PERC细胞-价值主张
概述
在过去，太阳能组件的价值主张主要是通过传统多硅组件的最低制造成本来实现最低价格(Rs/Wp)。然而，在过去几年中，光伏组件成本的下降速度快于系统平衡(BOS)成本，导致光伏组件占整个光伏系统成本的比例越来越小。
光伏产业将继续压低组件成本，但对整体系统成本降低的影响已经越来越小。高效的单perc模块不仅有助于降低模块成本，而且还有助于降低BOS成本。
基本而言，效率更高的模块意味着给定系统功率输出所需的模块更少，从而减少所需的电气和机械硬件，并节省土地和劳动力。
在商业和住宅屋顶项目中使用高效单硅PERC模块，可以比在公用事业规模的项目中节省更多的成本。下面的图表以每瓦成本(US$/W)为基础，强调了这些潜在的节省。
PERC技术-底漆
PERC代表钝化发射极后方单元，钝化发射极后方接触甚至钝化发射极和后方单元。目前，大约四分之一的新太阳能电池板是PERC，这一数字在2020年可能达到50%。它变得流行的原因是，它几乎没有增加太阳能电池板的成本，却能提高大约一个百分点的效率。它通过允许电子更自由地流动和增加太阳能电池背面的反射率来提高效率。
从本质上讲，PERC太阳能电池是一种更高效的太阳能电池，PERC电池板在低光和高温条件下都比传统电池板表现更好。PERC技术通过在传统太阳能电池的背面增加一层来提高效率，这为电池的生产提供了几个好处。
PERC太阳能电池是一项令人兴奋的技术，因为它们提供了比标准太阳能电池更高的效率。此外，转向PERC制造不需要对现有电池制造工艺进行大量修改。对于制造商来说，开始以低成本生产更高效率的PERC电池是相对容易的转变。
PERC太阳能电池在结构上与普通太阳能电池没有太大区别。这两种电池都使用硅片来利用入射的太阳辐射产生电子流，而且整体结构非常相似。PERC细胞与正常细胞的主要区别是整合了a背表面钝化层，这是电池背面的一种介电材料，它提供了3个提高电池效率的主要好处，具体如下:
1.光通过细胞反射回来
后表面钝化层具有较高的内部反射率，可以反射通过硅电池而不被吸收回硅的光，从而使太阳能电池进行第二次吸收。这种光的反射意味着更多的太阳辐射最终会被硅电池吸收，因此硅电池变得更有效率。
2.还原电子复合
背表面钝化层的加入减少了电子复合在太阳能电池中。简单地说，电子重组是电子重新组合的趋势，它阻碍了电子通过太阳能电池的自由运动。这种对自由电子运动的抑制导致电池效率不理想。在PERC太阳能电池中，为了提高效率，电子重组被减少。
硅片表面的原子具有“悬空键”，可以捕获电子并将其拉回硅晶体结构(这一过程称为表面重组)。因此，当一个电子到达传统太阳能电池的背面时，它很可能会被捕获，而不会产生电流。然而，在PERC太阳能电池中，背面的钝化膜通过捆绑“悬空键”来减少这种影响。因此，一个离背面太近的电子被允许继续前进，它到达发射器并产生电流的机会增加了。
3.反射反作用波长
太阳发出不同波长的光，当光到达电池时，它会在太阳能电池结构的不同层次上产生电子。当太阳照射在一个标准的太阳能电池上时，波长在500纳米以下的较短波长(蓝光)会被太阳能电池吸收(也就是说，蓝光会撞击电子)，但波长在620纳米以上的较长波长(红光和红外线)可能会通过太阳能电池，而不会转化为有用的能量。
太阳能电池中的硅晶片只能吸收波长高达1180纳米(nm)的光，更高波长的光波穿过硅，被太阳能电池的铝背触点吸收，产生热量。当太阳能电池被加热时，它们的工作效率较低。
PERC技术实际上增加了细胞的能力反射更长的波长通过在尾部引入介电钝化层。PERC太阳能电池中的额外反射层有效地反射超过1000 nm的红外波长进行第二吸收阶段，从而在整个光谱上比标准电池技术的响应更好，如下图所示。
PERC电池的背表面钝化层是专门设计用于反射波长高于1180 nm的光，减少太阳能电池中的热能，从而提高效率。较长的波长尤其出现在早晨和晚上(太阳处于一定角度下)或阴天。
