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太陽能電池片行業(yè)發(fā)展情況及發(fā)展趨勢(shì)
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院 微導(dǎo)納米    2023-12-11

①太陽能電池片行業(yè)基本情況

太陽能電池片技術(shù)的發(fā)展對(duì)光伏設(shè)備技術(shù)提升和應(yīng)用拓展有重要推動(dòng)作用。從太陽能電池片的生產(chǎn)技術(shù)來看，近幾年可分為三個(gè)階段：

第一個(gè)階段是2015年以前，光伏電池市場(chǎng)主要采取多晶Al-BSF技術(shù)，單晶PERC電池處于技術(shù)驗(yàn)證階段，以試驗(yàn)產(chǎn)能為主，增長(zhǎng)迅速但總量較小，隨著單晶PERC電池成功量產(chǎn)，其商業(yè)化的可行性得到確認(rèn)；

第二階段是2015-2017年，單晶PERC電池投資吸引力凸顯，國內(nèi)廠商開始加碼PERC電池生產(chǎn)，但從整個(gè)光伏電池市場(chǎng)來看，主要還是采取多晶Al-BSF技術(shù)，Al-BSF技術(shù)電池因性能穩(wěn)定，生產(chǎn)成本較低，此階段仍占據(jù)著市場(chǎng)主要份額；

第三階段是2018年至今，PERC電池產(chǎn)能實(shí)現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)，根據(jù)中國光伏行業(yè)協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2019年至2021年的新建量產(chǎn)產(chǎn)線以PERC電池產(chǎn)線為主，PERC電池片在2021年的市場(chǎng)占比進(jìn)一步提升至91.2%。

太陽能電池片技術(shù)路線主要包括鋁背場(chǎng)電池（Al-BSF）、PERC、TOPCon、異質(zhì)結(jié)（HJT）、背接觸（IBC）及鈣鈦礦等。P型電池以P型硅片為原材料，技術(shù)路線包括傳統(tǒng)的鋁背場(chǎng)技術(shù)以及目前非常成熟的PERC技術(shù)；N型電池以N型硅片為原材料，技術(shù)路線包括TOPCon、HJT等，近年來已有廠商陸續(xù)開始布局，屬于下一代高效電池技術(shù)路線的潛在方向，而IBC和鈣鈦礦為未來技術(shù)，尚處于實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證階段。

A、Al-BSF技術(shù)

Al-BSF電池是指在晶硅太陽能電池P-N結(jié)制備完成后，通過在硅片的背光面沉積一層鋁膜，制備P+層，從而形成鋁背場(chǎng)。其既可以減少少數(shù)載流子在背面復(fù)合的概率，同時(shí)也可以作為背面的金屬電極，因此能夠提升太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。

B、PERC技術(shù)

PERC技術(shù)采用的是在現(xiàn)有Al-BSF工藝上增加背面介質(zhì)鈍化層然后用激光在背表面進(jìn)行打孔或開槽露出硅基體。背面介質(zhì)鈍化層通過背面鈍化工藝是在硅片背面沉積Al2O3和 SiNX，Al2O3由于具備較高的負(fù)電荷密度，可以對(duì)P型表面提供良好的鈍化，SiNX主要作用是保護(hù)背部鈍化膜，并保證電池正面的光學(xué)性能。

背面鈍化可實(shí)現(xiàn)兩點(diǎn)價(jià)值，一是顯著降低背表面少數(shù)載流子的復(fù)合速度，從而提高少子的壽命，增加電池開路電壓；二是在背表面形成良好的內(nèi)反射機(jī)制，增加光吸收的幾率，減少光損失。由于PERC電池具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝流程短、設(shè)備成熟度高等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)替代Al-BSF電池并成為成熟電池工藝。

C、TOPCon技術(shù)

TOPCon是一種基于選擇性載流子原理的隧穿氧化層鈍化接觸電池技術(shù)，與常規(guī)電池最大的不同在于，其在電池的背面采用了接觸鈍化技術(shù)，結(jié)構(gòu)包括超薄二氧化硅隧穿層和摻雜多晶硅層（晶硅基底與摻雜多晶硅在背面形成異質(zhì)結(jié)），二者共同形成了鈍化接觸結(jié)構(gòu)，為電池的背面提供了優(yōu)異的表面鈍化。

TOPCon電池制備過程較PERC電池要復(fù)雜，但我國光伏企業(yè)在TOPCon電池技術(shù)上已取得一定積累，很多量產(chǎn)工藝瓶頸和設(shè)備瓶頸也獲得了突破，未來存在將TOPCon技術(shù)與IBC技術(shù)相融合升級(jí)為TBC電池的可能性。目前布局TOPCon電池的國內(nèi)廠商包括通威太陽能、隆基股份、泰州中來、晶科能源及晶澳太陽能等。

D、HJT技術(shù)

