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如今，光伏产业进入新一轮的扩张中，大战的号角即将吹响，这一次，带给我们的又将会是什么?疯狂扩张在继续2016年，我国光伏产业又迎来了爆发式增长。

印度长期受到能源短缺的困扰，计划在2022年之前将太阳能发电能力从10千兆瓦提高到100千兆瓦，同时吸引达1000亿美元的资本到这个领域。理工学院的助理教授Satapathi则在用Jamun的色素制造另一种太阳能板电池：染料敏化太阳能电池(DSSC，dye-sensitisedsolar)。

我们现在使用的太阳能板大多要么是由单晶硅和多晶硅制造而成。染料敏化太阳能电池最初在1988年面世，但在今天，主流太阳能电池供应商已经不再使用这类技术，毕竟效率相比起来实在太低。尽管地球有着庞大的硅资源，生产硅太阳能电池依然昂贵，Satapathi希望能够使用如Jamun含有的天然色素制造出更高效的太阳能电池，同时将一块太阳能板设备的成本降低40%。Jamun主要产自印度北部，只要你吃上一颗，你的舌头甚至会染上Jamun的颜色。相比起来，多晶硅拥有不俗的效率，但是却也更加昂贵。

太阳能电池含有富有电子的硅或者染料，当太阳光照射到太阳能设备时，光子会被吸收，电子获得了光子后产生电，因此，太阳能电池产生的电量，取决于它吸收光子的能力。但目前Satapathi的研究项目依然需要更大的突破，他开发出的太阳能电池的效率仅仅只有0.5%，而传统商业太阳能电池却有超过15%的效率。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。

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。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。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。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。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。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。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。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。

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。综合以上因素，N型单晶双面电池破片率更低。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。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。

封装成组件后，正面功率接近300W，背面功率接近270W。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。

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。激光开孔工艺在电池片表面产生了5-10%的损伤。

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。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。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%。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。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。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。

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。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%。

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。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。

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。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。

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。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。结合各种应用场景，组件发电功率较高。

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%。在产能方面，N型电池与P型电池的相比还有差距。

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。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。

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。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。

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。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。多晶黑硅制绒工艺主要有干法制绒和湿法制绒两种。近期，行业逐渐有企业开始宣传PERC单晶双面电池和组件。

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。据悉，晶澳太阳能有限公司在2013年已经申请并取得了PERC双面电池和组件的相关专利。

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。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。

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。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%