perc组件什么原理

太阳能利用现状及对策

新能源是二十一世纪世界经济发展中最具决定力的五大技术领域之一。太阳能是一种清洁、高效和永不衰竭的新能源。在新实际中，各国政府都将太阳能资源利用作为国家可持续发展战略的重要内容。而光伏发电具有安全可靠、无噪声、无污染、制约少、故障率低、维护简便等优点，在我国西部广袤严寒、地形多样和居住分散的现实条件下，有着非常独特的作用。

一、国内外太阳能利用概况

1.l国外现状

常规能源资源的有限性和环境压力的增加，使世界上许多国家重新加强了对新能源和可再生能源技术发展的支持。近几年，国际光伏发电迅猛发展。1973年，美国制定了政府级阳光发电计划；1980年又正式将光伏发电列入公共电力规划，累计投资达8亿多美元；1994年度的财政预算中，光伏发电的预算达7800多万美元，比1993年增加了23．4％；1997年美国和欧洲相继宣布"百万屋顶光伏计划"，美国计划到2010年安装1000～3000MW太阳电池。日本不甘落后，1997年补贴"屋顶光伏计划"的经费高达9200万美元，安装目标是7600Mw。印度计划1998－002年太阳电池总产量为150MW，其中2002年为50MW。

国际光伏发电正在由边远农村和特殊应用向并网发电和与建筑结合供电的方向发展，光伏发电已由补充能源向替代能源过渡。到目前为止，世界太阳电池年销售量己超过60兆瓦，电池转换效率提高到15％以上，系统造价和发电成本已分别降至4美元/峰瓦和25美分/度电；在太阳热利用方面，由于技术日趋成熟，应用规模越来越大，仅美国太阳能热水器年销售额就逾10亿美元。太阳能热发电在技术上也有所突破，目前已有20余座大型太阳能热发电站正在运行或建设。

1．2国内现状

煤炭巨量消费已成为我国大气污染的主要来源。我国具有丰富的太阳能、风能、生物质能、地热能和海洋能等新能源和可再生能源资源，开发利用前景广阔。太阳能光伏发电应用始于70年代，真正快速发展是在80年代。在1983年一1987年短短的几年内先后从美国、加拿大等国引进了七条太阳电池生产线，使我国太阳电池的生产能力从1984年以前的年产200千瓦跃到1988年的4．5兆瓦。目前太阳电池主要应用于通信系统和边远无电县、无电乡村、无电岛屿等边远偏辟无电地区，年销售约1.1兆瓦，成效显著。

(1）建成了40多座县、乡级小型光伏电站，光伏电池总装机容量约600kw，其中西藏最多，达450多kw；1998年10月建成我国最大的西藏那曲安多县光伏电站的光伏电池装机容量高达100kw。

（2）家用光伏电源在青海、内蒙古、新疆、甘肃、宁夏、西藏以及辽宁、吉林、河北、海南、四川等地广泛应用。据不完全统计，至今全国已累计推广家用光伏电源约15万台，光伏电池总功率约达2.9MW。

（3）在22所农村学校建立了光伏电站，光伏电池组件的总装机容量为57kw。

（4）1998年中国通信史上建成难度最大的兰一西一拉光缆干线工程，有26个光缆通信站采用光伏电池作电源，其海拔高度多在4500m以上，光伏电池组件的总功率达100kw。

（5）1996年建成了塔中4--轮南输油输气管道阴极保护先伏电源系统，总功率为 40kw。该系统横贯环境恶劣复杂的塔克拉玛干大沙漠，总长达300Km。

（6）1995年，63个国家重点援藏项目一西藏广播电视发射接收工程采用光伏电池供电，共建成216套卫视接收站和＊ 套调频发射站光伏电池供电系统，总功率为300多kw。

二、西部太阳能应用概况

2.1自然资源

我国西部地区是世界上最大、地势较高的自然地理单元。也是世界上最丰富的太阳能资源地区之一，尤其是西藏地区，空气稀薄，透明度高，年日照时间长达1600一3400小时之间，每天日照6小时以上年平均天数在275--330天之间，辐射强度大，年均辐射总量7000兆焦耳/平方米，地域呈东向西递增分布，年变化呈峰型，资源优势得天独厚，应用前景十分广阔。

2．2能源状况

西部大部分地区能源极其匾乏，多年来坚持积极稳妥开发地热，努力推进太阳能利用，有计划、有步骤地更替油电，适当发展风力发电；因地制宜，多能互补，大中小结合，以中小型为主；电网建设与电源建设同步，建设与管理并重，开发与节能并举的方针，但人均装机容量和年发电量仍落后于全国平均水平。尤其是西藏地区，是全国发电量和人均用电量最小的省份。无电人口仍以酥油灯、柴油灯和蜡烛照明，有些家庭酥油灯已无力承担，学生在烧牛粪炉时的昏暗光线下做作业，极个别乡沿用老柴油发电机解决短时间照明。鉴此，既无资源建设水电站，火电又恐难发展，要依靠电网延伸把"光明"送到横亘遥远、居住稀疏的农牧民家中，其输变线成本令人咋舌。光明、能源成为老百姓多年翘首以待的夙愿，突出的电力瓶颈，成为西藏经济发展和社会进步的桎格，阻碍了人民生活水平的提高，影响了群众摆脱贫困，消除愚昧，治穷致富的步伐，是贫困落后的主要根源，勿庸置疑，利用太阳能光伏发电是解决这一问题重要而有效的途径。

2．3太阳能应用

处处阳光处处电。西部地区利用太阳能光伏发电在解决通信、广播、电视电源和无电人口用电等方面已经开始取得显著成效，曾成功地实施了"科学之光"、"阳光计划"、"阿里光电计划"等太阳能专项计划，成为全国第一个也是规模最大的实施太阳能专项计划的地区。以西藏地区为例：

