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太陽能電池片行業(yè)基本情況
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院    2022-12-20

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(guó)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(guó)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(guó)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(guó)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，公司供應(yīng) TOPCon 產(chǎn)線的設(shè)備已批量發(fā)貨。

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(gòu)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(guó)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。