PERC技术在弱光条件下或波长较长的光线下，例如当太阳处于一定角度时(清晨和傍晚)或在多云条件下，具有更好的捕获光子的能力。在这种时候，大气会吸收更多的蓝光(波长在450到495纳米之间)，因为蓝光到达地球表面的路径比太阳直射时要长(因此早晨和晚上的天空是红色/橙色)。
在低光(黎明和黄昏)和弱光(多云)条件下，较短波长的蓝光会被大气吸收，使较高比例的长波长光到达地球。在这种情况下，PERC太阳能电池改善了长波长的光谱响应，使电池的性能优于标准电池，并在弱光条件下保持接近最高效率，如下图所示。PERC模块能够在200W/m时保持接近99%的STC效率2辐照度水平，而标准太阳能组件的相对效率下降到低于96%在相同的条件下。
蓝光通常在靠近电池顶部的地方转化为能量，而红光(波长在620到750纳米之间)穿透得更远，在靠近电池底部的地方转化为能量。红光不太容易被地球大气吸收，因此，捕捉更多红光的电池通常更强大(见下图)。因此，PERC技术的“反射”特性确保增加红光的吸收，即使在弱光或漫射光条件下，也能提供更好的能量产量。
PERC技术改善了长波长的光的内部反射
在PERC电池的光谱响应中可以看到PERC技术对光的灵敏度的增加(见下图)。如图所示，PERC技术增加了红外光(波长在1000到1180 nm之间)的吸收，从而增加了电流和电池效率。
PERC技术提高了细胞对1000 ~ 1180 nm波长的灵敏度
因此，PERC模块全天的能量输出高于标准模块，如下图所示。众所周知，与传统的太阳能组件安装相比，PERC太阳能电池板安装在早上更早开始发电，晚上更晚停止发电。
钝化的好处概述
促进电子流动并不是钝化的唯一优势。它还增加了从电池底部反射的光量。这是很有用的，因为如果光没有击中硅原子，在进入硅原子的过程中击中了一个自由电子，反射就会在离开硅原子的时候给它第二次机会。
几乎所有的太阳能电池底部都有一层通常是铝的反射层。然而，由于硅的折射率比玻璃高，因此产生的大约89%的反射率不如普通铝背玻璃镜子高。然而，在硅和铝之间放置折射率较低的钝化层可以将反射率提高到接近98%的最大可能值。这提高了太阳能电池板的效率。
反射更多的光，减少面板背面吸收的光量，使它更冷，这也会提高效率。
PERC太阳能电池制造
PERC技术如此强大的最大原因之一是它开始制造PERC太阳能电池而不是标准单晶太阳能电池所需要的最小投资。为了生产PERC电池，还需要两个额外的制造步骤:
- 背表面钝化层的应用
- 激光/化学蚀刻在钝化层打开小口袋
如果只增加两个步骤，回报是三倍的:
- 电子重组显著减少;
- 更多的光被吸收;和
- 内部反射率较高。
这两个步骤不会为太阳能电池的制造过程增加显著的成本，并导致更高质量，能量密度更高的太阳能电池。新太阳能电池技术的一个典型障碍是新设备生产的成本，而PERC太阳能电池升级到更好的产品只需要很少的金钱投资。
PERC技术为客户带来的好处
采用PERC技术建造的太阳能电池板可以实现能量密度更高的太阳能装置。这意味着你可以使用更少的PERC太阳能电池板产生相同的能量，而不是使用更多的标准太阳能电池板。因此，通过需要更少的太阳能电池板的安装，您的成本可以降低。此外，你需要的面板越少，你在屋顶上放置面板的灵活性就越大。如果合适的屋顶空间有限，使用PERC太阳能电池板或任何高效电池板产品可以使太阳能装置能够提供您需要的电力。
减少所需的太阳能电池板数量还有一个额外的好处，就是降低太阳能电池板安装的系统平衡(BOS)成本。BOS成本通常是涉及太阳能安装组件的任何成本，而不是太阳能模块本身。逆变器、机架和布线都是BOS成本的因素，需要的面板越少，需要的补充组件也就越少。
