文｜光伏頭條
關于電池技術，誰都想走出自己的路線，這也是龍頭企業必爭之處。
根據原材料和電池制備技術的不同，光伏電池分為P型電池和N型電池。P型硅片是在硅料中摻雜硼元素制成，電池制備技術有傳統的AL-BSF（鋁背場）和PERC技術；N型硅片是在硅材料中摻雜磷元素制成。N型電池制備技術較多，包括PERT/PERL、TOPCon、IBC和HJT（異質結）等。
光伏技術迭代迅猛，推動光伏發電成本十年下降90%以上
1、PERC電池：量產十年，未來三年仍有望主導市場
1989年澳洲新南威爾士大學的馬丁·格林教授研究組公開研究成果，實現了22.8%的實驗室效率，但當時并未引起重視。直到2006年，PERC電池背面鈍化的AlOx介質膜的鈍化作用引起重視，PERC技術開始逐步走向產業化。
2012年國家863項目的實施，正式吹響了我國PERC電池產業化的號角，2013年我國PERC電池進入商業化和量產化的基礎階段。其中晶澳作為國內首家打通PERC產業鏈的企業，其批量試產效率達到 20.3%，并率先實現小批量生產。到2020年，PERC電池在全球市場中的占比已經超過85%，且目前以雙面PERC為主。但PERC電池的效率極限在24.5%，目前PERC電池的轉換效率已經接近極限了，故為了降本增效，電池企業必須再次謀求技術突破，TOPCon繼而出現。
優勢分析：
PERC電池是發射極及背面鈍化電池技術，采用了鈍化膜來鈍化背面，取代了傳統的全鋁背場，增強光線在硅基的內背反射，降低了背面的復合速率，從而使電池的效率提升0.5%-1%。
劣勢分析：
PERC電池理論轉換效率極限為24.5%，并且未能徹底解決以P型硅片為基底的電池所產生的光衰現象，導致P型PERC單晶電池效率很難再有大幅度的提升。
2021年是電池技術變革的拐點之年，光伏行業唯一的主旋律就是降本增效，N型電池由于轉換效率高，開始逐步登上舞臺，被人們所接納。根據ISFH的數據，PERC、HJT、TOPCon電池的理論極限效率分別為24.5%、27.5%、28.7%。
2、TOPCon：備受追捧，2023年產能將占31.43%
2013年，TOPCon技術概念由德國Frauhofer研究所提出，并于2015年研發出效率達到25.1%的新一代TOPCon電池。
2017年，在Fraunhofer研究所在實驗室，TOPcon電池上取得了25.8%的效率記錄。2019年，天合光能在面積為244.62平方厘米的n型襯底上制備出正面最高效率為24.58%的實驗室電池，并通過了德國哈梅林太陽能研究所(ISFH)下屬的檢測實驗室認證。同年，天合光能 i-TOPCon雙面電池大規模量產正面平均轉換效率突破23%。
2018年起，國內廠商積極布局TOPCon技術。晶科能源在大面積商用硅片襯底上制備的N型TOPCon電池最高效率達到了24.19%，2019年天合光能自主研發的i-TOPCon技術在大面積單/多晶電池上都打破了實驗室紀錄，轉換效率分別達到了24.58%和23.22%；
2021年，隆基綠能在單晶硅片商業化尺寸 TOPCon 電池效率上首次突破25%，N型TOPCon轉換效率達到了 25.21%，2022 年晶科能源自主研發的182 N型高效單晶硅電池最高效率達到了 25.7%，TOPCon 電池或開始了規模化應用。
行業目前處于P型電池向N型電池的升級迭代。
N型電池時代，Topcon電池大受市場追捧，2023年產能占比將達31.43% 。
優勢分析：
TOPCon最大的吸引力在于其能最大限度的保留和利用傳統P型電池設備制程，可以在傳統PERC設備上升級改造，且單GW改造成本在0.6-0.8億元左右。所以傳統企業如隆基、晶科、天合在TOPCon布局上相對更積極。TOPCon主要新增設備為非晶硅沉積的 LPCVD/PECVD設備以及鍍膜設備。
