目前光伏行業主流技術為制造工藝簡單、成本更低的P型電池（PERC技術為主），但隨著PERC技術的降本增效面臨瓶頸，轉換效率高、雙面率高的N型電池有望接替P型成為主流。N型半導體多數載流子是電子，電子有效質量更低，遷移速率更高。在相同導電能力情況下，N型雜質少，因此少數載流子壽命更高，能夠直接影響開路電壓和短路電流，擁有更高的光電轉換效率。當前N型電池主流技術路線主要包括三種：TOPCon、HJT和IBC。
一、N型電池技術特點
（一）TOPCon技術理論轉化效率高，且可基于PERC產線升級改造
TOPCon電池是在N型電池工藝的基礎上研發出的隧穿氧化層鈍化接觸技術，該技術可大幅提升N型電池的VOC（光伏組件的開路電壓）和轉換效率。TOPCon的核心優勢主要包括兩方面，一是理論轉化效率上限高，其中基于POLO2-BJ結構，TOPCon理論效率28.7%，接近晶硅極限；二是可基于現有PERC產線升級改造，國內PERC產能60%可改造為TOPCon，因此面對PERC產線大規模老產能折舊計提壓力，改造成TOPCon可拉長設備應用周期，降低沉沒風險，是較優選擇。
雖然TOPCon電池轉化效率上限較高，但其背面收光較差，量產難度較高，同時良率較低。當前限制TOPCON量產核心因素在于良率普遍低于95%，且成本偏高，工藝路線仍未完全定型。
（二）HJT是正面效率最高、成本最低、雙面率最高的電池
HJT由兩種不同的半導體材料構成異質結，即在晶體硅上沉積非晶硅薄膜。其綜合了晶體硅電池與薄膜電池的優勢，具有轉換效率高、工藝溫度低、穩定性高、衰減率低、雙面發電等優點，技術具有顛覆性。此外，相較目前市場上需要8-10道工序的主流電池技術PERC，HJT工藝僅需清洗制絨、非晶硅沉積、TCO（透明氧化物導電薄膜）鍍膜和絲網印刷4道工序，其中清洗制絨和絲網印刷延續PERC工藝，差異點在于非晶硅薄膜沉積和TCO膜的沉積，HJT工藝環節的減少有利于后續良率的提升和成本降低。電池技術的迭代本質是降本提效，發展方向是追求低成本與高效率，拉長時間周期看，HJT是正面效率最高、成本最低、雙面率最高的電池，是新一代電池技術的發展方向。但是其設備貴、投資成本高，是阻礙其大規模產業化的主要因素。
（三）IBC具有高轉換效率的單面結構
IBC電池技術是指一種背結背接觸的太陽電池結構，其正負金屬電極呈叉指狀方式排列在電池背光面。IBC技術由Sun Power提出，其最新一代IBC電池已吸收了TOPCon電池鈍化接觸的技術優點，加入了隧穿氧化層（Tunnel Oxide）與多晶硅（N/P-Poly Silicon）的復合結構，并保留了銅電極工藝，具有高轉換效率的單面結構，IBC電池正面無遮擋結構消除了柵線遮擋造成的損失，實現了入射光子的最大化利用；從電池結構來看，量產工藝已經較為簡化，成本在可接受范圍，平均轉換效率可以達到25%，且短期內有望提高到26%的水平。
但是IBC距離大規模產業化仍面臨材料要求高、工序復雜、技術難度大導致的高成本問題。材料方面，IBC電池對基體材料要求較高，需要較高的少數載流子壽命；對前表面的鈍化要求較高；背面指交叉狀的P區和N區在制作過程需要多次的掩膜和光刻技術，且對P區和N區之間的間隙區域精準度要求較高。工序方面，本征和摻雜非晶硅鍍膜工藝窗口窄，對清潔度要求極高；需要低溫組件封裝工藝；正負電極都處于背表面需要嚴格的電極隔離工藝。整體來看，IBC電池的制造流程是現有光伏電池中最為復雜的，距離大規模產業化尚有距離。
表1光伏電池各技術路線對比
二、N型電池降本增效思路
（一）TOPCon降本增效思路
TOPCon降本方向為硅材、銀漿與設備成本。硅片方面，TOPCon所用硅片166尺寸對應厚度為170μm左右（182對應180μm），未來硅片薄片化及大尺寸將推動硅片成本下降；銀漿方面，TOPCon電池采用高溫銀漿，耗量在150mg/片左右，未來隨著多主柵技術應用和銀鋁漿的使用及賤金屬替代，銀漿成本有望下降；折舊方面，TOPCon電池工藝相較PERC電池導入了3項新的工藝，產線需要增加3臺新設備，未來隨著設備效率提升及設備價格下行，折舊成本有望進一步下降。
TOPCon增效方向為轉換效率、硅片質量與改善工藝。一是通過降低光學遮擋以及反射損失來提高轉換效率，例如優化絨面結構、細化柵線、增加一層增透膜，以及改善背面形貌及膜層的組合提高背反射，降低透射損失。二是采用更高質量的硅片，使用更低的電阻率、更低的氧含量、更高的少子壽命的硅片。三是增加SE（Selective Emitter，選擇性發射極技術）工藝，即在電極接觸區進行高濃度摻雜，在光吸收區低濃度摻雜，減少發射機附近接觸電阻。
（二）HJT降本增效思路
HJT降本方向為硅片、電極與TCO結構。硅片結構優化方向主要是薄片化，當前主流HJT電池片厚度為140-150μm，少數如華晟等廠商量產130μm電池片，高測股份已與愛康科技合建HJT薄片切割實驗室量產120μm電池片，硅片薄片化有助成本持續下降。電極結構中，賤金屬部分（銀包銅技術）或完全（電鍍銅技術）替代貴金屬銀將明顯降低成本提高HJT經濟性。TCO薄膜制備目前均以In2O3（三氧化二銦）為基礎，銦在非硅成本中僅次于銀且為稀有金屬，AZO（鋁摻雜的氧化鋅透明導電玻璃）靶材替代一方面能降低成本，另一方面還可使銦可持續使用。
