多晶黑硅、N型單晶雙面及P型單晶PERC技術優(yōu)劣分析對比
2015年光伏領跑者計劃推出，國家通過此項計劃引導光伏行業(yè)有序升級，行業(yè)積極響應并順勢加快高效電池技術從研發(fā)走向量產的步伐。
經過市場大浪淘沙，光伏行業(yè)主要選擇的主要高效電池技術有：多晶黑硅電池技術、N型單晶雙面電池技術以及P型單晶PERC電池技術。下面就電池工藝、組件功率、光致衰減、隱裂等方面探討上述幾種技術的優(yōu)劣。
一、PERC單晶電池
1、PERC單晶單面電池
常規(guī)單晶電池主要效率區(qū)間為19.8-20%，對應的組件功率為280W。為了進一步提升單晶電池效率，在電池背面增加了鈍化層。通過背面鈍化層的作用，電池的表面復合速率顯著降低，電池的效率提升到20.8-21%，對應的組件功率由280W提升到290W。
和常規(guī)單晶電池工藝相比，PERC單晶電池主要增加了背面鈍化、背面SiNx膜沉積和激光打孔三道工藝。其中激光打孔工藝是利用一定脈沖寬度的激光在去除部分覆蓋在電池背面的鈍化層和SiNx覆蓋層，以使絲網(wǎng)印刷的鋁漿可以與電池背面的硅片形成有效接觸，從而使光生電流可以通過Al層導出。因Al漿無法穿透SiNx層，其余未被激光去除的鈍化層被覆蓋在其上方的SiNx覆蓋層保護，發(fā)揮降低表面復合速率，提升效率的作用。
通常背面的激光開孔面積約占電池片表面積的5-10%，如激光開孔面積過低，則光生電流在傳輸過程中電阻較大，從而產生較大的熱損失，導致電流效率降低。如激光開孔面積過大，則鈍化層無法有效發(fā)揮降低表面復合速率的作用，導致電池的效率無法有效提升。激光開孔工藝在電池片表面產生了5-10%的損傷。作為整片單一晶體，PERC單晶由于背面的完整晶體結構被破壞，有很大的隱裂或破碎的風險，晶體損傷可能導致硅片沿著此損傷整片碎裂。PERC單晶電池由于正反面金屬結構不同所造成的2-5mm的翹曲，翹曲應力和激光損傷的聯(lián)合作用下，PERC單晶電池的隱裂或破碎的風險將顯著提高。
組件應用在光伏電站后，在整個生命周期內，組件都需要持續(xù)經受機械載荷或風載荷等考驗。為了保證組件在光伏電站使用的可靠性，組件都需通過5400Pa機械載荷測試，行業(yè)標準是測試后組件功率的衰減量小于5%，因為激光開孔工藝造成的損傷導致硅片破碎幾率增大，因此PERC單晶組件經過機械載荷測試后的衰減普遍大于5%，而常規(guī)單多晶組件的機械載荷測試功率衰減量普遍小于3%。可以看出PERC單晶組件的機械載荷衰減率明顯高于其他組件產品。對光伏電站來說，在雪載荷和風載荷等的持續(xù)用下，PERC單晶組件從激光開孔點開始逐漸出現(xiàn)隱裂和破片，伴隨的是組件功率的持續(xù)下降。PERC電池的高機械載荷衰減率PERC單晶組件的這一缺陷給光伏電站發(fā)電量帶來了極大不確定性。為了緩解PERC單晶在機械載荷和隱裂方面的缺陷，行業(yè)采取在組件背面添加加固橫梁的方式，并進行了采用加厚硅片來緩解隱裂的嘗試，但這些方法均提高了組件的單瓦成本，與降低度電成本的大方向背道而馳。
光致衰減方面，多晶黑硅光衰約為1.5%，N型單晶基本沒有光衰，而PERC單晶的光衰在2-10%之間，從而導致PERC單晶組件應用在光伏電站后很可能光電轉換效率大幅下降，光伏電站發(fā)電量和收益率而隨之大幅下降。
作者： 來源：摩爾光伏 責任編輯：wutongyufg
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