2.3.1光伏电站

截止1999年，建成县级独立光伏电站7座，消灭了6个无电县，总装机容量450KWp，居全国第一，安多 100KWp光伏电站全国最大，双湖海拔 5100米跟踪式光电站世界最高。

2．3．2通讯电源

提供微波中继站光伏电源约达200KW以上；电话乡乡通电源100多千瓦；在兰西拉光缆通信工程西藏段附近600公里的工程中，应用光伏电源近100KW，光伏电池电源增量迅速。

2.3.3广播电视电源

在狮泉河、改则、门士煤矿等地建起约20余座以光伏发电作电源的卫星电视收转站和电视差转台，总装机容量约20KW左右。还有100多套广播电视用光伏电源系统100多千瓦。

2.3.4光伏水泵

西藏无水草场面积巨大，光伏水泵的潜在市场需求数量可观，很应用前景广阔，狮泉河、日土、改则、尼玛、扎囊等地建成6座光伏水泵系统，总装机容量2个多千瓦，除解决草场灌溉外，还解决了本地区的人畜饮水问题，结束了依靠人力背水的历史，极大的解放了劳动力。

2.3.5户用光伏电源系统

推广户用光伏电源l0-300W系统3万多套，总容量达60千瓦左右，既可供家庭独立固定使用，又能供游牧家庭使用，便携简便，安全可靠，性能优越，深受欢迎；山南昌珠多桑德庆村每户安装光伏电源40Wp，25户农牧民解决了照明、看电视、收听广播录音机的供电问题，被称为太阳村。

2.3.6学校光伏电站

近10所学校建成太阳能光伏电站，墨竹工卡唐家乡小学2KW光伏电站是国内最大的非晶硅光伏示范电站。西藏至今有600多所乡级学校尚未通电，均为寄宿学校，尽早解决学校供电问题和电化教学等，对提高西藏青少年一代的科学文化素质至关重要，是今后光伏发电应用的重要方面。

2.3.7边防哨所光伏电源系统

西藏多数边防哨所无电，有20多个边防哨所安装光伏电源系统，解决照明、看电视、听收录机及通信的供电问题，每座功率为1～2KW，极大地改善了边防官兵的工作生活条件。

目前，西藏已在7个县建成10－100KW规模较大的县级太阳能光电站，全区各类太阳能光电设施容量超过2MW，推广太阳能热水器8．5万多平方米，太阳灶9．l万台，太阳能采暖房、温室、牛羊暖圈等18万平方米，是全国太阳能应用率最高、应用面和规模最大、用途最广泛的省份。

3 存在的主要问题

我国有9亿多人生活在农村，l．2亿人口没用上电15-8％的人口未解决清洁饮水；约4000万人生活在贫困线以下。由于农村燃料等能源短缺，利用水平低，造成森林过度樵采，植被破坏，生态环境恶化，严重阻碍农村经济和社会的发展。面对压力，太阳能应用速度慢，力度小，还存在一定问题：

3.1对开发太阳能资源的战略意义认识不够

一是没有把发展太阳能完全纳入政府的议事日程；二是长期以来，太阳能项目没有常规能源建设项目那样的固定资金渠道或已有的资金渠道不畅。从观念看，是对开发推广太阳能可以减少或替代常规能源和实施可持续发展战略的意义认识不足。

3．2缺乏完整的激励政策

政府支持是发展太阳能的关键，也是太阳能产业发展的初始动力。目前缺少有利于太阳能产业发展和刺激广大居民应用光伏电源装置等新能源设备的激励政策。

3．3投人力度不够

长远规划，缺少资金支持，对太阳能进入市场的全面影响是难以预测的。部分省市自治区对扶持推广太阳能实行专项补贴，使太阳能得到有效推广。但由于投入过少，分散，尤其是光伏电池等关键原器件，大部分遗稿进口，造成太阳能成本高，群众购买力有限，太阳能的成熟技术很难尽快大规模推广应用到无电群众中去。

4 太阳能推广对策

目前我国开发应用的各类新能源和可再生能源年提供相当于3亿多吨标准煤，对促进国民经济发展和满足广大农村和边远地区人民生活的能源需求起到了重要作用。特殊的地缘，西藏的广大农牧民视光伏电源系统是他们多年企盼的"点灯不用油、娱乐有节目"的法宝，太阳能光伏系统确实有潜力为农村和边远地区提供非联网电力，其成本低于外地运燃料或延伸输电线路的成本。因地制宜，大力开发利用太阳能等新能源，把它们转化为高品位的电能，提供照明、广播电视、通讯、水泵等动力能源，对促进脱贫致富，经济和生态环境协调发展，实现小康具有重大意义。为进一步搞好太阳能光伏电源系统的推广应用，建议采取如下一些措施：

4．1提高太阳能应用地位

西部地区要加强太阳能应用推广工作，切实加强领导，把太阳能推广应用工作纳人政府重要的议事日程，把太阳能推广应用作为重要的一项能源政策，纳入国民经济建设总体规划之中，列入政府的财政预算。

4.2加大投人，加快太阳能应用步伐

太阳能在西部的推广应用，具有重大的政治和社会效应，太阳能的发展仍处初期，产业未形成规模且获益能力低，尚不具备市场竞争的能力，国家应对太阳能应用加大投入，保证资金，组织安排多个不同模式的、连片的光伏电源系统的应用示范及光电站建设。

4．3制定优惠政策，促进产业发展

建议政府和地方制定有关减免税收、价格补贴和奖励相结合的优惠政策，通过给用户以一定比例补贴的办法，鼓励广大无电农牧民采用户用光伏电源系统解决自己的生活用电问题，逐步引导老百姓转变观念，克服等靠要思想，提高自我发展意识，加快解决无电户的步伐，最终促进产品进入市场，逐渐形成地方优势产业。

