光伏電池技術(shù)路線之爭(zhēng)初見分曉

TOPCon光伏電池市場(chǎng)占比將從2023年的23%，快速提升至2024年的60%。光伏技術(shù)路線之爭(zhēng)“初見分曉”。

“n型TOPCon電池已成為當(dāng)下主流，預(yù)計(jì)今年在我國的市場(chǎng)占比有望超過60%、乃至到70%，未來若干年的市場(chǎng)占比也將繼續(xù)超過50%?！鄙虾＝煌ù髮W(xué)太陽能研究所所長沈文忠教授在“2024 TOPCon太陽能電池技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)研討會(huì)”上指出。數(shù)據(jù)顯示，今年7月，光伏組件招標(biāo)量中，n型組件占比85.3%，滲透率達(dá)92%，成為主流，而p型組件逐步被邊緣化。業(yè)內(nèi)專家一致認(rèn)為，至少未來5年內(nèi)，TOPCon將保持行業(yè)主流產(chǎn)品地位；而五年后，TOPCon與鈣鈦礦疊層的生命力仍將強(qiáng)勁，電池效率有望突破30%。

“TOPCon為未來五年主流技術(shù)”

提升電池轉(zhuǎn)換效率和降低度電成本是光伏產(chǎn)業(yè)永恒的主題。隨著p型電池轉(zhuǎn)化效率逐漸接近天花板，光伏行業(yè)正式步入n型時(shí)代。目前主流n型電池有TOPCon、異質(zhì)結(jié)（HJT）、BC技術(shù)等。這其中，TOPCon電池技術(shù)的發(fā)展格外迅猛?！癟OPCon為未來五年主流技術(shù)”，已成為行業(yè)共識(shí)。

根據(jù)中國光伏行業(yè)協(xié)會(huì)編制的《中國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖》，n型TOPCon電池的市場(chǎng)占比將從2023年的23%，快速提升至2024年的60%。到2030年，仍將接近50%。集邦咨詢預(yù)計(jì)，到2024年年底，n型電池產(chǎn)能約1078 GW，占比約76%，其中TOPCon電池產(chǎn)能約941 GW，占比約66.3%。

據(jù)介紹，TOPCon電池技術(shù)在2013年由德國弗勞恩霍夫太陽能系統(tǒng)研究所（Fraunhofer ISE）提出，該設(shè)計(jì)在太陽能電池背面制備一層超薄氧化硅，隨后再沉積一層摻雜硅薄層，二者共同形成了鈍化接觸結(jié)構(gòu)。長三角太陽能光伏技術(shù)創(chuàng)新中心主任沈輝指出，目前，我國光伏企業(yè)已實(shí)現(xiàn)TOPCon技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，并逐個(gè)突破設(shè)備配套、材料、工藝、穩(wěn)定性、可靠性等關(guān)鍵難關(guān)。

TOPCon技術(shù)何以成為頭部企業(yè)首選？天合光能副總裁陳奕峰表示，從技術(shù)本身來看，TOPCon電池比PERC電池在效率上高出1.5%以上，功率多出30W，直接降低了BOS成本（除光伏組件以外的系統(tǒng)成本）。同時(shí)，TOPCon技術(shù)的供應(yīng)鏈體系已經(jīng)相當(dāng)完備和成熟，裝備投資成本相對(duì)較低。此外，該技術(shù)還包括雙面率高、低溫度系數(shù)高、低衰減價(jià)值等優(yōu)勢(shì)。

晶澳科技首席技術(shù)官歐陽子認(rèn)為，TOPCon技術(shù)成為市場(chǎng)主流，得益于兩方面優(yōu)勢(shì)。一方面，光伏量產(chǎn)技術(shù)的開發(fā)是“工藝+設(shè)備+材料”三位一體的結(jié)合，從PERC技術(shù)到TOPCon技術(shù)，制造工藝和設(shè)備總體改動(dòng)不超過30%，卻可以大幅提升轉(zhuǎn)換效率，性價(jià)比極高。另一方面，TOPCon技術(shù)路線本身足夠優(yōu)秀。“從理論上講，電池設(shè)計(jì)需要考慮光吸收、鈍化、多子傳輸?shù)榷嘁蛩刂g的平衡，就目前來說，接觸鈍化加poly（在光伏電池背面加保護(hù)層）的體系是最優(yōu)的量產(chǎn)方案?！睔W陽子解釋說。

開路電壓是標(biāo)志光伏技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵指標(biāo)，意味著其效率提升的潛力。通威股份光伏首席技術(shù)官邢國強(qiáng)補(bǔ)充，TOPCon電池在開路電壓上展現(xiàn)出優(yōu)異的特性，從研發(fā)初期的710mV逐步提升至現(xiàn)在量產(chǎn)的740mV，這是電池鈍化結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域的飛躍。

多種技術(shù)路線“融合創(chuàng)新”

