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什么是PERC电池

PERC（Passivated Emitter and Rear Cell）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。

来源：TCL中环

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200cm/s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，因此在光电转换率方面具有先天的局限性；而PERC电池制造的太阳能电池板在传统太阳能电池的背面还有一个额外的层。这个额外的层可以捕获更多的阳光并把其转化为电能，进而使PERC电池比传统电池更高效。PERC模版还能够缓解背面复合并避免较长波长的热量变成会危害电池性能的热量。

PERC电池在传统BSF电池的基础上增加背面钝化以及激光开工两道工艺来提高转换效率，性能实现明显提升。

PERC电池的发展历程

PERC电池的发展历程可以分为技术雏形期、萌芽期、高速成长期、爆发期四个阶段。

PERC电池的优势与劣势

优势：PERC电池是目前市场上最主流的技术路线，具有较高的产业化效率和较低的生产成本。它通过在电池背面引入氧化硅薄膜，提高了电池背面的光吸收和电子收集效率。

劣势：PERC电池的理论效率极限相对较低（24.5%），且存在光致衰减问题，特别是在多晶PERC电池中更为明显。

技术成熟度：PERC技术已经非常成熟，但随着p型向n型技术的升级迭代，PERC技术正面临市场份额的缩减。

成本效益：PERC电池具有成本优势，其成本和常规电池成本接近，但由于效率提升空间有限，未来可能会面临资产减值和淘汰的风险。

市场需求：曾经是市场的出货主力，但随着技术的迭代，PERC电池正在逐渐被新型N型电池技术替代，例如TOPCon。

PERC电池工艺

1、制绒

制绒目的：形成绒面，利用陷光原理，减少光的反射，提高短路电流(Isc)，增加PN结面积，最终提高电池的光电转换效率。去除硅片表面的机械损伤层 ；清除表面油污和金属杂质；（多晶形成凹坑状绒面），单晶形成金字塔状绒面，增加硅对太阳光的吸收。制绒反应式Si+2NaOH+H2O →Na2SiO3 +2H2 ↑。

单晶制绒物料：氢氧化钾、双氧水、盐酸、添加剂、氢氟酸。

制绒过程工艺控制点：①减薄量（量测仪器电子天平）；②反射率（量测仪器D8反射率测试仪）；③绒面观察（量测仪器SEM）。

2、扩散

扩散目的：形成PN结。p—n结形成原理在晶体中一部分区域是P型杂质占优势，而另一部分区域是N型杂质占优势，这在交界处空穴就会从P型区域向N型区域扩散，自由电子从N型区域向P型区域扩散。相互扩散的结果就是形成电场方向由N型指向P型的空间电荷区，阻止多子的扩散，促进少子的漂移。当两者达到平衡时，空间电荷区的宽度就稳定下来。在光照的条件下，电池片内部会产生电子空穴对，电子空穴对会在电场的作用下往两边移动，与外接电路连接即形成电流。

扩散方法：扩散工序是在P型硅片的单面掺入磷，从而形成PN结。

扩散物料：三氯氧磷、氧气、氮气。

扩散化学方程式：4POCl3+3O2 → 2P2O5+6Cl2↑；2P2O5+5Si → 5SiO2+4P↓扩散过程工艺控制点：方阻（测量仪器方阻测试仪）。

扩散物料：三氯氧磷、氧气、氮气。

3、刻蚀

刻蚀原理：利用HNO3和HF的混合液体对扩散后硅片下表面和边缘进行腐蚀，去除边缘的N型硅，使得硅片的上下表面相互绝缘。

刻蚀目的：扩散过程中，磷会扩散到硅片的边缘，造成短路，并在硅片表面形成一层含有P原子的二氧化硅，即PSG。刻蚀的目的就是去除边缘的PN结、去除PSG。在PERC电池工艺中，刻蚀同时，需要对背面进行抛光处理。

边缘刻蚀原理反应方程式：Si + HNO3+HF → H2 [SiF6] + NOx + H2O

刻蚀过程工艺控制点：①刻蚀减薄量（测量仪器电子天平）；②边缘漏电检测（测量仪器边缘漏电测试仪，测试电流值，＜0.05A）。

刻蚀物料：氢氧化钾、盐酸、氢氟酸、硝酸。

4、热养

热氧目的组件在长期工作后会产生一种衰减，称为PID（Potential Induced Degradation），使组件的性能低于设计标准。为达到抗PID的目的，刻蚀后需在硅片表面生长一层二氧化硅。目前我公司采用热氧工艺，即高温下在炉管中通氧气对表面进行氧化。

热氧反应方程式：Si + O2→ SiO2

热氧工艺控制点：亲水性（3～5S扩散面积为原来的2倍）。

热氧物料：氮气、氧气。

5、背钝化

背钝化：背表面镀Al2O3+SiNx；镀AlOx膜主要起背面钝化作用，提高Voc，Isc；镀SiNx膜主要保护AlOx膜，避免背面铝浆穿透背面钝化层破坏钝化效果。