4．4扩大交流，开展国际合作

多渠道、多形式地开展国际合作，争取更多的国外资金和设备用于推广太阳能，充分利用当今国际开发太阳能的热点，切实抓住西部大开发的良好机遇，主动出击，创造条件，进一步拓宽合作领域，加强联合，促进国内外社团、企业家和个人在西部投资，创办新能源实体。在有条件的地区，本着可持续发展的战略思想，建设兆瓦级太阳能光电站。

4．5制定长远规划，综合开发利用

建议政府制定太阳能推广长远规划，尽快实施太阳能屋顶计划，结合西部地区实际，采取风光互补、小水电与太阳能互补，户用光伏电源系统、太阳能路灯、太阳能与建筑结合等多种形式，独立系统与并网双通，综合开发应用太阳能。在继续抓好国家光明工程、乘风计划、邮电和广播电视村村通计划实施的同时，加快西部区域的科学之光、阿里光电计划的实施。

草场不忘阳光提水的福音，人民渴望光伏发电的思惠。大力推广应用太阳能，提高新能源在能源结构中的比重，是西部地区新世纪和可持续发展的必然选择。逐步改变农牧民由于没有电，日出而作，日落而息，科技文化落后，经济不发达，远离现代物质文明，过着近乎与世隔绝的生活状况，尽快使他们脱离"黑暗"，用上电灯，看上电视、听到广播，有利于西部地区的社会稳定、民族团结、经济发展和社会进步，早日缩短与现代社会的距离，步入新时代。

欧洲各国都在开辟通向持久能源的道路，影响他们决策的主要因素是环境保护、创造就业机会和能源供应的安全可靠。可再生能源技术在这些方面都有较大优势。它对环境的影响最小，可替代部分常规能源，增加能源供应的安全性和可靠性；它要求较大的设备投资，创造了更多的就业机会，有助于经济增长。</P>

<P>在欧洲大部分地区，环保的考虑推动着替代能源技术的开发。太阳能被公认为是一种极好的替代能源，它的利用有助于降低二氧化碳的排放和环境保护。很多国家，如丹麦、芬兰、德国和瑞士都认为气候变暖是推动太阳能研究、开发、展示和销售活动的主要因素。</P>

<P>在很多国家中，一个值得注意的倾向是资助转向光伏(PV)技术的开发和商品化。这反映一种较为普遍的观点，即从长期角度来看，光伏投资的回收率将高于主动和被动太阳能热利用技术，比利时就是一个明显的例证。</P>

<P>在很多欧洲国家中，研究开发重点转向太阳能工业和大学，政府特别资助那些本国工业感兴趣和有专长的领域，使其有助于创造就业机会，培育经济增长点。</P>

<P>在很多国家，由于实行小政府政策，太阳能技术的政府鼓励计划就很难实行了。可是有些国家仍然利用鼓励办法来促进太阳能技术发展。在奥地利，联邦、省和某些地方对太阳能装置提供直接的财政资助和鼓励；在芬兰，公司可以申请政府给予新太阳能装置高达总成本35％的补助，而家庭可申请20％的补助。</P>

<P>丹麦政府对安装太阳热水器的补助按照在标准状况下节能的多少来计算。目前补助金按每年节能每千瓦时3克朗(0?52美元)计算，它相当于总安装成本的10-30％。太阳热水器在丹麦相当普及，预计2000年后将不再需要补助了。</P>

<P>其它还有一些补助的方式，如比利时对公共建筑改造的资助，德国和其它国家的减税和折旧补贴等。</P>

<P>尽管受到常规能源低价的影响，在欧洲很多国家中，太阳能装置市场仍然持续增长。虽然太阳能公司的数量减少了，但保留下来的公司却趋向于更强大，更能抵御市场的波动。在某些国家实行的电力公司私有化可能提高他们把太阳能装置推向市场的兴趣。在奥地利等国，自己动手建造集热器的活动促进了主动太阳能装置的发展。</P>

<P>在丹麦有十几家公司生产主动太阳能加热装置，其中两家占有市场的大部分份额。其中Marstal太阳能供热厂(目前世界最大的平板太阳能加热装置生产厂)为Aeroe岛上的Marstal镇1250户5000居民提供区域供热，8000平方米太阳集热器阵列与2100立方米的储热水箱相联，6、7、8月间可100％由太阳能供热，全年能供给全区热需求的12?5％。现在正在计划扩大Marstal供热厂，以便能供应该镇全年大部分热需求。自1987年以来，丹麦每年安装的太阳能加热装置一直在增加。在80年代后期，每年安装的太阳能加热装置只有2300套，1996年已增加到4000套，约40000平方米集热器。丹麦生产的太阳集热器，除少量出口到德国和瑞典外，大部分都在国内销售。</P>

<P>挪威已安装70000多套小型光伏装置，每年安装约5000套。大多数装置是为偏远小镇、山区和沿海地带度假旅社供电用的。典型的装置一般为50-60峰瓦。</P>

<P>芬兰人每年也购买几千套小型(40-100瓦)光伏装置，用于消夏小屋。国家石油公司Neste对进一步开发太阳能发电有着强烈的兴趣，重点为建筑物薄膜光伏组件、蓄电池和成套装置。</P>

<P>此外，有些国家在高性能窗、太阳热水器、储能装置、透明隔热材料、日光照明和与建筑物结合的光伏装置等产品的商业化方面进行努力。</P>

<P>欧洲国家继续看好被动太阳能技术。一些国家集中力量开发利用先进透明装置的节能窗。法国和意大利在开发电致调光的透明装置。法国的研究人员估计，这种技术每年可为南部地区节约高达45％的能源需求。</P>

<P>法国的太阳能设计师们正在用绿色设计原则代替太阳能设计原则，就是要统筹考虑能源性能、安全材料的应用、日光照明、居住者的舒适和健康等因素。这种新的设计方法将被用来设计在Angers 的法国环境保护和能源管理署办公大楼。</P>

