本文來自微信公眾號“中國電子報”。
TOPCon光伏電池市場占比將從2023年的23%，快速提升至2024年的60%。光伏技術路線之爭“初見分曉”。
“n型TOPCon電池已成為當下主流，預計今年在我國的市場占比有望超過60%、乃至到70%，未來若干年的市場占比也將繼續(xù)超過50%。”上海交通大學太陽能研究所所長沈文忠教授在“2024 TOPCon太陽能電池技術發(fā)展趨勢研討會”上指出。數(shù)據(jù)顯示，今年7月，光伏組件招標量中，n型組件占比85.3%，滲透率達92%，成為主流，而p型組件逐步被邊緣化。業(yè)內專家一致認為，至少未來5年內，TOPCon將保持行業(yè)主流產品地位；而五年后，TOPCon與鈣鈦礦疊層的生命力仍將強勁，電池效率有望突破30%。
“TOPCon為未來五年主流技術”
提升電池轉換效率和降低度電成本是光伏產業(yè)永恒的主題。隨著p型電池轉化效率逐漸接近天花板，光伏行業(yè)正式步入n型時代。目前主流n型電池有TOPCon、異質結（HJT）、BC技術等。這其中，TOPCon電池技術的發(fā)展格外迅猛。“TOPCon為未來五年主流技術”，已成為行業(yè)共識。
根據(jù)中國光伏行業(yè)協(xié)會編制的《中國光伏產業(yè)發(fā)展路線圖》，n型TOPCon電池的市場占比將從2023年的23%，快速提升至2024年的60%。到2030年，仍將接近50%。集邦咨詢預計，到2024年年底，n型電池產能約1078 GW，占比約76%，其中TOPCon電池產能約941 GW，占比約66.3%。
據(jù)介紹，TOPCon電池技術在2013年由德國弗勞恩霍夫太陽能系統(tǒng)研究所（Fraunhofer ISE）提出，該設計在太陽能電池背面制備一層超薄氧化硅，隨后再沉積一層摻雜硅薄層，二者共同形成了鈍化接觸結構。長三角太陽能光伏技術創(chuàng)新中心主任沈輝指出，目前，我國光伏企業(yè)已實現(xiàn)TOPCon技術產業(yè)化，并逐個突破設備配套、材料、工藝、穩(wěn)定性、可靠性等關鍵難關。
天合光能至尊n型TOPCon組件產品
TOPCon技術何以成為頭部企業(yè)首選？天合光能副總裁陳奕峰表示，從技術本身來看，TOPCon電池比PERC電池在效率上高出1.5%以上，功率多出30W，直接降低了BOS成本（除光伏組件以外的系統(tǒng)成本）。同時，TOPCon技術的供應鏈體系已經相當完備和成熟，裝備投資成本相對較低。此外，該技術還包括雙面率高、低溫度系數(shù)高、低衰減價值等優(yōu)勢。
晶澳科技首席技術官歐陽子認為，TOPCon技術成為市場主流，得益于兩方面優(yōu)勢。一方面，光伏量產技術的開發(fā)是“工藝+設備+材料”三位一體的結合，從PERC技術到TOPCon技術，制造工藝和設備總體改動不超過30%，卻可以大幅提升轉換效率，性價比極高。另一方面，TOPCon技術路線本身足夠優(yōu)秀。“從理論上講，電池設計需要考慮光吸收、鈍化、多子傳輸?shù)榷嘁蛩刂g的平衡，就目前來說，接觸鈍化加poly（在光伏電池背面加保護層）的體系是最優(yōu)的量產方案。”歐陽子解釋說。
開路電壓是標志光伏技術發(fā)展的關鍵指標，意味著其效率提升的潛力。通威股份光伏首席技術官邢國強補充，TOPCon電池在開路電壓上展現(xiàn)出優(yōu)異的特性，從研發(fā)初期的710mV逐步提升至現(xiàn)在量產的740mV，這是電池鈍化結構技術領域的飛躍。