劣勢分析：
技術路線的問題是制約TOPCon量產的重要風險點。短期雖然性價比占優，但是中長期不如HJT。
3、HJT：光伏效率王者，無奈制造成本太高
HJT是獨立于PERC和TOPCon的技術路線，也是業內目前關注度最高的電池技術路線。
1974年德國馬爾堡大學的Walther Fuhs在論文中首次提出HJT（即異質結）結構，并于1983年成功研制出HJT電池，其轉換效率為12.3%，90年代日本三洋通過技術改進實現效率突破15%并申請了HJT結構專利。
1997年，三洋開始向市場提供HJT系統，其電池片和組件效率分別達到16.4%和14.4%，2003年其實驗室效率達到了21.3%。此后HJT技術一直被三洋壟斷，期間各國也在積極開展對 HJT 技術的研究；
2010 年松下（收購三洋）的HJT專利到期后，國內外諸多廠商紛紛開啟了HJT的工業化進程，期間松下于2011年達到23.7%的效率，于2014年轉換效率最高已達24.7%，KANEKA 于2015年突破記錄達到25.1%的實驗室效率；
2017年晉能科技成為了國內最早試生產 HJT 電池的廠商，此后越來越多的企業開始進入中試生產階段，到 2019 年已有多家國內廠商宣布GW級HJT產能規劃。2021 年隆基綠能的研究團隊更新 HJT 電池的理論極限效率至28.5%，并刷新紀錄達到26.3%的實驗室效率。
2022 年隆基在全尺寸(M6 尺寸， 面積 274.3cm)單晶硅片上，創造了轉換效率為 25.47%的大尺寸 P 型光伏電池效 率世界紀錄，進一步驗證了低成本異質結量產技術的可行性。
隨著光伏項目日益增多，土地資源逐漸緊缺，對高效電池、組件的需求不斷增加，越來越多的項目開始選用n型高效雙面組件。在n型諸多技術路線中，HJT憑借更少的生產工序、更高的背面率、更低的溫度系數，成為許多電站投資企業、電池組件龍頭和設備制造商關注的重點。
優勢分析：
HJT的轉化效率極限在27.5%-29%，若其與鈣鈦礦電池形成疊層，可以達到29%的效率。
劣勢分析：
成本比TOPCon要高。但是未來隨著工藝進一步成熟，下游需求放量，國產化進程加速，低溫銀漿會逐漸國產化，成本有望持續下降，2019年低溫銀漿成本在0.17元/W，2025年有望降至0.06元/W。
4、IBC：轉換效率更高、外形美觀且具備經濟性的平臺型技術，但技術難度頗高
IBC是一種背結背接觸的光伏電池結構，由SunPower首次提出，距今已有近40年歷史。其正面采用SiNx/SiOx雙層減反鈍化薄膜，無金屬柵線；而發射極、背場以及對應的正負金屬電極呈叉指狀集成在電池背面。由于正面沒有柵線遮擋，因此能夠最大限度的利用入射光，增加有效發光面積，減少光學損失，繼而達到提高光電轉換效率的目的。
IBC的理論轉換效率極限為29.1%，高于TOPCon和HJT的28.7%和28.5%；受益于單面結構，IBC還可以與TOPCon、HJT、鈣鈦礦等電池技術疊加，形成轉換效率更高的TBC、HBC以及PSC IBC，因此也被譽為是一項“平臺技術”；在極限轉換效率更高的同時，IBC也具備較強的經濟性。根據業內專家的測算，目前TOPCon和HJT的單W成本較PERC高0.04-0.05元/W和0.2元/W，而完全掌握IBC生產工藝的企業，成本能夠做到與PERC持平。
此外，IBC由于正面無柵線遮擋，外形較為美觀，更適用于戶用場景以及BIPV等分布式市場。
復雜的生產工藝，尤其是存在較多類半導體工藝，是導致其“擁簇”較少的核心原因。
優勢分析：
疊加工藝上具備潛力，如其可以與HJT進行結合，制備成HBC電池，能夠繼續提升效率至26%以上。
劣勢分析：
工藝更復雜，難度更大，成本更高，所以短期量產會有一定的困難。
電池技術之爭，你方唱罷我方登場
1、PERC電池預計將仍是主角？