<P>人们对和建筑物相结合的太阳能装置和光伏装置兴趣越来越大。丹麦Toftlund的Brundtland中心是一座2000平方米的办公和展览大楼，它有一套先进的日光照明系统，其中包括装在外窗上的改变光线方向的百叶窗，反光天花板，中央阁楼朝南的透光窗，还装有光伏组件。</P>

<P>意大利正在开展使建筑物日光照明最佳化的研究，如改进控制系统，调节自然和人工光源，改进窗和遮光装置的特性和效率，改进人工光源的色效等。</P>

<P>在很多国家中，消费者对太阳热水器的兴趣正在增长，而且在技术和降低成本方面也有较大进展。</P>

<P>德国正在继续其1993年开始的太阳-2000计划，该计划的目的是促进大型建筑物使用的太阳能辅助中央供热系统。按照这个计划将在公共建筑物上安装多达100套大型太阳能辅助中央供热系统，并对它们进行监测。第一套这类系统已快建成。</P>

<P>德国计划开展一项建筑竞赛活动，用来促进与建筑物结合的光伏组件的革新。另一项工作是对2200套安装在住宅屋顶的光伏系统进行监测。</P>

<P>按照欧洲联盟的JOULE计划，法国、西班牙和德国合作正在巴塞罗纳附近建造一座新的Mataro图书馆试验建筑，该建筑将装上与建筑物结合的光伏-热组件

2015年光伏领跑者计划推出，国家通过此项计划引导光伏行业有序升级，行业积极响应并顺势加快高效电池技术从研发走向量产的步伐。经过市场大浪淘沙，光伏行业主要选择的主要高效电池技术有：多晶黑硅电池技术、N型单晶双面电池技术以及P型单晶PERC电池技术。下面就电池工艺、组件功率、光致衰减、隐裂等方面探讨上述几种技术的优劣。

一、PERC单晶电池

1、PERC单晶单面电池

常规单晶电池主要效率区间为19.8-20%，对应的组件功率为280W。为了进一步提升单晶电池效率，在电池背面增加了钝化层。通过背面钝化层的作用，电池的表面复合速率显著降低，电池的效率提升到20.8-21%，对应的组件功率由280W提升到290W。

和常规单晶电池工艺相比，PERC单晶电池主要增加了背面钝化、背面SiNx膜沉积和激光打孔三道工艺。其中激光打孔工艺是利用一定脉冲宽度的激光在去除部分覆盖在电池背面的钝化层和SiNx覆盖层，以使丝网印刷的铝浆可以与电池背面的硅片形成有效接触，从而使光生电流可以通过Al层导出。因Al浆无法穿透SiNx层，其余未被激光去除的钝化层被覆盖在其上方的SiNx覆盖层保护，发挥降低表面复合速率，提升效率的作用。

通常背面的激光开孔面积约占电池片表面积的5-10%，如激光开孔面积过低，则光生电流在传输过程中电阻较大，从而产生较大的热损失，导致电流效率降低。如激光开孔面积过大，则钝化层无法有效发挥降低表面复合速率的作用，导致电池的效率无法有效提升。激光开孔工艺在电池片表面产生了5-10%的损伤。作为整片单一晶体，PERC单晶由于背面的完整晶体结构被破坏，有很大的隐裂或破碎的风险，晶体损伤可能导致硅片沿着此损伤整片碎裂。PERC单晶电池由于正反面金属结构不同所造成的2-5mm的翘曲，翘曲应力和激光损伤的联合作用下，PERC单晶电池的隐裂或破碎的风险将显著提高。

组件应用在光伏电站后，在整个生命周期内，组件都需要持续经受机械载荷或风载荷等考验。为了保证组件在光伏电站使用的可靠性，组件都需通过5400Pa机械载荷测试，行业标准是测试后组件功率的衰减量小于5%，因为激光开孔工艺造成的损伤导致硅片破碎几率增大，因此PERC单晶组件经过机械载荷测试后的衰减普遍大于5%，而常规单多晶组件的机械载荷测试功率衰减量普遍小于3%。可以看出PERC单晶组件的机械载荷衰减率明显高于其他组件产品。对光伏电站来说，在雪载荷和风载荷等的持续用下，PERC单晶组件从激光开孔点开始逐渐出现隐裂和破片，伴随的是组件功率的持续下降。PERC电池的高机械载荷衰减率PERC单晶组件的这一缺陷给光伏电站发电量带来了极大不确定性。为了缓解PERC单晶在机械载荷和隐裂方面的缺陷，行业采取在组件背面添加加固横梁的方式，并进行了采用加厚硅片来缓解隐裂的尝试，但这些方法均提高了组件的单瓦成本，与降低度电成本的大方向背道而驰。

光致衰减方面，多晶黑硅光衰约为1.5%，N型单晶基本没有光衰，而PERC单晶的光衰在2-10%之间，从而导致PERC单晶组件应用在光伏电站后很可能光电转换效率大幅下降，光伏电站发电量和收益率而随之大幅下降。

2、PERC单晶双面电池

PERC单晶单面电池的背面为全Al层，背面入射光线无法穿透该全Al层，因此PERC单晶单面电池只有正面可以吸收入射光进行光电转换。为了使PERC电池均有双面光电转换功能，行业改变了PERC电池的印刷工艺，将背面全Al层印刷工艺修改为背面局部Al层印刷工艺。该工艺是尽量保证背面Al浆印刷在激光开孔点处，以使光生电流仍然可以通过激光开孔点的Al层导出。

PERC单晶双面电池背面由全Al层改为局部Al层，因此背面的入射光可由未被Al层遮挡的区域进入电池，实现双面光电转换功能。由于激光开孔点仍然需要Al浆来疏导光生电流，因此背面的大部分区域任然覆盖了Al浆，因此和电池正面超过20%的光电转换效率相比，PERC单晶双面电池背面可吸收光线的区域有限，背面的光电转换效率预计在10-15%。同时由于背面由全Al层改为局部Al层，电池的正面效率可能会下降0.2-0.5%。

