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TOPCon 電池技術的幾個難點

目前,TOPCon電池技術存在以下幾個難點尚未突破:

一、良率問題。相比於PERC電池,由於 TOPCon電池需要在電池背面製備超薄氧化矽並沉積磷摻雜多晶矽薄層,因此,TOPCon電池的生產工藝多達11步。從而導致當前TOPCon電池產線的良率和稼動率均低於PERC產線。

TOPCon 電池技術的幾個難點

三、TOPcon層沉積問題。目前,主流的TOPCon層沉積技術主要有LPCVD、 PECVD 和 PVD 三種技術路線,而每種技術路線均有較為明顯的優缺點,因此尚未明確何種技術路線將成為主流。

LPCVD 全稱為低壓力化學氣相沉積法(Low Pressure Chemical Vapor Deposition),其最初是由梅耶格爾公司(MB)研發,該技術優點在於 工藝成熟、控制簡單容易,但難於鍍膜速度慢,同時存在原位摻雜、 有繞鍍、石英件沉積嚴重等問題。

PECVD 全稱為等離子體增強化學氣相沉積法( Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition )。根據沉積腔室等離子源與樣品的關係、 以及腔室的不同又可細分為微波 PECVD、管式 PECVD 和板式 PECVD,其代表廠商分別為梅耶格爾、捷佳偉創和理想能源。微波 PECVD 沉積速率高達 100A/s,但目前沉積的氧化矽膜較厚,且維護成本比較高。管式 PECVD 和板式 PECVD 同樣可以實現原位摻雜和無繞鍍,但也存在含氫、維護成本高等問題。

PVD 為物理氣相沉積法(Physical Vapor Deposition)。該技術路線由江蘇傑太光電提出,與 PECVD 一樣可以實現原位摻雜、無擾度和冷壁, 但目前技術仍不夠成熟。

TOPCon 電池技術的幾個難點

此外,TOPCon 電池技術路線目前還面臨銀漿成本偏高、裝置成本較高、 背表面鈍化層存在金屬漿料燒穿和摻雜元素燒穿等問題。

提升良率和效率是提高 TOPCon 電池價效比的關鍵。針對上述問題,可以看出,提高TOPCon電池良率、最佳化TOPCon 膜沉積工藝從而進一步提升 電池轉換效率是未來 TOPCon 技術發展的主要方向。2020 年10月,中來股份研發了其 TOPCon 2。0 技術的生產工藝,其與江蘇傑太利用獨創的線性等離子 源技術,共同開發了一套全新的 POPAID 技術(Plasma Oxidation & Plasma Assisted Insitu-doping Deposition,等離子氧化及等離子輔助原位摻雜技術)。透過該技術,可在 POPAID 裝置中集成了現有 TOPCon 生產技術所需的管式 高溫氧化爐、管式 LPCVD 爐,離子注入、繞鍍清洗等四臺裝置實現的功能。不僅將電池生產工藝步驟減少到了9步,而且,電池產品的平均量產效率可達 24%以上,相比其1。0技術提高 0。5%。

TOPCon 規劃產能超過 50GW。雖然目前TOPCon技術仍存在硼擴散、 TOPCon膜沉積等問題尚有待突破,但理論轉換效率高、裝置投資額較低等顯 著優勢,使其仍受到電池廠、一體化元件廠以及一些新玩家的關注。目前, 全球前五大元件廠均已建立中試線,其中,隆基已規劃西鹹 15GW 電池專案 和寧夏樂葉 5GW 電池專案(一期 3GW)。天合光能則在宿遷三期 8GW 電池 專案中採用 TOPCon 工藝,並在鹽城 16GW 電池專案和宿遷二期 10GW 電池 專案中預留了TOPCon介面。此外,通威股份也在其眉山2期和金堂1期共15GW的電池專案中預留了N型TOPCon 裝置升級的位置。

存量 PERC 電池產能巨大,未來有望改造為TOPCon電池。過去數年全 球光伏電池產能迅速增加,2020 年,全球光伏電池產能達249。4GW,相比2019年新增 38。5GW,基本全為 PERC 電池產線,這些產能中大部分未來也都可以升級為 TOPCon 電池。另一方面,2020 年全球光伏電池片產量約為 163。4GW,其中 PERC 電池的佔比高達 86。4%,因此,我們可以推算出截至 2020 年底,全球PERC 電池產能已超過 140GW。未來,隨著TOPCon技術的成熟,這些產線中大部分也有望改造升級成 TOPCon 電池產線。

TOPCon 電池技術的幾個難點

2023 年 TOPCon 電池裝置規模有望超 80 億元。綜合 CPIA 對全球光伏 裝機容量的預測,假設 2021-2023 年全球光伏裝機量為 170。0、225。0、270GW, 容配比為 1。27、1。28、1。30,電池片總產量為 217。2、289。6、353。0GW,TOPCon 電池滲透率為 4。0%、7。0%、15。0%,產能利用率為 53。0%、55。0%、55。0%。則 2021-2023 年全球 TOPCon 電池總產能將達到 16。4、36。9、96。3GW,新 增產能 9。9、20。5、59。4GW。其中:

改造產線:2021-2023 年,由 PERC 電池產線改造的 TOPCon 電池產能 分別為 0、5。0、30。0GW。且 1GW 電池裝置的改造投資成本為 0。60、0。58、 0。55 億元,對應 TOPCon 電池裝置的市場規模為 0、2。9、16。5 億元。

新建產線:2021-2023 年,新建 TOPCon 電池產能分別為 9。9、15。5、 29。4GW,單 GW 新建產線的裝置投資額分別為 2。5、2。3、2。2 億元,則對應 TOPCon 電池新建產線裝置的市場規模為 24。7、35。6、64。7 億元。

因此,根據我們測算,2021-2023 年,TOPCon 電池裝置的市場總規模 為 24。7、38。5、81。2 億元。

今日科普:

N型首年衰減1%,相較於P型的首年衰減2%,第一年由衰減引起的發電量損失就減少了一倍。

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