最高28.7％，晶矽電池正由2.5時代向3.0時代前行！

晶體矽電池正由 2.5 時代向 3.0 時代前行

。

太陽電池的工作原理為光生伏特效應，太陽光照射半導體 P-N 結，P-N 結兩端產生電壓，即光生電壓。晶體矽太陽電池佔據太陽電池份額約 95%，是目前產業化水平與可靠性最高的光伏電池型別。

第一代

（

2005 年~2018 年

）

常規 P 型電池

：

2020 年，傳統 BSF 電池（鋁背場電池）市佔率已降至 8。8%，基本面臨淘汰。

第二代

（

2016 年~至今

）

PERC 與 PERC+電池

：

2016 年前後，隨著 PERC 電池產業接受度的爆發，行業進入 2。0 時代。PERC 電池在傳統鋁背場工藝基礎上增加了背鈍化與鐳射開槽，其中，背鈍化的目的主要為了克服背表面光學損失與電學損失。

更進一步，在 PERC 基礎上，以擴散後的 PSG 層為磷源，利用鐳射的可選擇性加熱的優勢，對正表面進行二次摻雜（磷），從而形成選擇性重摻的 N++層。SE 技術的引入使得 PERC 電池進一步升級為 PERC+，開啟 2。5 時代並延續至今（2020 年單晶 PERC/PERC+市佔率 86。4%，BSF 下降至 8。8%）。

現階段，PERC+電池產業化配套成熟，仍然是最具經濟性的電池技術，量產線轉換效率達到 23。0%~23。2%左右。另一方面，其也逐步逼近量產轉換效率上限，行業開始探尋下一代高效晶矽太陽電池。

第三代

（

即將開啟規模產業化

）

TOPCon

、

HJT 等 N 型電池

：

基於對於更高轉換效率的不斷追求，N 型電池將逐步開始替代 P 型電池，這也正是目前我們所處的階段。P 型電池擴散磷形成 N+/P 結構，雖然擴散工藝簡單但是面臨轉換效率上限較低的問題；N 型電池擴散硼形成 P+/N 結構，具有高少子壽命、無光致衰減的優點。N 型電池代表包括 TOPCon、HJT 等。

TOPCon

：

在電池背表面製備隧穿氧化層與高摻雜的多晶矽薄層。

HJT：在晶體矽上沉積非晶矽薄膜，工藝流程簡化、但要求更為嚴苛，是具有最佳技術延展性的發展方向。

IBC 為交叉背接觸電池，將非晶矽鈍化技術應用於 IBC 即演變為 HBC 電池；

在 IBC 基礎上疊加鈍化接觸技術，即演變為 TBC 電池。

高效晶矽太陽能電池現狀綜合評價：

PERC+

：

目前經濟性優勢最為明顯，但是由於 PERC+是 P 型電池技術，進一步提升轉換效率的空間有限。同時，光衰相對嚴重，尤其是背面的衰減問題。

TOPCon

：

相較於 PERC+工序有所增加，主要為硼擴與多晶矽鈍化，但與存量產能具有較好的裝置相容性。TOPCon 電池仍然為高溫工藝電池，不適宜做薄片化，而矽片作為電池片成本的最大構成，其未來降本路徑受到一定限制。

HJT

：

天然的雙面發電電池，雙面率＞95%；低溫工藝電池，適宜做薄片化，降本潛力大；溫度係數較小，高溫環境下衰減較小，發電量相對較高；本徵非晶矽鈍化，開路電壓較大。當然，HJT 亟待解決的方面主要在於成本的持續最佳化，從 2021 年的行業發展來看，裝置國產化進展順利，預計至 2022 年年末有望降至 3。5 億元/GW 水平；薄片化方面，210 半片預計厚度將減薄至 120 微米；2022 年行業將持續探索金屬化環節對於銀漿耗量的節省，材料角度包括銀包銅、銅電鍍等；印刷技術角度包括鐳射轉印、鋼板印刷等。

IBC

：

實現正面完全無柵線遮擋，相較於常規電池可以獲得更高的電流，但製作工藝較為複雜。

1.2 表面鈍化是提效的核心路徑

，

HJT 實現雙面無接觸

太陽能電池工作的原理為光生伏特效應

，

光吸收後產生電子—空穴對，電子與空穴漂移至相應電荷選擇界面處，在介面處分開形成正負電荷，電荷的收集使介面兩邊形成電勢差，即電壓。外接電路時，電荷流動形成通路，從而產生電流。

表面鈍化技術的最佳化是高效晶矽電池提效的核心路徑

。

切割矽片過程中會發生矽片表面晶格的破壞。矽原子週期性排列的破壞導致懸掛鍵的存在，從而形成複合中心。鈍化即透過技術最佳化將上述缺陷失去活性，達到減少電荷載流子表面複合的目的。

