光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心是“降本、增效”。光伏的核心指標(biāo)是效率，最終目標(biāo)是平價(jià)上網(wǎng)，即光伏發(fā)電的成本要低于火電等傳統(tǒng)能源。
1、光伏的前世今生
光伏誕生于1839年，這一年，貝克勒爾發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng);1905年，愛因斯坦發(fā)表了一篇論文揭開了光電效應(yīng)的神秘面紗;1954年，貝爾實(shí)驗(yàn)室制造出第一塊單晶硅光伏電池，從此光伏從一個(gè)物理概念變?yōu)橐粋€(gè)技術(shù)產(chǎn)品;2004年，在全球能源問題和環(huán)保的雙重壓力下，歐美推出大量政策，刺激光伏發(fā)展，推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型，這一年被稱為光伏產(chǎn)業(yè)的元年。
此后，光伏行業(yè)歷經(jīng)單多晶轉(zhuǎn)型(多晶成本低，但效率也低;單晶效率高，但成本也高)，兩條路線的原料都是多晶硅料，兩者區(qū)別不在原料，而在技術(shù);之后又引入金剛線切割、雙面技術(shù)、半片技術(shù)、多主柵技術(shù)，組件尺寸逐步做大等等技術(shù)革新，所有這一切本質(zhì)上均為降低度電成本。
未來(lái)，組件尺寸已趨于極限，且逐步穩(wěn)定，要進(jìn)一步降低度電成本，提升電池效率將成為主要途徑。
2、光伏電池技術(shù)路線概述
(1)TOPcon電池
TOPCon太陽(yáng)能電池即隧穿氧化層鈍化接觸太陽(yáng)能電池(Tunnel Oxide Passivated Contactsolarcell)，是一種使用超薄隧穿氧化層作為鈍化層結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池。
TOPCon電池基板以N型硅基板為主，在電池背面采用濕法工藝制備一層超薄氧化硅的隧穿氧化層(1-1.5nm)并沉積一層厚度約20nm的摻雜的多晶硅薄層，二者共同形成了鈍化接觸結(jié)構(gòu)，之后經(jīng)過退火重結(jié)晶并加強(qiáng)鈍化效果。其轉(zhuǎn)換效率理論極限可以達(dá)到26.6%。
2023年伊始，TOPCon電池需求呈現(xiàn)井噴式態(tài)勢(shì)，據(jù)PV-InfoLink數(shù)據(jù)，2023年底N型TOPCon規(guī)劃產(chǎn)能預(yù)計(jì)將超過450GW，N型TOPCon技術(shù)進(jìn)入發(fā)展加速期，市場(chǎng)占有率也將進(jìn)一步提升。
據(jù)中信證券統(tǒng)計(jì)，2023年行業(yè)TOPCon電池有效供給量大約122.7GW，其中一線廠商出貨92.3GW，而電池總需求預(yù)計(jì)將達(dá)到400GW以上，TOPCon電池供給稀缺性較強(qiáng)。
(2)HJT電池
HJT(Heterojunction with Intrinsic Thin-film)——本征薄膜異質(zhì)結(jié)電池。具備對(duì)稱雙面電池結(jié)構(gòu)，中間為N型晶體硅。正面依次沉積本征非晶硅薄膜和P型非晶硅薄膜，從而形成P-N結(jié)。背面則依次沉積本征非晶硅薄膜和N型非晶硅薄膜，以形成背表面場(chǎng)。鑒于非晶硅的導(dǎo)電性比較差，因此在電池兩側(cè)沉積透明導(dǎo)電薄膜(TCO)進(jìn)行導(dǎo)電，最后采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)形成雙面電極。
優(yōu)勢(shì)：
①工藝流程短。HJT電池工藝主要包括4個(gè)環(huán)節(jié)：制絨、非晶硅沉積、TCO沉積、絲網(wǎng)印刷;遠(yuǎn)少于PERC(10個(gè))和TOPCON(12-13個(gè))。
②轉(zhuǎn)換效率高。主要得益于N型硅襯底以及非晶硅對(duì)基底表面缺陷的雙重鈍化作用。目前量產(chǎn)效率普遍已在24%以上;HJT未來(lái)疊加IBC和鈣鈦礦轉(zhuǎn)換效率或可提升至30%以上。