背钝化化学方程式：Al(CH3)3+N2O→Al2O3+N2+CH4+C+H2 SiH4+NH3→SiNx+H2

背钝化目的：降低背表面复合速率、提高背表面电池在长波段的响应、修复背面表态。

背钝化物料：三甲基铝、笑气、氩气、氨气、硅烷。

6、PECVD

PECVD：是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体电离，在局部形成等离子体，而等离子化学活性很强，很容易发生反应，在基片上沉积出所期望的薄膜（SiNx:H）。

PECVD作用：在电池表面形成一层减反膜，用来提高太阳光的吸收；进行表面钝化和体钝化；阻挡金属离子、水等对电池片的腐蚀；提升电池的Uoc；将长波段的光反射回硅片体内再次吸收，提升Isc。

PECVD工艺控制点：反射率、反射率（测量仪器椭偏移）。

7、背激光

背激光氧化铝和氮化硅为不导电物质，在印刷背面电场前，需要去除一部分氧化铝和氮化硅，以实现背场与硅基体的电接触。激光刻槽过程为物理过程，是用激光束按照一定图形直接轰击掉背面钝化层。

8、丝网印刷

丝网印刷：在硅片表面印刷电极和电场，顺序印刷背电极、背电场、正电极；

丝网印刷物料：正电极网版、背电极网版、背电场网版、正银浆料、背银浆料、背铝浆料、刮板。

9、烧结

烧结目的：使电极与硅片形成良好的欧姆接触。

烧结炉的结构：上料区—烘干区—烧结区—冷却区—下料区。

光衰减：太阳能电池使用初期，由于光照引发的效率降低现象。

电注入法：抗光衰原理通过电学方式调控太阳电池中氢的价态和分布，实现对缺陷和杂质钝化，是一种电流引入的氢钝化机制。

AOI（Automatic Optical Inspection），即自动光学检测。主要用于电池片颜色分选和外观检验。AOI检测分为两部分光学部分和图像处理部分。通过光学部分获得需要检测的图像；通过图像处理部分来分析、处理和判断。

EL测试的基本原理是对电池片通入1-40mA的正向电流，作用与扩散两边，电能把处于基态的原子进行激发，处于激发态的原子不稳定，进行自发辐射，产生近红外波段光谱（900-1700nm）。通过滤波片的作用和底片的曝光程度来了解自发辐射中本征跃迁情况，通过少子寿命、密度与光强间的关系，从底片的曝光程度来判断硅片中是否存在缺陷。

IV测试在模拟太阳光下，测试电池片的转换效率。测试条件AM1.5，测试温度在23℃－27℃之间，测试光强在950W/m2－1050 W/m2 ，使用前需用标片对测试机进行校准。

单双面P-PERC电池工艺生产流程

PERC电池布局

2024年，以TOPCon为代表的N型电池份额将全面超过P型PERC，业内预计份额将达到70%。

据光伏头条（微信号：PV-2005）调研，2024年SNEC上，有超过53家推出了TOPCon产品，7家推出BC电池产品，P型已难觅踪迹。由此可见，短短一年时间，P型组件生存空间已被不断压缩，N型成为当之无愧的主角，其发展速度令人咂舌。

PERC电池的生命周期正进入倒计时，与此同时，如何妥善处置规模庞大的老旧PERC产能已成为摆在光伏厂商面前的一个重要问题。

如龙头企业通威、爱旭宣布已经或计划将PERC电池产线改造为N型TOPCon，而钧达股份则选择优先计提资产减值。

3月11日，通威太阳能金堂基地二期TOPCon项目首片电池片顺利下线。从启动技改到首片下线仅用时40天，比计划提前49天，再次彰显“通威速度”。

3月15日，通威太阳能眉山基地二期TOPCon项目首片电池片顺利下线，是通威太阳能首个210*210技改出片的项目。

PERC电池未来发展趋势

中国光伏行业协会数据显示，2023年，p型PERC多晶黑硅电池平均转换效率达到21.4%，较2022年提高0.3个百分点；p型PERC铸锭单晶电池平均转换效率达到22.7%，较2022年提高0.2个百分点。2023年，p型单晶电池均采用PERC技术，平均转换效率达到23.4%，较2022年提高0.2个百分点。

2023年，新投产的量产产线以n型电池片产线为主。随着n型电池片产能陆续释放，PERC电池片市场占比被压缩至73.0%。

2023-2030 年不同电池技术路线市场占比变化趋势

来源：中国光伏行业协会

2023年，随着PERC主流电池片尺寸增大，9主栅及以上技术成为新的市场主流，其中9BB技术市场占比约12.9%，10BB技术市场占比约38.4%，11BB及以上市场占比约 48.7%。

2023-2030 年 PERC 电池片各种主栅技术市场占比变化趋势

来源：中国光伏行业协会

内容资料参考来源：能课堂、中国光伏行业协会CPIA、TCL中环、通威集团、

爱旭股份、钧达股份、宏瑞达新能源招聘、睿宣、网络等