高效晶矽電池技術升級，包括 TOPCon、HJT 等電池工藝在內，均是圍繞表面鈍化技術展開。從技術演變路徑來看，BSF 電池升級為 PERC 電池即背面接觸升級為背面線接觸；PERC 電池升級為 TOPCon 電池即背面線接觸升級為背面無接觸；TOPCon 電池升級為 HJT 電池即背面無接觸升級為雙面無接觸。

目前產業化（或未來有望產業化）的高效晶體矽太陽能電池在表面鈍化方面的技術特點分別為：

PERC

（

P 型

）

：

發射極和背面鈍化電池，在常規 BSF 電池基礎上加入背面鈍化層（氧化鋁）降低背表面複合，透過鐳射開槽形成區域性背電極。

TOPCon

（

N 型

）

：

隧穿氧化層鈍化接觸電池，在 N 型矽片背面沉積一層極薄的氧化矽層，再沉積一層重摻多晶矽薄膜，實現背面的隧穿鈍化提高開路電壓。

HJT

（

N 型

）

：

在 N 型矽片基底基礎上採用非晶矽形成異質結並作為鈍化層，異質結開路電壓相對更高，最外層製備透明導電氧化物層（TCO）。

TBC

（

N 型

）

：

IBC（指交叉背接觸電池）的優點為正面無柵線遮擋，電流有所提高。IBC 與 TOPCon 結合，疊加鈍化接觸技術形成 TBC 電池。

HBC

（

N 型

）

：

IBC（指交叉背接觸電池）的優點為正面無柵線遮擋，電流有所提高。IBC 與 HJT 結合，採用非晶矽鈍化層形成 HBC 電池。

1.3 高效晶矽電池下游客戶接受度最終由 LCOE 決定

高效晶矽電池下游客戶接受度取決於核心指標度電成本

（

LCOE

）

。

度電成本=（全生命週期成本）÷（全生命週期發電量）。光伏發電專案的成本包括初期投資成本、運營維護成本、財務成本、稅務成本。對於終端客戶而言，LCOE 的追求意味著全生命週期中電站對於元件穩定性、可靠性、發電效率的綜合評判。

LCOE 影響因素眾多，核心是圍繞系統成本（初期投資成本主要構成）與發電量。終端消費者傾向於選擇擁有全生命週期內更高發電效益、更低 BOM 成本的技術路線。以 HJT 元件為例，現階段初始投資相對較高，但也必須重視其 90%~95%的高雙面率、低衰減、弱光效應良好、無 LID/PID 效應等特性，從全生命週期維度來看，上述優勢將攤薄其 LCOE。

N 型電池組價成本高於 P 型

，

海外市場接受度高於國內

。

我們強調，對於終端客戶而言，最終比較的是 LCOE，相對而言海外市場對於 N 型電池元件的接受度更高一些。作為初始投資成本重要構成的元件產品價格，我們採用 PV infoLink 的最新資料進行比較分析：

元件產品價差：

目前 TOPCon 元件產品價格相較於 PERC 高 0。13 元/W~0。15 元/W；HJT 元件產品價格相較於PERC高 0。35 元/W 以上。對於 N 型電池元件而言，儘快透過降本增效降低其初始投資成本，從而更大程度體現其 LCOE 優勢至關重要。

雙面元件滲透率持續提升

，

預計2022年佔比達到 50%

：

預計未來將有更多的雙面專案選擇 N 型元件，主要由於其較高的雙面率、更低的溫度係數優勢等。

2021 年 12 月

，

一道新能行業首發 N 型電池元件報價

。

單晶 N 型 182 雙面電池（主流效率＞24。5%），人民幣報價 1。21 元/W，美金報價 0。169 美元/W；單晶 N 型 182 雙面雙玻元件（主流功率＞550W），人民幣報價 1。99 元/W，美金報價 0。278 美元/W。

1.4 預計 2022 年 PERC+將接近量產效率上限

晶矽電池轉換效率實現質的飛躍

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1954 年，貝爾實驗室 G。Pearson 與 D。Charpin 研製成功 6%轉換效率的首個具備實用價值的單晶矽太陽電池。1985年，澳大利亞新南威爾士大學矽太陽電池效率突破 20%，1999 年其宣佈單晶矽太陽電池轉換效率達到 24。7%，2009 年太陽光譜修正後達到 25%並將此記錄保持了 15 年，其為單晶矽太陽電池研究的里程碑事件。2014 年，日本 Panasonic、美國 SunPower 相繼將轉換效率突破至 25%以上。我國首個具有實用價值的太陽電池誕生於 1959 年。2007 年，我國超越日本成為全球最大的太陽能電池生產國。2017 年，PERC 取代 BSF 成為太陽能晶矽電池主流技術趨勢愈發確定，並迎來延續至今的行業大擴產。過去 10 年，晶矽電池的大規模量產轉換效率從 18%提升至 23%以上。