BC電池不是指具體某一種電池，而是通用的平臺(tái)型技術(shù)。它可以和TOPCon、HJT、PERC、疊層電池結(jié)合，例如PERC+BC=P-IBC電池，TOPCon+BC=TBC電池，HJT+BC=HBC電池。
P-IBC電池：P-IBC電池是經(jīng)典IBC電池和PERC結(jié)合的產(chǎn)物，以P型硅片作為襯底，硼摻poly作為BSF，磷摻poly作為發(fā)射極區(qū)，正負(fù)電極均在背面與對(duì)應(yīng)極區(qū)。P-IBC電池背面極區(qū)沒有鈍化層，因此轉(zhuǎn)換效率相對(duì)較低。
TBC電池：TBC電池是經(jīng)典IBC電池與TOPCon結(jié)合的產(chǎn)物，即POLO-IBC電池。以N型硅片作為襯底，摻雜poly作為摻雜層，在極區(qū)沉積隧穿氧化層抑制少數(shù)載流子向表面漂移，并將柵線轉(zhuǎn)移至背面，同時(shí)具備BC電池?zé)o入射光遮擋和TOPCon優(yōu)良的鈍化效果的優(yōu)點(diǎn)。
HBC電池：HBC電池是經(jīng)典IBC電池與HJT結(jié)合的產(chǎn)物，即背接觸異質(zhì)結(jié)電池。其在襯底兩側(cè)沉積氫化本征非晶硅薄膜作為鈍化膜減少表面缺陷密度，同時(shí)將柵線轉(zhuǎn)移至背面。既利用了IBC電池正面無(wú)遮擋的優(yōu)勢(shì)，又具備HJT電池優(yōu)良的鈍化效果。
與TOPCon和HJT這兩種技術(shù)不同，BC電池將所有的金屬接觸和PN結(jié)都設(shè)置在電池的背面，從而消除了正面的金屬電極結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了更高的光電轉(zhuǎn)換效率和更美觀的外觀。
掣肘BC技術(shù)最大的問題是，電池結(jié)構(gòu)所用的光刻工藝成本非常高，導(dǎo)致普及應(yīng)用受限。在國(guó)內(nèi)，無(wú)論從出貨量還是市場(chǎng)接受度方面，相較于TOPCon、HJT，BC類電池一直處于行業(yè)邊緣位置，隱含的巨大價(jià)值沒有被充分挖掘出來(lái)。
BC電池應(yīng)用場(chǎng)景豐富，天然適用于分布式光伏場(chǎng)景。由于BC電池正面無(wú)柵線，外表更美觀，更契合分布式戶用場(chǎng)景需求，特別是BIPV，可以充分結(jié)合BC組件的美觀和建筑藝術(shù)，做到光伏建筑一體化。
目前國(guó)內(nèi)的BC電池路線代表企業(yè)主要有隆基綠能、愛旭股份、黃河水電等。幾家公司的已有產(chǎn)能加在一起，大概在40GW左右。
3、誰(shuí)是過渡，誰(shuí)是未來(lái)?
“增效”是光伏電池技術(shù)迭代的根本邏輯。光伏電池技術(shù)雖然一直在不斷迭代，但從長(zhǎng)時(shí)間維度來(lái)看其基本邏輯即為“增效”二字，即誰(shuí)的極限效率更高，誰(shuí)就能走得更遠(yuǎn)，越可能成為下一代產(chǎn)品。
根據(jù)TüV今年9月的評(píng)估數(shù)據(jù)，Perc的組件效率中位數(shù)是20.96%，TOPCon組件效率中位數(shù)是21.57%，HJT組件效率中位數(shù)是21.58%。BC電池組件的測(cè)試數(shù)據(jù)最高，為22.25%。
過去，光伏行業(yè)只允許有一種主流產(chǎn)品存在，是因?yàn)楫?dāng)初產(chǎn)品很貴，為了實(shí)現(xiàn)平價(jià)上網(wǎng)，因此哪種產(chǎn)品性價(jià)比最高，就會(huì)備受推崇。而現(xiàn)在，不管BC還是TOPCon、HJT，都已經(jīng)低于平價(jià)，因此推動(dòng)產(chǎn)品迭代升級(jí)的邏輯變了之后，市場(chǎng)基于各種應(yīng)用場(chǎng)景就會(huì)出現(xiàn)不同的選擇。一種產(chǎn)品通吃天下的時(shí)代過去了，市場(chǎng)未來(lái)的主流產(chǎn)品可能會(huì)有2-3種，最終形成幾分天下的局面。
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