由于PERC单晶双面电池的工艺与PERC单晶单面电池的工艺并无明显区别，因此PERC单晶双面电池任然面临隐裂率高、机械载荷衰减率高、光致衰减率高等问题。对光伏电站来说，使用PERC单晶双面组件仍然有明显的可靠性风险，对保证电站收益率也是巨大的考验。

二、N型单晶双面电池

N型单晶双面电池在近年也逐步释放产能，从相关资料来看，国内若干主要企业均具有一定技术储备。这种电池的特点也是双面皆可吸收入射光线，从而提升电池和组件的发电量。目前有企业宣传该款电池的正面效率大于21%，背面效率大于19%。封装成组件后，正面功率接近300W，背面功率接近270W。结合各种应用场景，组件发电功率较高。和常规电池相比，该款电池主要增加了双面浆料印刷和硼元素掺杂（如旋涂、印刷高温推进和固态源扩散等）等工艺。目前国内主要企业储备的该产品技术基本都没有用到激光等工艺，因此整个电池制作工艺不对硅片造成额外损伤，组件可在各种使用条件下保持稳定性。此外，还具有无光致衰减、弱光响应好等特点。

P型单多晶电池正面印刷Ag栅线，背面整面印刷Al浆，因此电池正面和背面的金属结构和成分不对称，在丝网印刷烧结后电池片会产生2-5mm的翘曲，从而在电池内部产生应力，由于翘曲和应力的作用，P型单多晶电池的破片率明显提升。由此包括电池生产、组件生产和光伏电站组件中的电池破裂率均提升。N型单晶双面电池正背面均印刷Ag栅线且图形相近，因此N型单晶双面电池结构均有对称性，电池在丝网烧结印刷后不产生翘曲。此外，N型单晶双面电池的工艺流程中无激光等损伤，保持完整晶体结构。综合以上因素，N型单晶双面电池破片率更低。

由于N型单晶双面电池正背面均印刷银浆，因此该款银浆的耗量高于P型单多晶电池。在产能方面，N型电池与P型电池的相比还有差距。

三、多晶黑硅电池

多晶硅片中具有若干不同晶向的晶体，因此单晶广泛应用NaOH溶液各向异性制绒工艺并不适用于多晶制绒。目前通行的多晶硅制绒工艺主要是HF/HNO3混合溶液的缺陷腐蚀制绒法，此方法制绒后的硅片反射率约为18%，高于常规单晶制绒后11%的反射率，不利于多晶电池对入射光线的有效吸收。为了进一步降低多晶硅片制绒后的反射率，采用特殊制绒工艺在多晶硅片表面形成纳米结构，增加有效多晶硅片对入射光线的吸收。采用这种制绒工艺生产的多晶电池有更低的反射率，此方法制绒的多晶电池从肉眼来看比普通多晶电池更黑，因此这种工艺被称为黑硅制绒。

多晶黑硅制绒工艺主要有干法制绒和湿法制绒两种。干法黑硅制绒工艺为反应离子刻蚀法（Reactive Ion Etching，RIE），该方法是等离子体在电场作用下加速撞击硅片，在硅片表面形成纳米结构，从而降低多晶硅片的反射率。湿法黑硅制绒工艺为金属催化化学腐蚀法（Metal Catalyzed Chemical Etching，MCCE），该方法是在硅片表面附着金属，利用HF与强氧化剂混合溶液腐蚀硅片表面，附着在硅片表面的金属随着腐蚀过程而向下沉积，从而在硅片表面形成纳米结构，有效降低硅片表面的反射率。无论干法或是湿法黑硅制绒工艺，都可将多晶电池效率提升0.6%以上，采用多晶黑硅电池封装的组件功率也可从265W提升到275W。多晶黑硅电池的整个制作工艺简单，不对硅片造成额外的损伤，使多晶组件可在各种使用条件下保持可靠性，保证了多晶组件在光伏电站整个生命周期发电量的稳定。此外，多晶电池还具有光致衰减低的特点，多晶电池的光致衰减普遍低于1.5%，而PERC单晶电池的光致衰减为2-10%。可以看出，与PERC单晶电池相比，多晶黑硅的光致衰减率具有很好的优势。

在全球的晶体硅光伏产品中，多晶产品仍然占有50%以上的市场需求。多晶产品具有单瓦价格低、工艺成熟、组件可靠性高的特点，有效降低光伏电站风险，为光伏电站收益提供可靠保障。

结语

多晶黑硅电池和N型单晶双面电池在光致衰减率、破片率和机械载荷衰减率等方面均明显好于PERC单晶电池。因此相比于PERC单晶电池，多晶黑硅电池和N型单晶电池将为光伏电站带来更为稳定的发电量，光伏电站业主的投资回报也可以得到更好的保障。光伏电站作为预期运营25年、30年乃至更长时间的投资项目，除了组件初始功率外，还需要关注组件功率在整个电站生命周期的稳定性和衰减率，以保证稳定的投资回报。

PERC电池（PassivatedEmitterandRearCell）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。