從相關(guān)企業(yè)發(fā)布的產(chǎn)能規(guī)劃來看，TOPCon電池也是擴(kuò)產(chǎn)的重點(diǎn)技術(shù)。今年7月，工業(yè)和信息化部發(fā)布《光伏制造行業(yè)規(guī)范條件（2024年本）》（征求意見稿），強(qiáng)調(diào)現(xiàn)有光伏制造企業(yè)及項(xiàng)目產(chǎn)品應(yīng)滿足N型單晶硅電池（雙面電池按正面效率計(jì)算）的平均光電轉(zhuǎn)換效率不低于25%；N型單晶硅組件（雙面組件按正面效率計(jì)算）的平均光電轉(zhuǎn)換效率不低于22.3%。新建和改擴(kuò)建企業(yè)及項(xiàng)目產(chǎn)品應(yīng)滿足N型單晶硅電池（雙面電池按正面效率計(jì)算）的平均光電轉(zhuǎn)換效率分別不低于26%；N型單晶硅組件（雙面組件按正面效率計(jì)算）的平均光電轉(zhuǎn)換效率不低于23.1%。

“目前TOPCon技術(shù)仍在不斷完善和更新之中，實(shí)驗(yàn)室效率已接近27%，預(yù)計(jì)兩年內(nèi)TOPCon電池將實(shí)現(xiàn)27%以上的量產(chǎn)效率，最終有望達(dá)到接近28%的理論高效量產(chǎn)水平。”晶科能源首席技術(shù)官金浩指出。值得一提的是，TOPCon電池理論極限效率達(dá)28.7%，略高于異質(zhì)結(jié)電池的28.5%，是最接近晶體硅太陽電池理論極限效率——29.43%的技術(shù)。

而對(duì)于業(yè)內(nèi)將TOPCon技術(shù)視為過渡性技術(shù)的觀點(diǎn)，歐陽子則認(rèn)為，TOPCon技術(shù)的生命力或遠(yuǎn)超五年。他表示，新裝備、新材料的導(dǎo)入，電池結(jié)構(gòu)和工藝的優(yōu)化，都可以使電池效率得到持續(xù)提升。比如，在電池到組件承上啟下的關(guān)鍵步驟——金屬化步驟方面，TOPCon作為高溫體系，可選擇的路徑更多，創(chuàng)新提效的潛力更強(qiáng)，未來該技術(shù)或?qū)⒁悦磕?.3%的效率提升。此外，相較于BC技術(shù)，TOPCon更適合作為疊層電池的底電池。在更遠(yuǎn)的未來，“TOPCon+鈣鈦礦”疊層電池有可能引領(lǐng)行業(yè)進(jìn)入量產(chǎn)“30%+效率”時(shí)代。

一道新能首席技術(shù)官宋登元?jiǎng)t強(qiáng)調(diào)，盡管TOPCon背面技術(shù)已實(shí)現(xiàn)全面接觸鈍化，但非晶硅厚度仍是挑戰(zhàn)，減薄至50nm以下有望提升電流效率。同時(shí)，探索新材料體系也是關(guān)鍵，尋找更優(yōu)的載流子鈍化材料，配合不同的功函數(shù)，可能超越傳統(tǒng)二氧化硅/多晶硅的性能，從而低成本實(shí)現(xiàn)效率突破至28%左右。

TOPCon技術(shù)短期內(nèi)占據(jù)主流已成為大勢(shì)所趨，但業(yè)內(nèi)專家一致認(rèn)為，光伏技術(shù)正處于創(chuàng)新迭代活躍期，各類電池技術(shù)各有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，要倡導(dǎo)開放包容的研發(fā)態(tài)度，充分利用各種電池技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，融合創(chuàng)新。

陳奕峰表示，異質(zhì)結(jié)技術(shù)的溫度系數(shù)和雙面率有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，但在大規(guī)模量產(chǎn)效率及裝備成本方面仍需努力；IBC技術(shù)正面功率高、BOS成本低，在單面應(yīng)用場(chǎng)景有其價(jià)值。

業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，異質(zhì)結(jié)太陽能電池憑借高轉(zhuǎn)換效率、低衰減率、較高的雙面率等優(yōu)勢(shì)，具有較好的市場(chǎng)前景；不過，異質(zhì)結(jié)電池若要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)，還面臨成本、設(shè)備穩(wěn)定性等方面的挑戰(zhàn)，目前，異質(zhì)結(jié)裝備投資成本仍是TOPCon的3倍以上。

BC電池正面沒有柵線，更加美觀，在分布式光伏上的優(yōu)勢(shì)更為突出，但由于其電極均分布于電池背面，很難在大量的雙面應(yīng)用場(chǎng)景上成為主流，同鈣鈦礦疊層時(shí)，技術(shù)難度也較大。

集邦咨詢判斷，在電池片價(jià)格下行的背景下，異質(zhì)結(jié)電池滲透率受到抑制，2024年產(chǎn)出約22 GW，占比約3.1%；BC類電池產(chǎn)出約24 GW，占比約3.3%，解決成本問題仍為核心挑戰(zhàn)。

作者丨張維佳編輯丨趙晨美編丨馬利亞監(jiān)制丨連曉東