不是所有的阳光都被非perc太阳能电池吸收(一些光直接穿过)。然而，在PERC电池背面的钝化层，未被吸收的光被额外的层反射回太阳能电池进行第二次吸收。这个过程产生了更高效的太阳能电池。这对各行各业的人来说都是个好消息。
PERC面板-设计师和建筑师的理想选择
PERC技术可以让太阳能电池吸收更多的光，并赋予它们更高的内部反射率，为最终用户提供更多的倾斜和安装选项。对于那些拥有非正统空间或位置的人来说，这是一个好消息，因为PERC技术允许更大的阵列布局灵活性。因此，采用PERC技术的电池板为建筑师和设计师提供了更多的自由，特别是在处理曾经被认为不太适合太阳能的空间或位置时。PERC技术是屋顶、高架地面、沙漠或雪地环境或水上应用的理想选择。
PERC面板每平方英尺具有更高的能量密度，在低光条件和高温下表现良好。当考虑到总能源生产时，PERC面板显然是优越的。设计师可以利用更少的面板来完成占地面积有限的总输出目标，或者如果空间不昂贵，他们可以极大地最大化能源输出。它使设计人员能够更灵活地响应项目目标。这种自由还允许选择降低BOS成本。事半功倍，这可以显著降低软成本。这可能是一个客户在看到一个具有成本效益和可管理的系统时的差异。此外，更有吸引力的温度系数使PERC在更热的气候中表现最好，并且经历更少的热损失。这使得最终用户能够在全年中从他们的系统中获得卓越的性能。
PERC增加了系统的能量密度和发电量。更大的能量密度显著降低了太阳能光伏安装的均衡电力成本(LCoE)。通过有效利用PERC技术的模块，最终用户可以获得更快的RoI。PERC面板在低光和高温条件下也表现更好。
降低了风险，因为它是一种经过验证的先进技术
PERC技术最早是在20世纪80年代由新南威尔士大学的科学家马丁·格林和他的团队在澳大利亚开发的。然而，制造商花了多年时间只关注太阳能电池的正面，而很少注意利用背面的生产机会。因此，传统技术经历了渐进式的改进，使用更好的浆料形成前触点，更薄的触点手指，优化的防反射涂层……业界花了近30年的时间才重新审视PERC技术。
PERC电池技术近年来兴起，主要是由于经济原因。30年来，标准电池技术的稳步改进在经济上和技术上都是可行的。现在，标准概念已经达到了极限，而且在价值链中引入PERC技术的技术诀窍是可用的，它可以构成一个新的可行平台，以制造高功率和高效率的太阳能电池板。
正如ITRPV所预期的那样，PERC技术将逐步占据最大的市场份额。ITRPV是一个聚集了一系列处于价值链不同阶段的制造商并致力于技术趋势的机构。因为这种历史感在光伏行业会越来越好，迟早，大部分安装的电池板都会采用这种技术。
PERC太阳能电池板首次出现在2012年左右，但制造商花了几年时间来改进工艺并降低成本。由于PERC技术既不是新技术，也与标准电池没有根本区别，因此支持先进技术对客户来说风险较小。通过使用经过验证的技术并修改标准单元，模块及其性能的固有风险不会发生变化。客户应该乐于接受PERC技术制造的面板。它为住宅和商业屋顶项目以具有成本效益的方式建立可靠的长期电力输出设定了路线。在整个太阳系的生命周期中，总发电量在没有大幅提高每瓦成本的情况下得到了提高。
更高的功率密度
Mono-PERC模块比多模块具有更高的功率密度，这意味着每个项目所需的模块更少，或者可以在下表中看到，在有限的空间内实现更多的功率/千瓦时。
更慢的功率退化
美国国家可再生能源实验室(NREL)的大量测试表明，单硅模块的长期退化率低于多硅模块，因此在相同额定功率(Pmax)的情况下，单硅模块的长期发电量高于多硅模块。
结论
综上所述，使用高效单硅PERC模块的价值主张是:
- 更高的效率/功率密度可以节省BOS成本(降低系统成本)。
- Mono-PERC模块表现出更高的能量产量。
- Mono-PERC模块表现出较慢的长期降解速率。
很明显，使用单perc模块可以实现更低的LCOE。