HJT技術(shù)即異質(zhì)結(jié)太陽能電池，電池片中同時(shí)存在晶體和非晶體級(jí)別的硅，非晶硅的存在能夠更好地實(shí)現(xiàn)鈍化。HJT電池的制備工藝步驟簡(jiǎn)單，且工藝溫度較低，可避免高溫工藝對(duì)硅片的損傷，并有效降低排放，但是工藝難度大，且產(chǎn)線與傳統(tǒng)電池技術(shù)不兼容，需要重新購置主要生產(chǎn)設(shè)備，產(chǎn)線投資規(guī)模較大。目前異質(zhì)結(jié)電池市場(chǎng)滲透率相對(duì)較低，僅在部分企業(yè)中實(shí)現(xiàn)小規(guī)模量產(chǎn)。

E、IBC技術(shù)

IBC電池最大的特點(diǎn)是P-N結(jié)和金屬接觸都處于電池的背面，正面沒有金屬電極遮擋的影響，因此具有更高的短路電流，同時(shí)背面可以容許較寬的金屬柵線來降低串聯(lián)電阻從而提高填充因子，加上電池前表面場(chǎng)以及良好鈍化作用帶來的開路電壓增益，使得這種正面無遮擋的電池就擁有了高轉(zhuǎn)換效率。相比于PERC、TOPCon和HJT，IBC電池的工藝流程和設(shè)備要復(fù)雜很多，并且投資較高，國內(nèi)尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)。

F、鈣鈦礦

鈣鈦礦太陽能電池是以鈣鈦礦晶體為吸光材料的一種新型太陽能電池技術(shù)。與其它太陽能電池材料相比，有機(jī)無機(jī)雜化鈣鈦礦材料的吸光系數(shù)高、載流子傳輸距離長(zhǎng)、缺陷容忍度高、帶隙可調(diào)，非常適合制備高效太陽能電池。但由于電池本身受溫度及濕度影響，化學(xué)鍵合作用弱，易形變，光致衰退明顯，因此穩(wěn)定性問題仍未解決，尚處于小規(guī)模試驗(yàn)階段。

②太陽能電池片行業(yè)發(fā)展情況

2011年至2021年，全球電池片產(chǎn)量持續(xù)增長(zhǎng)，2021年全球電池片總產(chǎn)量為223.9GW，同比增長(zhǎng)37%。2010年至2021年，我國太陽能電池片產(chǎn)量逐年上升，2021年我國電池片產(chǎn)量為197.9GW，較2020年同比增長(zhǎng)約46.8%。我國電池片生產(chǎn)規(guī)模自2007年開始已連續(xù)14年居全球首位，全球電池片產(chǎn)業(yè)繼續(xù)向我國集中。

從各類電池的市場(chǎng)占有率看，2018年傳統(tǒng)的BSF電池依然占領(lǐng)半數(shù)市場(chǎng)，2019年P(guān)ERC電池技術(shù)迅速反超BSF電池，占據(jù)了超過65%的市場(chǎng)份額，2020年，PERC電池片市場(chǎng)占比達(dá)到86.4%，2021年進(jìn)一步提升至91.2%。

③太陽能電池片行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)

A、短期內(nèi)PERC電池仍是最主要的電池產(chǎn)品

TOPCon和HJT是繼PERC電池之后的主要新興技術(shù)，TOPCon電池升級(jí)迭代的最大優(yōu)勢(shì)在于其與PERC產(chǎn)線兼容度高，可從PERC產(chǎn)線改造升級(jí)，是目前初始投資成本最低的N型高效電池之一。HJT技術(shù)的核心優(yōu)勢(shì)是電池結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，然而目前設(shè)備成本依舊較高，經(jīng)濟(jì)性不足，在材料端和設(shè)備端均存在降本空間。

雖然TOPCon電池、HJT電池可以獲得較高的電池光電轉(zhuǎn)換效率，但因其各有的限制性因素的存在導(dǎo)致目前規(guī)模量產(chǎn)偏少。

TOPCon技術(shù)目前尚未取代PERC技術(shù)的主要原因?yàn)椋?

（1）工藝步驟增加，導(dǎo)致技術(shù)成熟度和產(chǎn)品良率有待進(jìn)一步提高；

（2）工藝設(shè)備成本和雙面銀漿帶來的成本上升。

HJT技術(shù)目前尚未取代PERC技術(shù)的主要原因?yàn)椋?

（1）HJT電池產(chǎn)線的投資成本較高，是PERC電池產(chǎn)線投資的2-3倍以上；

（2）HJT技術(shù)路線采用透明電極和低溫銀漿，技術(shù)成熟度不高，運(yùn)營成本相對(duì)較高。

B、長(zhǎng)期來看TOPCon、HJT電池將成為未來產(chǎn)業(yè)化主流

我國光伏企業(yè)在TOPCon、HJT等下一代高效晶硅電池生產(chǎn)技術(shù)的研發(fā)上先后取得突破，轉(zhuǎn)換效率不斷刷新世界記錄，效率更高的N型TOPCon電池、HJT電池等則最有望成為P型PERC電池后的產(chǎn)業(yè)化主流技術(shù)。