新型N型电池路线产业化进展及降本增效路径分析

一直以来，“降本增效”都是光伏行业的主旋律，并渗透在产业链各个环节中。光伏产业实现降本增效的路径包括硅片大尺寸、硅片薄片化、提升电池效率等。在中国科学院电工研究所研究员王文静看来，最关键的降本手段就是效率提升。可以说，效率提升是未来整个光伏行业技术创新的方向，也是各家光伏企业竞争的重要环节。随着P型电池接近效率极限，N型电池技术的产业化进展如火如荼，行业内主要组件公司均在 2023年大规模向 N 型技术路线转型。随着业内光伏企业的布局，电池片技术快速进步，TOPCon/HJT/BC电池片在今年均有较大突破。

TOPCon因其产线易于从PERC电池产线转型的优势率先实现了大规模量产，而且TOPCon电池技术成熟，已具备量产性价比优势。目前行业内领先企业TOPCon电池量产效率已达25.7%，良率超过 98%，技术迭代随着产业化同步进行，量产效率仍有突破空间。TOPCon提效降本手段：

1. 激光SE，预计提效0.2%，23年量产应用；

2. 双面poly，预计25年量产应用，提效0.5%，难点在工艺复杂性。

3. 降低Ag-Al 和P ++层的接触电阻，提高电池的开路电压和填充因子

4. 细化主栅，减少电池表面遮挡：将主栅细化可减少电池表面遮光面积，降低遮光损失，提高电池的转换效率。

   
   

TOPCon电池结构示意图

HJT电池利用本征非晶硅层将衬底与两侧掺杂非晶硅层完全隔开，有效钝化提升效率。目前HJT领先企业电池量产效率已达26%。以华晟新能源、东方日升、爱康为代表的三家领先公司包揽了年度异质结组件大单，全面跃升至GW级。其中，华晟全球累计异质结组件出货超过3GW，公司也在这一年宣布实现盈利。

HJT电池结构示意图

HJT 电池具有高对称性、低温工艺、高开路电压、双面率更高、光照特性好、光照稳定性好等优点：

1.高对称性：HJT电池具备的对称结构可以减少工艺步骤，方便于产业化生产。

2.低温工艺：HJT 电池工艺是基于非晶硅薄膜的 pn 结，最高工艺温度约 200℃，不需要传统晶体硅电池通过热扩散（约 900℃)形成pn 结，不仅实现了制造端的低碳，节约了能源的同时也使硅片的热损伤和形变较小。

3.高开路电压：由于异质结和优异的表面钝化,HJT 电池的开路电压要比常规晶体硅高。

4.温度特性好：通常情况下，光伏组件的实际工作温度通常都会高于标准测试温度25℃，因此电池温度特性对其性能表现非常重要。HJT 电池是带隙较大的a-Si:H 与c-Si形成的异质结，这会使得异质结有更低的温度系数，较高的温度下，HJT有更好的光电转换效率。

5.光照稳定性好：非晶硅薄膜的一大问题是由 Staebler-Wronski 效应导致的光致衰减很严重，而HJT 电池没有此效应，而且用n 型晶硅做衬底的HJT 电池不存在B-O对导致的光致衰减，因此光照稳定性很好。

6.双面发电：得益于 HJT 电池结构的对称性,HJT电池组件后年发电量比单面组件多 20%。

目前的HJT 电池降本路径清晰，多种降本手段如 0BB、银包铜、无铟/低铟靶材技术正在逐步导入，未来放量可期。HJT 的降本途径有：

1.降低金属化成本：通过 0BB 技术、低银浆料、电镀铜等多种手段，降低 HJT 浆料成本，根据东方日升预计，HJT 银浆成本有望从之前 0.2 元/W降至0.05 元/W；

2.薄片化降低硅成本：HJT电池薄片化持续进展，目前硅片厚度有望降至110微米以下，且 HJT 电池对于硅材料容忍度高，可提升边皮料利用进一步降低成本；

3.靶材成本降低：通过导入低铟、无铟工艺降低靶材成本，未来靶材成本有望从0.045元/W降至 0.015 元/W。

BC电池的正面没有栅线遮挡，最大可能性降低正面光学损失，造型美观，特别适合于分布式场景，隆基绿能、爱旭股份明确聚焦BC电池领域，BC电池目前仍处于技术快速发展期，降本增效还有很大的空间。 从电池结构上看，IBC有以下几个优点：

1.更高的短路电流密度：pn结、基底与发射区的接触电极以叉指形状全部处于电池的背面，正面没有金属电极遮挡，因此具有更高的短路电流密度；

2.更高的开路电压：正面不需要考虑电池的接触电阻问题，可以最优化地设计前表面场和表面钝化，提升电池的开路电压；

3.提升填充因子：正负电极全部在背面，可以采用较宽的金属栅线来降低串联电阻，从而提高填充因子。

IBC电池能够获得较高的转换效率，但是工艺复杂，良率低，成本较高，如何改进设计和工艺，使其满足工业化量产的要求是 IBC 电池研究的重点。IBC 电池的工艺流程大致为：清洗、制绒、扩散（𝑛+）、刻蚀光阻、刻蚀 p 扩散区、扩散（𝑝+）、减反射镀膜、热氧化、丝网印刷电极、烧结、激光烧结。

IBC 的关键工艺技术挑战：

1.前表面陷光和钝化要求较高：为了保证光生载流子在流动到背面电极前不被复合，需要对前表面进行很好的钝化，降低表面的复合速率；

2.电池背面叉指状间隔排列的p 区和 n 区制备：在电池背面制备出质量较好、呈叉指状间隔排列的 p 区和n 区掺杂区，掺杂浓度和分布至关重要；

3.背面栅线金属化设计：IBC 电池的栅线都在背面，可以更加灵活地设计栅线，采用栅线宽度加宽或者高度增加的方式，降低串联电阻。金属接触区的复合通常都较大，所以需要降低栅线接触区域面积，降低复合，提升开路电压；

4.工艺复杂：从技术层面上来看，BC 电池制成流程复杂，技术难度大、对材料的要求高、成本难受控制，对硅片少子寿命要求高，未来还需要解决系列问题，包括制备流程长，成本与一致性等问题。

首先，三种技术路线均能实现24%以上的量产效率。目前，在成本端TOPCon的单W成本低于HJT。

在工艺复杂度上的关系：HJT（4-6道）≥IBC（4-6道）>PERC（8-10道）>TOPCon（12-13道）；

而工艺难度：HJT≥IBC>TOPCon>PERC；

量产成熟度：TOPCon（已成熟）>HJT(基本成熟）>IBC（待成熟）。

新型电池技术路线参数对比        来源：国信证券

部分消息来源： ForceInstitute、信达证券、国信证券、平安证券