HJT提效方向為非晶硅層與電極結構。微晶硅層具有更低的光吸收系數和顯著更高的導電性，替代摻雜非晶硅層將提高電池效率，目前單面微晶技術已量產，雙面微晶正在布局。銅電鍍電極具有更小的線寬和更低的電阻率，從減少遮光損失與高電導兩方面提高電池效率。
（三）IBC降本增效思路
與TOPCon、HJT采用新的鈍化接觸結構來提高鈍化效果從而提高轉換效率的思路不同，IBC是將電池正面的電極柵線全部轉移到電池背面，通過減少柵線對陽光的遮擋來提高轉換效率，主要通過結構的改變來提高轉換效率，是一種較為純粹的單面電池。這種結構可以與PERC、TOPCon、HJT等多種技術疊加構成XBC技術，因此有望成為新一代的平臺型技術，與TOPCon技術的疊加被稱為TBC電池，而與HJT技術的疊加則被稱為HBC電池。
三、N型電池產業化進程
在TOPCon、HJT、XBC技術革新趨勢下，新設備需求、新材料需求應運而生。2022年，TOPCon產能快速釋放元年，而2023年將是產品出貨大年；相較而言，HJT進度稍慢，核心原因在于由效率及成本決定的性價比稍遜，導致產業化放量進度延后；XBC已投產的量產產能主要來自隆基西咸15GW HPBC和愛旭6.5GW ABC（All Back Contact，背接觸太陽能晶硅電池）。
2023年，從電池片產品角度，TOPCon是最為受益的，在需求旺盛情況下，有望維持較好的盈利情況；從技術突破角度，硅片薄片化、微晶、柵線技術等有望推動HJT迎來一波降本，從而推動HJT產業鏈進步，利好相關設備和技術公司。2023至2024年，從發展確定性角度來看TOPCon優于HJT；從產能增長潛力角度來看HJT優于TOPCon。
（一）TOPCon技術相對成熟，已實現規?；慨a
主流廠商加速布局TOPCon。2022年前三季度，晶科能源安徽一期、二期各8GW TOPCon、海寧一期8GW高效電池片項目先后投產，尖山二期11GW高效電池片項目也已經開工，2022年底晶科能源TOPCon產能達到約24GW。鈞達股份在剝離原汽車零部件業務后，更加聚焦光伏產業，滁州18GW TOPCon產能已建成，投產8GW，另外10GW產能已開工建設；此外，2022年10月鈞達與淮安市漣水縣政府簽訂26GW N型電池片項目合作協議，產能擴張再提速。
TOPCon規劃建設加速，至2023年末規劃投建產能有望超300GW。隨著各家TOPCon電池工藝突破與優化，2023年TOPCon產能建設規模與速度將大幅提升。根據各家產能規劃與開工進度，2022年TOPCon電池已建產能約66GW、在建產能約152GW，2023年TOPCon電池規劃產能約170GW，到2023末TOPCon投產產能有望超300GW。
表2國內部分光伏企業TOPCon產能及規劃
資料來源：各企業公告
（二）目前HJT量產規模小，遠期規劃宏大
HJT已建產能規模較小。據不完全統計，截至2022年底，華晟新能源、金剛玻璃、愛康科技、隆基綠能和鈞石能源等廠商的HJT電池已建產能達8.92GW。此外，華晟新能源15GW、愛康科技16.2GW、華潤電力12GW、金剛玻璃4.8GW等企業項目已開工，各公司累計在建產能約為114.60GW。
進入2023年，HJT將迎來新一波產能釋放。11月19日，隆基綠能自主研發的硅異質結電池轉換效率達到26.81%，隆基對該記錄的定義是——是通過可量產設備、可量產技術和全硅片大面積創造的。由此判斷，隨著HJT降本增效進展持續推進，2023年其將成為越來越多存量電池片廠商關注的晶硅電池的解決方案，且各家頭部主流電池片廠將于2023年開啟HJT的GW級擴產。根據鈞石能源、中建材、山煤國際、華晟新能源、愛康科技等40家企業披露的產能和擴產計劃，未來HJT的產能規劃可達到135.34GW。
表3主要光伏廠商HJT產能及建設規劃
資料來源：各公司公告
（三）XBC電池將迎來產能釋放
2019年5月中來公司宣布已經可以實現IBC電池的批量生產，年產能約150MW，量產轉換效率22.8%，最高效率23.4%。2020年5月國電投黃河水電200MWN型IBC產線建設完成，量產平均轉換效率達到23.6%。
IBC電池與其他新電池技術相疊加形成XBC電池，可以獲得更高的轉換效率。2022年，隆基在N型TOPCon、P型TOPCon、N型HJT和P型HJT等多種新型高效電池技術方向尋求突破，創造性地開發了HPBC（Hybrid Passivated Back Contact，復合鈍化背接觸電池）結構電池，同年9月隆基西咸新區15GWHPBC投產。2022年，愛旭賽能基于自身從電池片到組件的核心技術，推出了最懂“分布式”市場的ABC組件，同年10月愛旭珠海6.5GW ABC投產，量產轉換效率已達到26.2%，2023年XBC電池將迎來10GW+規模釋放。
掃一掃關注微信