1999年验室研究的PERL电池创造了转换效率25%的世界纪录。采用了光

刻、蒸镀、热氧钝化、电镀等技术。

2006年用于对P型PERC电池的背面的钝化的AlOx介质膜的钝化作用引起

大家重视，PERC技术开始逐步走向产业化。

2013年前后，开始有厂家导入PERC电池生产线，近几年PERC电池越来越

引起行业重视，产能获得快速扩张。

2017年全球预计新增产能6.5GW，从现有标准电池线升级2.5GW，预计

至2017年底，全球PERC电池产能将达到20GW。

硅片厚度不断降低

近来，为了降低太阳电池的成本，硅片的厚度不断降低，从最初的

350μm到270、240、220、180μm，将来甚至会向更薄方向发展。

带来的影响

1）背面复合

随着硅片厚度的减薄，少数载流子的扩散长度可能接近或大于硅片的

厚度，部分少数载流子将扩散到电池背面而产生复合，这将对电池效

率产生重要影响。

2)内表面背反射性能

当硅片厚度降低到200μm以下时，长波长的光吸收减少，需要电池有

良好的背反射性能。

PERC

电池结构是从常规铝背场电池（BSF）结构自然衍生而来。BSF电池具

有先天的局限性，随着业界对电池提效的关注愈来愈高，这种局限性

越发明显。应用于常规BSF电池背表面的金属铝膜层中，复合速度无法

降200 cm/s以下。到达铝背层的红外辐射光只60%，70%能被反射回去。

通过在电池背面附上介质钝化层，可大大减少这种光电损失，这就是

PERC电池的工作原理。这个概念仅针对电池背面进行了优化，尤其是

降低了光伏电池背面的复合损失，与电池正面无关。

标杆企业是此轮产能扩张的主力。2018 年至 2019 年，通威作为全球最大的单晶PERC 电池制造商，其产能从9GW 扩张至 17.4GW，增幅约为93%，而单晶PERC 出货量全球第 一的爱旭，其PERC 产能则从 5.5GW 提升至 9.2GW，增幅约为67.27%，硅片巨头隆基的产能则从2018 年 4.5GW 扩展至 10GW，增幅约122.22%。以上厂商切入PERC 电池生产 的时间较早，在技术端占优，此番继续加码PERC，意在夯实其规模优势

光伏组件封装设备在未来的发展主要朝着全自动化方向进行，这主要是由于在产品的稳定性与质量控制方面，自动化和人工相比，自动化的优势都要强于人工操作，并且自动化控制能够极大的释放劳动力，可以有效的降低封装环节的劳动力，那么人员也相应减少，直接的减少了生产成本，提高经济效益，所以光伏组件封装设备产业未来发展趋势必定向着全自动化方向发展。在国外，自动化的流水线生产模式已成为了封装产业制造商的共识，这无疑给我国的光伏组件封装设备产业提供了一个方向，所以我国光伏组件封装设备也会向全自动化流水线发展。广东启天专业生产太阳能组件生产线，其中有串焊排版一体机，全自动视觉检测分选设备，全自动制绒上下料机，太阳能硅片装片机，非标自动化设备定制，在线式/离线式/太阳能电池片激光PERC设备，堆叠式制绒导片机，硅片数片机，全自动高速硅片装片机等重点设备。

N型技术市场趋势

相信大家对传统P型电池技术并不陌生，得益于单晶硅片的大规模推广，设备国产化快速提升等因素，自2017年起PERC电池技术得以迅速推广和应用，该技术制造工艺简单、生产成本低，可结合选择性发射技术提升电池转换效率，为目前主流组件厂家普遍使用的电池技术。

然而，从目前技术发展状况来看，PERC电池的效率已逼近极限24.5%，其成本下降也速度也有所放缓。与此同时，新的电池片技术正在快速发展，目前N型电池最有望接替P型电池，成为下一代主流技术。

现阶段N型电池技术分类如下图所示，其中，又以TOPCon和HIT为目前N型技术路线的关注焦点。

传统的P型电池使用硼掺杂的硅片基底，初始光照后容易形成硼-氧对，在硅片基底中捕获电子以形成复合中心，从而导致光致衰减，而N型电池硅片基底掺磷，几乎没有硼-氧对形成的复合中心损失，光致衰减得到了极大优化。在此基础上 ，以TOPCon技术为例，隧穿氧化层的结构进一步降低了多少子表面复合速率，极大地优化了电池转换效率，其上限可达到28.2%~28.7%。

TOPCon电池应用了前沿高效钝化接触技术 ，在电池背面升级使用了 微纳米隧穿氧化层 和载流子选择性 微晶硅薄膜的叠层功能 结构。该创新结构展现了钝化性能和导电性能的双向提升，带来了电池转化效率和发电表现的提升显著。 N型TOPCon电池在量产环境下最高效率接近25%， 具有广阔的应用前景。

简而言之，TOPCon与HIT实现效率提升的方式都是 通过钝化 ，降低多少子表面复合速率，不过前者通过 隧穿氧化层 ，HIT通过 沉积非晶硅薄膜 ，方式的差异导致了各自工艺的差别，从而导致 两者商业化成本 的差值。

新形势下提高土地资源利用率，是我们设计优化和选型新的关注点。 度电成本下降驱动市场需求-高功率高效率组件成趋势，N型对项目降本效果明显。

晶科能源高效N型单晶硅单结电池技术在权威第三方测试认证机构日本JET检测实验室标定全面积电池最高转化效率达到25.4%，创造了新的大面积N型单晶钝化接触(TOPCon)电池转化效率世界纪录。从目前看， N型 TOPCon将率先在量产效率、成本控制和市场份额上取得明显优势 ，高效N型产品将加速新能源大基地项目高质量落地。长远来看，TOPCon电池处于高速发展期，其效率的不断提高会不断拉大NP型组件的功率差异，工艺的优化，新型技术的应用亦会不断扩大其在成本端的优势。

TOPCon电池技术 ，是由德国Fraunhofer太阳能研究所提出的一种新型 钝化接触太阳能电池 ，其结构如下图所示， 钝化 为决定电池最大效率的关键技术。

Tiger Neo

非凡N型，闪耀登场

相较于传统PERC组件70%的双面率， 晶科N型Topcon组件优化双面率至85% , 根据理论公式计算，在标准工况及平均地面反射条件下，传统PERC组件因双面率带来的发电增益约为9.45%，而 Tiger Neo组件15%的双面率提升，使得双面增益在原有的基础上又有2%左右的提升。

双面率提升导致的发电增益对比：

PERC: BSI*Bifi（70%）≈9.45%

HOT: BSI*Bifi （85%）≈11.48%

P综合功率=P正面*（1+BSI * Bifi）

*Bifi：组件双面率

*BSI：双面应力环境辐照系数

(取决于实际辐照情况及地面反射率)