多種技術路線“融合創(chuàng)新”
從相關企業(yè)發(fā)布的產能規(guī)劃來看，TOPCon電池也是擴產的重點技術。今年7月，工業(yè)和信息化部發(fā)布《光伏制造行業(yè)規(guī)范條件（2024年本）》（征求意見稿），強調現(xiàn)有光伏制造企業(yè)及項目產品應滿足N型單晶硅電池（雙面電池按正面效率計算）的平均光電轉換效率不低于25%；N型單晶硅組件（雙面組件按正面效率計算）的平均光電轉換效率不低于22.3%。新建和改擴建企業(yè)及項目產品應滿足N型單晶硅電池（雙面電池按正面效率計算）的平均光電轉換效率分別不低于26%；N型單晶硅組件（雙面組件按正面效率計算）的平均光電轉換效率不低于23.1%。
陽光新能源光伏組件產品
“目前TOPCon技術仍在不斷完善和更新之中，實驗室效率已接近27%，預計兩年內TOPCon電池將實現(xiàn)27%以上的量產效率，最終有望達到接近28%的理論高效量產水平。”晶科能源首席技術官金浩指出。值得一提的是，TOPCon電池理論極限效率達28.7%，略高于異質結電池的28.5%，是最接近晶體硅太陽電池理論極限效率——29.43%的技術。
而對于業(yè)內將TOPCon技術視為過渡性技術的觀點，歐陽子則認為，TOPCon技術的生命力或遠超五年。他表示，新裝備、新材料的導入，電池結構和工藝的優(yōu)化，都可以使電池效率得到持續(xù)提升。比如，在電池到組件承上啟下的關鍵步驟——金屬化步驟方面，TOPCon作為高溫體系，可選擇的路徑更多，創(chuàng)新提效的潛力更強，未來該技術或將以每年0.3%的效率提升。此外，相較于BC技術，TOPCon更適合作為疊層電池的底電池。在更遠的未來，“TOPCon+鈣鈦礦”疊層電池有可能引領行業(yè)進入量產“30%+效率”時代。
一道新能首席技術官宋登元則強調，盡管TOPCon背面技術已實現(xiàn)全面接觸鈍化，但非晶硅厚度仍是挑戰(zhàn)，減薄至50nm以下有望提升電流效率。同時，探索新材料體系也是關鍵，尋找更優(yōu)的載流子鈍化材料，配合不同的功函數(shù)，可能超越傳統(tǒng)二氧化硅/多晶硅的性能，從而低成本實現(xiàn)效率突破至28%左右。
TOPCon技術短期內占據(jù)主流已成為大勢所趨，但業(yè)內專家一致認為，光伏技術正處于創(chuàng)新迭代活躍期，各類電池技術各有其獨特的優(yōu)勢，要倡導開放包容的研發(fā)態(tài)度，充分利用各種電池技術的優(yōu)勢，融合創(chuàng)新。
隆基綠能BC組件產品
陳奕峰表示，異質結技術的溫度系數(shù)和雙面率有獨特優(yōu)勢，但在大規(guī)模量產效率及裝備成本方面仍需努力；IBC技術正面功率高、BOS成本低，在單面應用場景有其價值。
業(yè)內普遍認為，異質結太陽能電池憑借高轉換效率、低衰減率、較高的雙面率等優(yōu)勢，具有較好的市場前景；不過，異質結電池若要實現(xiàn)大規(guī)模量產，還面臨成本、設備穩(wěn)定性等方面的挑戰(zhàn)，目前，異質結裝備投資成本仍是TOPCon的3倍以上。
BC電池正面沒有柵線，更加美觀，在分布式光伏上的優(yōu)勢更為突出，但由于其電極均分布于電池背面，很難在大量的雙面應用場景上成為主流，同鈣鈦礦疊層時，技術難度也較大。
集邦咨詢判斷，在電池片價格下行的背景下，異質結電池滲透率受到抑制，2024年產出約22 GW，占比約3.1%；BC類電池產出約24 GW，占比約3.3%，解決成本問題仍為核心挑戰(zhàn)。
