在实验室记录方面，单晶技术潜力的优势更加显著。多年前澳大利亚新南威尔士大学开发出的P型单晶硅电池（PERL）最高转换效率可达25%，这一纪录多年没有被打破。PERL与我们现在做的PERC差别就在于，PERL在BSF上不使用铝扩散，而是采用了硼扩散，因此转换效率比PERC更高一点。目前SunPower开发出的N型单晶硅IBC电池的最高转换效率达25%，松下N型单晶硅HIT异质结电池转换效率高达24.7%，去年推出的"HIT+IBC"电池的效率高达创记录的25.6%(Panasonic)。以上数据全部是基于单晶硅技术的实验室记录，而多晶硅电池最高实验室转换效率仅为20.8%，差别是比较大的。单晶硅电池在各项主要参数上均全面高于多晶硅电池，在未来高效率发展方面具有更大的潜力。

 

　　下图5是单多晶量子效率的对比，结果显示单晶电池无论是在短波还是近红外波段，量子效率都明显高于多晶。这主要是由于多晶硅片存在较高的晶界和位错缺陷，少子寿命普遍低于单晶。

 

 

　　另外，单晶具有更好的弱光响应。从图6可以看出，在辐照高的地方单多晶相差不大，但在辐照低的地方，单晶电池的弱光响应是明显高于多晶的，这也反映在全年的发电量差别上面。

 

 

 

　　在制程方面，单晶比多晶更环保、成本更低。电池的制程工艺包括制绒、扩散、刻蚀、镀膜、印刷、烧结等，单晶电池和多晶电池的制备工艺主要差别在制绒环节，其余环节仅仅是控制标准的差异。

 

　　单晶制绒采用碱溶液腐蚀，腐蚀过程中产生硅酸盐和氢气副产物，通过应用制绒辅助液代替或部分代替异丙醇（IPA），可实现更低的BOD、COD污水排放，且单晶制绒体系对于设备硬件的要求很低，更容易实现环保和工艺控制。

 

　　多晶采用酸溶液腐蚀，需要使用高浓度的硝酸和氢氟酸，主要副产物为氟硅酸和NOx，而Nox是一种很难彻底处理的大气污染物，考虑到这些因素，需要使用严格封闭的自动化设备。多晶制绒的设备购置和维护成本远高于单晶。

 

 

　　单晶材料没有晶界，材料纯度高，内阻小，温度升幅较小；另一方面，多晶电池的光电转换效率较低，它将更多的光能转换为热能而非电能，也导致多晶的温度升高更明显。在最高光强下，单晶工作温度比多晶低5~6℃左右，部分地区的多晶工作温度可以比单晶高出10℃以上，因而多晶的功率损失较大，单晶的功率损失较小。

 

　　从温度系数本身来看，单晶温度系数是略低于多晶的，因此同样升高1℃的情况下单晶功率损失也少于多晶。

 

 

　　几年前光伏工业界把高效电池的注意力主要放在选择性发射极电池技术？现在业内不再做选择性发射极电池而更加关注PERC电池，因为选择性发射极电池主要是提高了短波段吸收能力，但是反映在组件上，由于EVA本身吸收的也是紫外光的短波段，所以它在组件方面没有体现出明显优势，选择性发射极技术就被淘汰了。而PERC电池主要是表现在近红外、红外波段的吸收，而EVA不吸收红外波段的太阳能，所以PERC技术更好的把电池效率的提升反应到到组件效率的提升。

 

　　PERC电池具有以下特点：

 

　　①电池效率绝对值在单晶上可提高1%，在多晶上可提高0.5%，因此在单晶上采用PERC技术优势更大。

 

　　②PERC技术具有与现有产线兼容度高，易于进行产线升级，并可降低电池片每瓦成本。

 

　　③PERC电池已经成为行业主流技术并逐步替代常规电池。

 

　　④通过工艺优化，在近1-2年内可逐步将量产效率提升至21%，SolarWorld公司近期在实验室的P型单晶硅PERC电池效率已经达到了21.7%。

 

　　以上所述的为P型PERC电池技术，下一代的N型PERC技术，不仅可以解决LID的问题，而且量产转换效率可以进一步提升至22%。

 

　　乐叶光伏2015年下半年将会在合肥基地量产高效PERC单晶电池组件，接下来在江苏泰州将会新增2GW的PERC电池产能。

 

 

 

　　HIT电池具有以下特点：

 

　　①采用N型单晶硅片，完全避免了LID现象。

 

　　②目前实验室最高转换效率24.7%，量产效率可达22%，结合IBC工艺的效率可以达到25.6%。

 

　　③采用非晶硅薄层进行双面钝化，电池开压可提升至740毫伏。

 

　　④全程采用低温制造工艺，可以形成全对称双面电池构造，避免高温制程对硅片的损伤以及弯片现象，能够有效降低组件封装时的碎片率，并且制作双玻组件也非常有优势。

 

　　⑤制程相对简单，但工艺难度高，要做好是非常不容易的，主要是非晶硅薄膜层非常薄，只有5-10个纳米，所以均匀性控制很不容易。另外，它目前的成本比PERC要高，一是设备投入高，二是HIT使用N型硅片，低温银浆和TCO等原材料成本高。

 

　　⑥温度系数很低，大约-0.25%/℃，比一般的晶体硅要低很多，因此总体的发电量比较高。另外，可制成双面电池，背面也可以贡献发电量。

 

 

 

　　IBC电池也是采用N型单晶硅片生产，目前实验室最高效率可达到25%，量产平均效率23%。从图8可以看到，IBC电池正面没有栅线，所有的栅线全部集中在后面。它最大的特点是制程比较复杂，目前有十六七道的制程工艺，成本比较高昂，限制了该技术的发展。目前工业界着重开发低成本IBC技术。

 

 

　　松下将IBC和HIT技术相结合，创造了新的转换效率世界纪录，高达25.6%。它的开路电压达到740mV，Jsc是41.8mA/cm2，FF是82.7%，硅片厚度是150μm。

 

 

　　IBC电池的应用示例：阳光动力2号采用高效N型IBC单晶电池覆盖机翼，转换效率23%，完全依靠太阳能电力完成环球飞行。

 

 

 

　　①未来单晶的市场份额将逐步超越多晶。

 

　　②N型高效电池的市场份额将逐步升高，取决于N型电池成本降低的速度。

 

　　③PERC电池的市场份额将在2018年后超越目前常规电池，且份额将逐步扩大。

 

　　④PERC电池将有很长的生命周期，在相当长一段时间内和N型电池共存于市场中。

 

 

 

　　目前60片封装的高功率组件，单晶量产功率为275W，多晶量产功率为260W，单晶组件价格为4.11元/W左右，多晶为3.98元/W左右。由于单晶组件在每个方阵中使用的数量较少，有效节约了支架、夹具、汇流箱、光伏电缆、基础工程、安装工程等，因此在总的投资成本上，单晶系统与多晶系统基本相同。

　　具体的分析数据下表1所示