相较于传统PERC组件， N型组件功率质保可达30年，首年衰减小于1% ，保证30年后输出功率 不低于原始输出功率的87.40% 。

温度系数

P型组件的温度系数为-0.35%/℃， N型Topcon组件优化温度系数至-0.30%/℃ ，在高温环境下 发电量尤为突出 。

输出功率随温度升高而降低 , 晶科N型 温度系数优于PERC（平均提升0.75%） ；

相同的外部环境，Tiger Neo日均工作温度低于PERC（>1 ℃ ）， 热损降低 ；

Tiger Neo在 高温地区带来更多发电量 （~2%较P型）。

Tiger Neo系列产品

价值分析

1.系统优势分析

2. LCOE优势分析

晶科推出的Tiger Neo N型组件最高功率较P型，可提升15-20W的功率。这样的功率提升，极大的颠覆了大众对普通P型组件在系统端的想象，尤其是在使用跟踪支架的项目中。

●初始成本分析

以内蒙古200MW直流电站为例，对比182-N型-605W组件和210-P型-660W组件，前者由于其尺寸大小优势，在单个支架上能比210串接更多串数，单个支架总功率遥遥领先。无论是从原来的3串vs2串方案，还是更新后的4串vs3串方案来看，在使用182 Tiger Neo系列组件的地面电站项目中，所需支架数目均有所减少，BOS成本和线缆成本也都大幅降低。

与此同时，N型组件的高效率也使得土地租赁费用下降。上述两点使得系统BOS下降近1.18%。更值得关注的一点是，Tiger Neo系列组件以其超高效率，在全年发电量上也占优，实现全生命周期内能实现更高的发电量输出。

●发电量分析

在内蒙古阿拉善地区，从春天开始，N型组件的发电量优势逐渐凸显，并在夏季6-7月份 ，N型与P型的发电量的差值达到最大，其值为5.1%，N型比P型全年发电量总差距约12096MWh 。

海外电站分析

本次经济性分析分别选择了沙特阿拉伯和西班牙两个地区2P跟踪支架项目进行对比。沙特位于北纬20-30°西亚地区的阿拉伯半岛，日照条件充足，平均日照量达到2200千瓦时/平方米，是众多太阳能发电站的选址地；同时，沙特具备了许多支持太阳能入网的技术专长和基础设施。沙特项目另一个显著的特点是属于高海运费项目，在本案例中，海运物流成本以7189USD/集装箱进行计算。西班牙在太阳能发电领域也位居世界前列，是光伏电池和太阳能电池板工业的制造中心，在本次经济性分析中，西班牙项目属于中高海运费项目，海运物流成本以6000USD/集装箱进行计算。

 在沙特阿拉伯2P跟踪支架项目中，182N-72组件与210P-60和210P-66相比，由于其优异的尺寸，在初始投资中最大程度节省了支架成本和线缆成本，而这部分成本降低，给BOS分别带来了2.8%和0.4%的下降。同时，182N-72凭借其出色的光电转换效率，良好的光衰性能，和更长生命周期的质保，使得全生命周期总发电量输出大大提高，这也使得182N-72在与210P-60及210P-66的LCOE对比中凸显龙头优势，LCOE分别降低6.2%及4.94%。而在西班牙2P跟踪支架项目中，182N-78组件与210P-60和210P-66的对比也依然优势喜人，在BOS别降低2.65%和0.37%的同时，LCOE分别有4.78%和3.84%的降低。

值得注意的是，182N型组件（无论是72片还是78片），相比210P型组件， 在中高海运费的案例中均能彰显其卓越优势。 在相同的贸易路线下，210P型组件装箱方案带来的总装车功率均小于182N型组件，使得210P型组件海运单瓦成本丧失竞争力。与此同时，210大功率组件在搬运过程中所需使用的特殊支持设备费用及人工费用也均高于182N型组件，使得系统BOS进一步升高。在上述经济性测算和案例分析中， 210大功率组件搬运所需的额外支持设备费用和人工费用尚未计入在内，因此，实际BOS与LCOE差距则更大。

综上，1 82N型组件具有更为优良的尺寸 ， 卓越的装车总功率和便捷的拆装搬运特性，在当前国际物流成本居高不下的现实条件中，独占鳌头。 而182N型组件也凭借其更低的LCOE成为客户投资的不二之选。

光伏电池光衰可分为两个阶段：初始光致衰减和老化衰减。

初始光致衰减

初始的光致衰减，即光伏组件的输出功率在刚开始使用的最初几天内发生较大幅度的下降，但随后趋于稳定。导致这一现象发生的主要原因是P型（掺硼）晶体硅片中的硼氧复合体降低了少子寿命。通过改变P型掺杂剂，用稼代替硼能有效的减小光致衰减；或者对电池片进行预光照处理，是电池的初始光致衰减发生在组件制造之前，光伏组件的初始光致衰减就能控制在一个很小的范围之内，同时也提高组件的输出稳定性。

老化衰减

老化衰减是指在长期使用中出现的极缓慢的功率下降，产生的主要原因与电池缓慢衰减有关，也与封装材料的性能退化有关。其中紫外光的照射时导致组件主材性能退化的主要原因。紫外线的长期照

单晶硅与多晶硅的区别在于它们的原子结构排列，单晶是有序排列，表面看起来是一样的，颜色稍深一些；多晶是无序排列，表面看起来就像有很多大小不一、形状不同的碎玻璃在里面，闪闪发光的，颜色也有些发蓝。

