光伏电池片的分类

光伏发电的效率和成本约等于光伏发电站的效率和成本，光伏电池片是建设光伏电站的重要器件，可决定光伏电站的效率和成本。因此，光伏发电欲降本增效需以光伏电池片为切入点。

目前，晶硅电池技术是光伏电池的主流技术，晶硅电池的市场占比超过95%。以晶硅电池技术为核心技术的光伏发电系统的产业链包括：硅料、硅片、晶硅电池片、光伏组件，晶硅电池片处于产业链中下游环节。



图片来源：中国慕课大学《光伏发电工程技术》

一、光伏电池分类

根据衬底（根据网络资料理解：衬底为光伏电池的背电极）材料，晶硅电池片可被分类为P型电池（P型半导体为光伏电池的背电极）和N型电池（N型半导体为光伏电池的背电极）。P型硅片（个人理解：即P型电池）制作工艺简单且成本较低；N型硅片（个人理解：即N型电池）制作工艺复杂，但N型电池寿命较长且发电效率更高。目前，P型电池是主流光伏电池，市场占有率超过85%。

P型电池可被分类为BSF电池（Back Surface Field Solar Cell）和PERC电池（Passivated Emitter Rear Cell）。BSF电池是2020年前的主流P型电池，PERC电池是目前的主流P型电池。主流电池P型电池从BSF电池转换为PERC电池的同时，也使能量转换效率（个人理解：此处能量转换指光电转换效率）从低于20%提升至23%。

N型电池可被分类为TOPCon（Tunnel Oxide Passivated Contact）、HJT（Heterojunction Technology Cell）、IBC（Interdigitated Back Contact）、HBC（HJT+IBC）四种。N型电池的能量转换效率约为25.5%。



图片来源：中国慕课大学《光伏发电工程技术》

二、P型电池

（1）BSF电池

BSF电池的中文名称是铝背场电池，该电池的制作技术是光伏电池的基础制作技术。BSF电池在晶硅光伏电池的PN结制造完成后，通过在硅片背面沉积一层铝膜制作P+层，形成铝背场。

铝作为背电场可减小载流子的背表面复合率（个人理解：光伏电池发电时，空穴向光伏电池的P型半导体移动，增加P型半导体中价电子数为3的元素，即铝元素，可减少空穴与电子在光伏电池内的复合率）和增加对长波的吸收（个人理解：增加对长波的吸收可增加光伏电池吸收的能量），但铝背场电池的能量转换效率的理论最高效率为20%，相对其他种类晶硅光伏电池较低。

BSF电池的制备工序包括：清洗制绒、扩散制结、刻蚀去磷硅玻璃、PECVD（根据百度百科：该缩写全称为Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，中文翻译为等离子体增强化学气相沉积法）、丝网印刷、烧结、测试分选等。BSF电池的各种改进工序均以上述工序为基础。



图片来源：中国慕课大学《光伏发电工程技术》

（2）PERC电池

PERC电池的中文名称是钝化发射极和背面电池。该电池在BSF电池的基础上加入背面钝化层（通常是氧化铝）以降低表面复合率，并进行激光开槽使背电极的形状变为与正电极相近的栅线形状。因此，PERC电池为双面电池，电池双面率（根据网络资料：背面效率与正面效率的比值）处于70~80%之间。（根据网络资料理解：BSF电池的正面电极为栅线形状，背面电极是板状结构，即只有正面可吸收光能，PERC电池的正背面电极均为栅线形状，即双面均可吸收光能。

因此，PERC电池对光伏组件背表面反射光的吸收率高于BSF电池，从而提升了能量转换效率） PERC电池的核心设备包括：清洗剂、制绒机、扩散炉、激光消融机、刻蚀机、沉积设备、丝网印刷设备、烧结炉、测试分选机、槽式清洗机（增加背面抛光工艺时使用）等。



图片来源：中国慕课大学《光伏发电工程技术》

审核编辑：刘清