三、PERL电池

PERL（钝化发射极背部局域扩散）（Passivated Emitter and Rear Locally-diffused）电池是钝化发射极、背面定域扩散太阳能电池的简称。1990年，新南威尔士大学的在PERC电池结构和工艺的基础上，在电池背面的接触孔处采用了BBr3定域扩散制备出PERL电池。2001年，PERL电池效率达到24.7%，接近理论值，是迄今为止的最高记录。

效率发展及技术趋势

N型PERT双面电池在近两年开始备受瞩目，其电池的特点是可以双面吸收入射光线，从而提升电池和组件的最终发电量。在目前技术阶段，N型双面电池的正面效率约为21.5%，背面效率约为19%。封装成双玻组件以后，如果假设背面可以吸光20%，那么组件的最终输出功率可以达到350W，然而行业内对双面电池和组件还没有一个统一的测量标准。

在工艺制程方面，N型PERT电池比传统P型电池增加了硼元素掺杂(通过扩散diffusion或者APCVD工艺)和双面浆料印刷等工艺。由于N型PERT电池技术不需要使用激光工艺，因此制作工艺并不会对硅片造成额外晶体伤害。此外，N型电池具备零光致衰减、弱光效应好以及组件稳定性高等特点。最近两年，在N-PERT电池工艺的基础上，德国弗朗霍夫研究所开发出TOPCon (隧穿氧化层钝化接触)技术。通过在背面制备超薄氧化硅SiO2和掺杂多晶硅薄层Poly-Si，二者共同形成了接触钝化结构。该技术可以极大地降低背面的表面复合和金属复合，因此大幅度的提升N型电池的VOC和转换效率。

PERL电池具有高效率的原因在于：

1.电池正面采用“倒金字塔”，这种结构受光效果优于绒面结构，具有很低的反射率，从而提高了电池的JSC；

2. 淡磷、浓磷的分区扩散。栅指电极下的浓磷扩散可以减少栅指电极接触电阻;而受光区域的淡磷扩散能满足横向电阻功耗小，且短波响应好的要求；

3.背面进行定域、小面积的硼扩散P+区。这会减少背电极的接触电阻，又增加了硼背面场，蒸铝的背电极本身又是很好的背反射器，从而进一步提高了电池的转化效率；

4. 双面钝化。发射极的表面钝化降低表面态，同时减少了前表面的少子复合。而背面钝化使反向饱和电流密度下降，同时光谱响应也得到改善;但是这种电池的制造过程相当繁琐，其中涉及到好几道光刻工艺，所以不是一个低成本的生产工艺。

产业化发展趋势

N-PERT和N-PERL电池结构简单，效率提升潜力大，可双面发电。英利、中来、林洋、LG等已经实现了N型单晶双面高效电池的量产。2018年9月底，在比利时布鲁塞尔举行的EU PVSEC大会上，Imec宣布，最新一代大面积单面丝网印刷背面发射极nPERT电池的转换效率达到了23.03％，已经通过弗劳恩霍夫ISE研究所认证。

Imec表示，预计今年年底，nPERT技术的效率会达到23.5％，这种技术清晰的路线图指向的最终效率超过了24％。

PERT/PERL电池由于比较大的效率提升潜力，相对比较简单的电池结构，且与现有产业化生产比较好的兼容性，成为近些年行业研究的热点，不同国家不同机构的研究人员开展了大量富有成效的工作。

中国英利公司与ECN合作开发的PANDA双面电池已经实现大规模量产，并充分利用了原有电池线的生产设备；韩国LG公司利用离子注入工艺和丝网印刷实现量产的电池效率达到21.5~22%，是比较高的量产效率。

需要特别指出的是德国Fraunhofer利用Topcon技术制备的n-PERT电池转化效率达25.1%，是非常值得产业界期待的技术路线。

总结

最后，经过一系列的分析，曾祥斌认为当下的高效电池具备以下5大趋势：

1.高效率电池种类很多，产业化前景良好的主要是硅基电池。

2.硅基电池中，发展空间大的是基于PERC(PERL\PERT)系列太阳能电池。

3.异质结电池是效率最高的一种硅基电池，目前是电池性能记录保持者，但市场空间有待进一步扩大。

4.N型电池越来越受到重视和发展。到2020之前，预测可实现低成本批产平均效率大于23%的均为N型电池；到2021年，N型电池市场占有率将超过30%。

5.新技术开发和先进技术的融合进一步提升电池性能。HJ-IBC，TOP-contact，N型衬底的结合等。

4.N型电池越来越受到重视和发展。到2020之前，预测可实现低成本批产平均效率大于23%的均为N型电池；到2021年，N型电池市场占有率将超过30%。

5.新技术开发和先进技术的融合进一步提升电池性能。HJ-IBC，TOP-contact，N型衬底的结合等。