从光电转化效率上说，单晶硅太阳能电池的光电转换效率较高，为15%左右，高的达到24%。多晶硅太阳能电池的光电转换效率则要降低不少，其光电转换效率约12%左右。

但从生产成本和价格上说，由于单晶硅是以多晶硅为原料，再次加工而成，所以制作成本很高，价格也高。相比之下，多晶硅电池就相对便宜一些。

至于使用寿命，单晶硅电池略高于多晶硅电池，但也与封闭工艺和封闭技术有关，不是绝对的。

目前，光伏技术已经从最初的理念研究迈入了蓬勃发展的产业化阶段，光伏产业已成为我国可参与国际竞争并取得领先优势的产业之一，并且金融市场对光伏电站的投资热度也在日益增加[1-3]。然而，作为光伏电站的重要组成部分，光伏组件在户外的发电性能往往不如室内标定的结果，这主要是受到组件本身材料的老化、组件工作温度、太阳辐射强度、组件表面反射率，以及项目所在地的气候条件变化等因素的影响[4-6]。为了能尽快发现光伏组件性能的衰减情况，提高光伏发电系统的发电效率，有必要通过户外测试系统对光伏组件进行长期监测。国外在光伏组件户外测试系统方面的研究开展得较早，也较为深入[7-10]。随着光伏组件的户外发电性能评价和可靠性评估受到电站投资者的强烈关注，我国作为光伏产业大国，对于光伏组件的户外测试系统的研究也势在必行。

荷兰国家能源中心 (ECN) 开发了硼前发射极n 型双面晶硅太阳电池的产业化技术，采用硼磷共扩散工序制备了双面晶硅太阳电池。近年来，高效电池的研究层出不穷，并且基本上都利用了双面制备工艺[11-15]。全球生产n 型双面晶硅太阳电池的企业主要有日本的日立、韩国的LG 及中国的英利集团；近年来，苏州中来光伏新材股份有限公司( 下文简称“中来股份”)、上海航天汽车机电股份有限公司、天合光能股份有限公司等众多光伏企业都相继展开了n 型双面晶硅太阳电池的研发与产业化。日本学者曾对HIT 太阳电池的双面发电能力进行过系统的研究，但目前光伏市场上主推的n 型双面晶硅光伏组件，尚缺乏不同场景下n 型双面单晶硅光伏组件的户外实证发电性能和衰减研究，以及其较单面单晶硅光伏组件发电量增益的数据证明。

本文针对p型PERC单面单晶硅光伏组件( 下文简称“单面组件”) 和n 型双面单晶硅光伏组件( 下文简称“双面组件”)，利用中国科学院上海微系统与信息技术研究所新能源技术中心( 下文简称“新能源技术中心”) 搭建的光伏组件的户外实证测试系统，测试了从2016 年12 月15日～2018 年7 月20 日期间，放置于上海市嘉定区某屋顶上的单面组件和双面组件的等效发电时长，以及不同地面背景时双面组件较单面组件的发电量增益情况；计算了光伏发电系统的PR 值；分析了阴天和晴天时影响光伏组件最大输出功率的因素；并对单面组件和双面组件运行13 个月后的衰减情况进行了对比。

1 测试条件

1.1 单面和双面组件的信息

本次研究所用的组件主要是由中来股份生产的双面组件( 透明背板) 和单面组件。测试组件共3 组，其中，双面组件2 组，单面组件1组；每组为3 块组件，将3 块组件串联成1 个组串，形成3 个组串用于测试。2 种组件均安装在上海市嘉定区某屋顶(121.27°E，31.38°N) 上，安装时的最下沿离地高度均为30 cm、倾角均为28°、朝向均为朝南。利用新能源技术中心搭建的光伏组件户外实证测试系统对2 种组件进行发电量测试。

1.2 新能源技术中心搭建的光伏组件户外实证测试系统介绍

本光伏组件户外实证测试系统是根据IEC61215[16] 等标准建立的，主要用于测试光伏组件长期在户外的工作情况，可以通过不同环境下组件相应的电学参数来判断组件真实的发电能力与衰减状况。该测试系统的结构图和实物图如图1所示。

本测试系统可用于光伏阵列的测试，共有24 个通道，每个通道容许的电压范围为100 ～400 V；通道内的组件采用串联的方式连接成组串，每个组串连接1 个转换接线盒；每6 个转换接线盒连接1 个集线器，用于收集直流端电流；每个集线器连接1 台组串式逆变器，将直流电转换为交流电，共有4 台逆变器；I-V 数据采集器用于收集直流端数据，除此之外，其一端还连接气象站( 包括倾斜辐照计、水平辐照计、风速监控仪、温湿度监控仪、雨量监测仪、气压计)。

本测试系统的技术特点为：光伏阵列可通过阵列选择器在组串式逆变器与I-V 数据采集器间切换测试，既能模拟真实的并网环境，又能准确测试组件的实际发电性能；组串式逆变器的使用可以解决不同阵列共同并网的问题，并提高组件在切换过程中恢复到正常工作状态时的时间；I-V 数据采集器为阻性，可测试大功率光伏阵列，1台I-V 数据采集器可拓展测试48 个通道的I-V 数据。

2 测试过程

2.1 组件安装方式

2016 年12 月15 日～2018 年7 月20 日的测试周期可分为3 个测试阶段。其中，第1 个测试阶段为2016 年12 月15 日～2017 年4 月11 日，第2 个测试阶段为2017 年4 月13 日～2017 年8月8 日，第3 个测试阶段为2017 年8 月10 日～2018 年7 月20 日。在每个测试阶段内，通道U01C03、U01C04 和U01C05 中的组件类型分别为双面组件、单面组件和双面组件，但地面背景、组件安装方式和支架类型有所不同

单晶硅电池和多晶硅电池没有太大的区别，它们的寿命和稳定性都很好。

虽然单晶硅电池平均转换效率要比多晶硅高1%左右，但由于单晶硅电池只能做成正方形(四边都是圆弧状)，因此当组成太阳能电池板的时候就会有一部分面积填不满；而多晶硅是正方形，所以不存在这样的一个问题。

晶硅组件：单块组件成功率相对较高。同样占地面积下，装机容量要比薄膜组件高。

但组件厚重易碎，高温性能较差，弱光性差，年度衰减率高。