关于PERC光伏组件你了解多少?

时间:2019-09-02 来源: 历史
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  PERC光伏组件生产线几乎已经成为主流组件制造商的必配,其效率比传统组件高1%或更多。虽然传统的光伏电池已经达到了物理效率的极限,但这种新的PERC结构可以让组件制造商提高更高的组件转化效率。据分析,PERC组件未来三年的市场占有率将大幅上升,成为主流供应产品。因此,很有必要在此之前对PERC多一些科普级的了解。

“光伏领跑者创新论坛”作者:TestPV)

  PERC技术的优势

  

  上图显示了PERC技术是如何超越传统的单晶组件的。

  什么是PERC技术?

  PERC(PassivatedEmitterandRearCell)电池,全称为“发射极和背面钝化电池”,是从常规铝背场电池(BSF)结构自然衍生而来。常规BSF电池由于背表面的金属铝膜层中的复合速度无法降至200cms以下,致使到达铝背层的红外辐射光只有60-70%能被反射,产生较多光电损失,因此在光电转换效率方面具有先天的局限性;而PERC技术通过在电池背面附上介质钝化层,可以较大程度减少这种光电损失,从而提升光伏电池1%左右的光电转换效率。与需要在晶体层面突破的另一种电池 - 钙钛矿光伏相比,PERC是电池和组件组装方面的一项创新。

  

  PERC技术的发展

  PERC电池最早起源于上世纪八十年代,1989年由澳洲新南威尔士大学的MartinGreen研究组在AppliedPhysicsLetter首次正式报道了PERC电池结构,当时达到22.8%的实验室电池效率。

  到了1999年实验室研究的PERC电池创造了转换效率25%的世界纪录。PERC电池的实验室制备,采用了光刻、蒸镀、热氧钝化、电镀等技术。

  

  PERC技术的优势来源

  在传统的光伏电池中,有铝金属化层,它在电池背面的整个区域进行接触。光子进入电池并激发电子 - 这些电子只有到达顶部发射层才能发电。较长的波长通常会激发电池底部附近的电子,这些电子很可能会重新被吸收,并且可能永远不会到达发射层,这只会导致组件发热。

  PERC电池与常规电池最大的区别在背表面介质膜钝化,采用局域金属接触,大大降低被表面复合速度,同时提升了背表面的光反射。PERC技术通过提高电池在较长波长下捕捉光的能力来提高效率,特别是在清晨、傍晚或多云的情况下。PERC技术在电池和铝层之间添加了一层薄的介电层。任何穿过电池而不产生电子的光都会被这层反射回来 - 因此,这种光有第二次产生光电子的机会。

  为何PERC光伏组件仍未大规模市场化?

  与任何新技术一样,PERC 技术也经历了一些成长的痛苦:

  1. 更高的成本:由于电池有多层,在PERC光伏电池的制造中需要更多的步骤,从而导致更高的成本。目前,PERC光伏组件的价格为2元瓦左右。当前的有利情况是PERC效率的提高快于成本的增加,原材料成本也在下降,而且趋势表明,PERC将取代传统的电池结构。

  2. LID:光致衰减是指组件首次暴露在光照下后功率损失的百分比。由于PERC电池中常用的掺杂水平较高,因此采用PERC技术后,LID的负面效应会增加。甚至许多生产商也表示,与传统生产商相比,使用PERC组件的第一年损失更大。真正的户外测试结果仍是期待。

  电池和组件制造商为何感兴趣?

  转移到PERC技术生产线只需要对现有电池生产线进行最小的改造,制造商就可以轻而易举地生产出优质的产品,而无需花费大量的资本支出来彻底更新现有设备。在全球市场上增加PERC容量的热潮已经开始,并将在未来几年继续快速增长。而对于组件制造商来说,他们只需利用现有的生产线就能够生产更高功率的组件,并不会增加建造成本。

  开发人员、设计人员和安装人员为何感兴趣?

件和高温下性能良好。考虑到总发电量而不是峰值功率,显然PERC组件更优越。设计师可以利用更少的组件来实现总输出目标,而且占地面积更少。设计人员能够更灵活地实现项目目标。

件下表现更好,热损失也更少。最终用户在全年度会有更好的收益。

  金融资本为何感兴趣?

  由于PERC技术既不是新的,也不是完全不同于传统标准电池,因此金融家支持先进技术的风险降低了。通过使用成熟的技术并修改标准电池,组件及其性能的固有风险不会发生变化,因而金融家对使用PERC技术制造组件的想法更有热情。它为住宅、商业和公用事业项目以经济有效的方式建立可靠、长期的电力输出奠定了基础。在整个太阳能系统的使用寿命内,总发电量会增加,而不会大幅增加每瓦的成本。

  PERC光伏技术不久的将来

  PERC技术的主要优点是每个组件的峰值功率更高,由于LID,可能会对寿命性能产生负面影响。峰值功率的增益目前约为6%,也就是说,只有在大型光伏电站中表现得很明显。

  从单晶电池片到单晶PERC电池片,0.3元wp的溢价太高,电站面积仅减少6%。

  因此,目前投资PERC或采用PERC产品仍有一定的风险,但随着PERC技术的日趋成熟,价格下降,风险被证明越来越低。如果LID的问题完全得到解决,成本开始与传统组件匹配,PERC的应用将会爆发。

  在当前N型TopCon技术尚未得到实证,HIT异质结成本仍过高,钙钛矿等遥遥无期的情况下,PERC或许是当前产线改造和升级最佳的选择。未来三年,PERC或将成为组件市场的标配。

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