遠不會到達發(fā)射層，這只會導(dǎo)致組件發(fā)熱。
PERC電池與常規(guī)電池最大的區(qū)別在背表面介質(zhì)膜鈍化，采用局域金屬接觸，大大降低被表面復(fù)合速度，同時提升了背表面的光反射。PERC技術(shù)通過提高電池在較長波長下捕捉光的能力來提高效率，特別是在清晨、傍晚或多云的情況下。PERC技術(shù)在電池和鋁層之間添加了一層薄的介電層。任何穿過電池而不產(chǎn)生電子的光都會被這層反射回來 - 因此，這種光有第二次產(chǎn)生光電子的機會。
為何PERC光伏組件仍未大規(guī)模市場化?
與任何新技術(shù)一樣，PERC 技術(shù)也經(jīng)歷了一些成長的痛苦：
1. 更高的成本：由于電池有多層，在PERC光伏電池的制造中需要更多的步驟，從而導(dǎo)致更高的成本。目前，PERC光伏組件的價格為2元/瓦左右。當(dāng)前的有利情況是PERC效率的提高快于成本的增加，原材料成本也在下降，而且趨勢表明，PERC將取代傳統(tǒng)的電池結(jié)構(gòu)。
2. LID：光致衰減是指組件首次暴露在光照下后功率損失的百分比。由于PERC電池中常用的摻雜水平較高，因此采用PERC技術(shù)后，LID的負面效應(yīng)會增加。甚至許多生產(chǎn)商也表示，與傳統(tǒng)生產(chǎn)商相比，使用PERC組件的第一年損失更大。真正的戶外測試結(jié)果仍是期待。
電池和組件制造商為何感興趣?
轉(zhuǎn)移到PERC技術(shù)生產(chǎn)線只需要對現(xiàn)有電池生產(chǎn)線進行最小的改造，制造商就可以輕而易舉地生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，而無需花費大量的資本支出來徹底更新現(xiàn)有設(shè)備。在全球市場上增加PERC容量的熱潮已經(jīng)開始，并將在未來幾年繼續(xù)快速增長。而對于組件制造商來說，他們只需利用現(xiàn)有的生產(chǎn)線就能夠生產(chǎn)更高功率的組件，并不會增加建造成本。
開發(fā)人員、設(shè)計人員和安裝人員為何感興趣?
采用PERC技術(shù)的電池板給開發(fā)商和設(shè)計師提供了更多的自由，尤其是在處理非正統(tǒng)空間或曾經(jīng)被認為不適合光伏安裝的地點時。PERC組件單位面積功率更高，在弱光條件和高溫下性能良好?？紤]到總發(fā)電量而不是峰值功率，顯然PERC組件更優(yōu)越。設(shè)計師可以利用更少的組件來實現(xiàn)總輸出目標(biāo)，而且占地面積更少。設(shè)計人員能夠更靈活地實現(xiàn)項目目標(biāo)。
這種自由還允許降低BOS成本。更多的發(fā)電量用更少的資源來實現(xiàn)，這些資源涓涓細流，顯著降低軟成本。此外，更具吸引力的溫度系數(shù)使PERC在高溫氣候條件下表現(xiàn)更好，熱損失也更少。最終用戶在全年度會有更好的收益。
金融資本為何感興趣?
由于PERC技術(shù)既不是新的，也不是完全不同于傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)電池，因此金融家支持先進技術(shù)的風(fēng)險降低了。通過使用成熟的技術(shù)并修改標(biāo)準(zhǔn)電池，組件及其性能的固有風(fēng)險不會發(fā)生變化，因而金融家對使用PERC技術(shù)制造組件的想法更有熱情。它為住宅、商業(yè)和公用事業(yè)項目以經(jīng)濟有效的方式建立可靠、長期的電力輸出奠定了基礎(chǔ)。在整個太陽能系統(tǒng)的使用壽命內(nèi)，總發(fā)電量會增加，而不會大幅增加每瓦的成本。
PERC光伏技術(shù)不久的將來
PERC技術(shù)的主要優(yōu)點是每個組件的峰值功率更高，由于LID，可能會對壽命性能產(chǎn)生負面影響。峰值功率的增益目前約為6%，也就是說，只有在大型光伏電站中表現(xiàn)得很明顯。
從單晶電池片到單晶PERC電池片，0.3元/wp的溢價太高，電站面積僅減少6%。
因此，目前投資PERC或采用PERC產(chǎn)品仍有一定的風(fēng)險，但隨著PERC技術(shù)的日趨成熟，價格下降，風(fēng)險被證明越來越低。如果LID的問題完全得到解決，成本開始與傳統(tǒng)組件匹配，PERC的應(yīng)用將會爆發(fā)。
在當(dāng)前N型TopCon技術(shù)尚未得到實證，HIT異質(zhì)結(jié)成本仍過高，鈣鈦礦等遙遙無期的情況下，PERC或許是當(dāng)前產(chǎn)線改造和升級最佳的選擇。未來三年，PERC或?qū)⒊蔀榻M件市場的標(biāo)配。目前太陽能還未能更好被人類利用，需要科研人員不斷努力，研究出更高效地產(chǎn)品，這樣才能保證我們?nèi)祟惖哪茉磯蛉祟惏l(fā)展所需。