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光伏產(chǎn)業(yè)在新技術(shù)方面發(fā)展情況
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院    2024-07-02

雖然光伏發(fā)電已實現(xiàn)了發(fā)電側(cè)平價上網(wǎng)，但由于光伏發(fā)電存在間歇性、隨機性、波動性，因而接入到現(xiàn)有電網(wǎng)中需要其它電源為它進行調(diào)峰調(diào)頻，或者增配大規(guī)模長時儲能，所以從電力系統(tǒng)角度看，光伏還沒有實現(xiàn)平價，還需要進一步降本增效。

因此為了建設(shè)以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，必須追求更高效、成本更低的新型技術(shù)，其中主要環(huán)節(jié)當屬高效電池技術(shù)的進步及應用。

（1）電池技術(shù)發(fā)展路徑

在光伏行業(yè)發(fā)展初期，晶硅太陽能電池主要采用了 BSF 電池技術(shù)，雖然BSF 電池技術(shù)成本低廉，但轉(zhuǎn)換效率不高。隨著第二代電池技術(shù) PERC 技術(shù)的成熟加上單晶成本的快速降低，PERC技術(shù)取代 BSF 技術(shù)成為太陽能電池主流技術(shù)。

根據(jù)中國光伏行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，2017 年主流 P 型 BSF 多晶電池平均轉(zhuǎn)換效率為 18.7%，而 P 型 PERC 單晶電池平均轉(zhuǎn)換效率可達到 21.3%；在轉(zhuǎn)換率優(yōu)勢下，PERC 電池的市場占有率逐漸提升，2021 年、2022 年 PERC 電池市場占有率分別為 91.20%、88.00%。

PERC 電池理論轉(zhuǎn)換效率極限為 24.5%，目前 PERC 電池量產(chǎn)轉(zhuǎn)換效率平均為 23.2%-23.3%，由于其接近轉(zhuǎn)換效率理論極限，未來發(fā)展?jié)摿τ邢?。第三代電池技術(shù) N 型電池理論轉(zhuǎn)換效率在 28%以上，且具有雙面率高、溫度系數(shù)低、無光衰、弱光效應好、載流子壽命更長等優(yōu)點。隨著 PERC 轉(zhuǎn)換效率接近極限，N 型電池有望成為主流電池技術(shù)，2021 年、2022 年、2023 年 N 型電池的市場占有率分別為 3.00%、9.10%、26.50%，市場份額呈逐步提升的趨勢。

（2）PERC 電池技術(shù)與 BSF 電池技術(shù)相兼容，逐步替代 BSF 電池技術(shù)成為當前市場主流技術(shù)

在光伏行業(yè)發(fā)展初期，光伏電池主要采用了多晶 BSF 電池技術(shù)。PERC 電池產(chǎn)線與多晶 BSF 電池產(chǎn)線相兼容，通過在 BSF 電池在背面進行 Al2O3或 SiNx鈍化，并采用激光對其背面局部開孔以制備電極，大幅降低電池背面的復合電流密度，從而提升太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。

隨著 PERC 電池技術(shù)的成熟以及單晶成本的快速降低，PERC 技術(shù)取代 BSF 技術(shù)成為太陽能電池主流技術(shù)。根據(jù)中國光伏行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，PERC 電池的市場占有率逐漸提升，2021 年 PERC 技術(shù)市場占有率超過 90%。

（3）TOPCon 電池與 PERC 電池產(chǎn)線部分兼容，轉(zhuǎn)換效率更高，將成為下一代主流技術(shù)

①TOPCon 技術(shù)具有成本優(yōu)勢

N型技術(shù)路線的競爭實質(zhì)上是轉(zhuǎn)換效率和成本的競爭，因此在 PERC 技術(shù)全球仍占主流、技術(shù)轉(zhuǎn)換效率（主要反映到組件端）差異不大的情況下，N型技術(shù)的選擇與成本尤為相關(guān)。TOPCon 電池生產(chǎn)工藝可以最大程度保留和利用現(xiàn)有 PERC 電池設(shè)備工藝流程。

TOPCon 技術(shù)雖為 N 型技術(shù)，但與 P 型 PERC技術(shù)的核心本質(zhì)均是背面鈍化技術(shù)，PERC 采用的是 Al2O3局域接觸鈍化技術(shù)，TOPCon 采用的是 SiO2/Poly-Si 全面積鈍化接觸技術(shù)；可通過增加硼擴和薄膜沉積設(shè)備，由 PERC 產(chǎn)線升級為 TOPCon 產(chǎn)線，相比 HJT 投資 3.51 億元/GW 的高額新建投資，TOPCon 成本優(yōu)勢顯著，后續(xù)還可以通過良率提高和國產(chǎn)化銀漿的替代進一步降本，TOPCon 目前占據(jù) N 型電池市場主流地位。

②TOPCon 技術(shù)具有發(fā)電量優(yōu)勢

根據(jù)中科院微電子研究所數(shù)據(jù)顯示，氧化層對電池的開路電壓和復合速率的影響極為明顯。在無隧穿氧化層（tunnel oxide layer）/多晶硅薄層（