PERC技術的優勢一是將電池轉化效率提高了1到1.5個百分點，更重要的是和現有的電池生產線有高度的兼容性，即老產線升級到perc產線非常方便，只需要增添2套設備：背面鈍化處理和激光開槽設備。
PERC技術基于其強大的性價比優勢，以及產能布局，預計未來三年依舊是行業內的主流技術，各廠家也會積極提效降本來延長它的生命周期。
n型電池由于具備更高的效率潛力，其占有率也在逐年提升，尤其TOPCon電池和異質結電池。
這兩類技術都需要新建或改造產線，相比于PERC電池生產線1.5~2億元/GW的投資成本，TOPCon的新線投資成本要高出30%左右，即使升級改造現有PERC產線，其綜合投資成本也高出PERC產線的20%左右，異質結產線的單位投資成本甚至更高，為PERC的2倍以上。
基于高投資成本，其擴張速度相比于之前PERC替代BSF電池則要慢得多；除成本問題之外，n型技術還需要一步步的積累與多次驗證，才能在未來接過行業主導的接力棒，給行業和客戶提供更多價值。在此之前，PERC依舊會是光伏市場的主角。
HPBC產品相比TOPcon和HJT產品，在電池的穩定效率方面表現最優。
P-IBC技術是P型高效技術的延續，它結合了PERC電池，TOPcon電池和IBC電池的結構優點，將P型電池的效率潛力發揮到最大，成本優勢突出，目前也已具備量產性價比。
2、n型賽道開局，光伏新一輪技術之爭一觸即發
對于N型電池，前面所講包括TOPCon和HJT。到底是不是TOPCon贏在當下，而HJT贏在未來？
1）工藝不同。
PERC電池由于金屬電極與硅襯底直接接觸，會產生大量的少子復合中心，對效率產生負面影響。TOPCon電池就是通過在金屬電極接觸區域，制備一層超薄隧穿氧化層和高摻雜的多晶硅薄膜，形成鈍化接觸結構，進而提升發電效率。
PERC的工序基本在9個；TOPCon在PERC的基礎上多了3個環節左右，共約12道工序，主要是增加在制結這一環節。因此成本過高。
HJT相比于TOPCon工藝步驟少，僅有四步，分別為：制絨清洗、非晶硅薄膜沉積、TCO薄膜沉積、電極金屬化。理論而言，工藝步驟少，可以提高產品良率以及節約部分生產成本，所以在這方面HJT是優于TOPCon的。
2）成本不同。
但從短期看TOPCon可以沿用目前的生產線，改造成本較低，使其具備一定優勢。HJT作為一種與現有產線不兼容的全新電池結構，效率起點高，未來提升空間大，但當前還面臨成本壓力問題。
3）玩家不同。
HJT相較于TOPCon而言新玩家布局更為積極，因為新玩家沒有舊有PERC設備的包袱，所以更傾向布局HJT。未來隨著工藝進一步成熟，下游需求放量，國產化進程加速，低溫銀漿會逐漸國產化，成本有望持續下降，2019年低溫銀漿成本在0.17元/W，2025年有望降至0.06元/W。
3、IBC與其它電池使出的組合拳
IBC電池慢慢形成了三大工藝路線：1）以SunPower為代表的經典IBC電池工藝；2）以ISFH為代表的POLO-IBC電池工藝；由于POLO-IBC工藝復雜，業內更看好低成本的同源技術TBC電池工藝（TOPCon-IBC）；3）以Kaneka為代表的HBC電池工藝（IBC-SHJ）；ISFH 的POLO-IBC 26.1%， Kaneka 公司研發的 IBC-HJT電池，打破單結晶硅電池世界紀錄，效率達 26.6%。
IBC若進一步與TOPCon或HJT結合，則需要在相關環節疊加關鍵工藝步驟。
近期IBC技術也全新亮相。IBC組件量產效率高達23.5%，最大功率720W；同等受光面積下，相較目前主流P型組件，全生命周期發電量提高11.6%，BOS成本降低3%。
只是，未來兩到三年內PERC技術預計仍將占據主流可謂業內普遍共識，但n型技術的超預期進展也讓新一輪技術迭代加速，電池制造企業將再次站在選擇路口。