效率、良率、成本，N型電池提效降本空間更大的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn);近期原材料飛漲更會(huì)加速向N型轉(zhuǎn)型，P型產(chǎn)線轉(zhuǎn)向N型電池的關(guān)鍵時(shí)點(diǎn)已經(jīng)到來(lái)。

為什么要做N型?

首先，為什么要做N型，組件演變發(fā)展的趨勢(shì)，簡(jiǎn)而言之無(wú)非是功率的爬升，追根溯源還是與電池片的效率直接掛鉤。目前來(lái)講，晶科的單晶PERC電池23.38%的轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)逐漸逼近其本身的效率極限(24.5%)，在此基礎(chǔ)上再做功率大突破只能從電池片尺寸和組件版型下手，這無(wú)疑會(huì)給運(yùn)維成本，支架逆變器匹配性帶來(lái)巨大的壓力。而N型TOPCon電池，效率極限遠(yuǎn)高于PERC電池(28.2%~28.7%)。N型電池除了具有轉(zhuǎn)換效率高、還具有雙面率高、溫度系數(shù)低、無(wú)光衰、弱光效應(yīng)好、載流子壽命更長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。從長(zhǎng)期來(lái)看具有絕對(duì)的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)?？梢哉f(shuō)，N型技術(shù)的興起是未來(lái)必然的趨勢(shì)。

目前，N型電池技術(shù)主要有TOPCon，HJT以及IBC三類(lèi)。晶科能源副總裁錢(qián)晶出席近日第二屆“一帶一路”能源部長(zhǎng)會(huì)議期間，在“下一代領(lǐng)先光伏技術(shù)如何促進(jìn)一帶一路能源轉(zhuǎn)型”的議題中，就效率、成本及工藝等多個(gè)角度對(duì)這三種工藝做個(gè)對(duì)比：

1)從效率角度看，TOPCon電池的極限理論效率達(dá)到28.7%，高于HJT的27.5%和PERC的24.5%。而從目前量產(chǎn)效率看，晶科最新的TOPCon世界紀(jì)錄效率達(dá)到25.4%，批量產(chǎn)線效率超過(guò)24%，即使這樣距極限效率仍有一定差距，效率提升的空間還很大;

2)從工藝角度看，TOPCon與HJT實(shí)現(xiàn)功率提升的方式都是通過(guò)鈍化，不過(guò)前者通過(guò)隧穿氧化層，HJT通過(guò)沉積非晶硅薄膜方式。TOPCon需要在PERC產(chǎn)線上增加擴(kuò)散、刻蝕及沉積設(shè)備改造，成本增加幅度小;而HJT電池工藝最簡(jiǎn)單、步驟最少(核心工藝4到7步)，但基本全部替換掉PERC產(chǎn)線，

3)從成本角度看，工藝的不同帶來(lái)的直接結(jié)果就是2.4~4億元/GW的設(shè)備成本提升。銀漿消耗量的差距，基于目前的數(shù)據(jù)來(lái)看，HJT電池的銀漿消耗量是TOPCon的兩倍左右，且這個(gè)倍率在短期內(nèi)不會(huì)被拉平。工藝的差別，從而導(dǎo)致兩者商業(yè)化成本的差值(約0.3￥/W)，隨著銀漿成本上漲，可能0.3元人民幣/瓦的差值還不止。

關(guān)鍵時(shí)點(diǎn)已經(jīng)到來(lái)

錢(qián)晶認(rèn)為P型產(chǎn)線轉(zhuǎn)向N型電池的關(guān)鍵時(shí)點(diǎn)已經(jīng)到來(lái)。N型電池提效降本空間更大的優(yōu)勢(shì)便體現(xiàn)出來(lái)，近期的原材料飛漲更會(huì)加速向N型轉(zhuǎn)型。其中TOPCon是最具性價(jià)比的路線，電池轉(zhuǎn)換效率極限較高，設(shè)備成本低，量產(chǎn)提速空間更大。

而對(duì)于新興資本和新進(jìn)入者更偏向投資HJT，錢(qián)晶認(rèn)為這是偽命題的理論，難道光伏是那么沒(méi)有制造經(jīng)驗(yàn)和工藝門(mén)檻的嗎，難道新設(shè)備拉近車(chē)間就能生產(chǎn)出好產(chǎn)品的嗎?沒(méi)有累積經(jīng)驗(yàn)的新資本、新玩家是需要更長(zhǎng)時(shí)間和更曲折學(xué)習(xí)曲線才能實(shí)現(xiàn)理論上的優(yōu)勢(shì)，而那個(gè)時(shí)候TOPCon的優(yōu)勢(shì)又何至于今天已經(jīng)達(dá)到的水平。

TOPCon電池技術(shù)，即隧穿氧化層鈍化接觸技術(shù)。由于PERC電池金屬電極仍與硅襯底直接接觸，金屬與半導(dǎo)體的接觸界面由于功函數(shù)失配會(huì)產(chǎn)生能帶彎曲，并產(chǎn)生大量的少子復(fù)合中心，對(duì)太陽(yáng)電池的效率產(chǎn)生負(fù)面影響。因此，有學(xué)者提出電池設(shè)計(jì)方案中用薄膜將金屬與硅襯底隔離的方案減少少子復(fù)合，在電池背面制備一層超薄氧化硅，然后再沉積一層摻雜硅薄層，二者共同形成了鈍化接觸結(jié)構(gòu)。超薄氧化層可以使多子電子隧穿進(jìn)入多晶硅層同時(shí)阻擋少子空穴復(fù)合，進(jìn)而電子在多晶硅層橫向傳輸被金屬收集，極大地降低金屬接觸復(fù)合電流，提升了電池的開(kāi)路電壓和短路電流，從而提升電池轉(zhuǎn)化效率。

TOPCon的發(fā)展歷史其實(shí)并不長(zhǎng)，由德國(guó)Fraunhofer研究所的Frank Feldmann博士在2013年于28th EU-PVSEC首次提出TOPCon的電池概念。此后，經(jīng)過(guò)一系列科研院所的積極研發(fā)推進(jìn)技術(shù)工藝的逐步成熟和理論轉(zhuǎn)換效率提升，TOPCon電池的極限理論效率達(dá)到28.7%，高于HJT的27.5%和PERC的24.5%。而目前晶硅電池產(chǎn)業(yè)化平均效率低于實(shí)驗(yàn)室效率2個(gè)百分點(diǎn)左右，TOPCon電池產(chǎn)業(yè)化效率有更高的提升空間。N型TOPCon電池轉(zhuǎn)換效率較行業(yè)有近0.5%以上的優(yōu)勢(shì)。

從量產(chǎn)效率提升明顯，2021年產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提速。目前TOPCon量產(chǎn)的情況看，平均量產(chǎn)效率主要在24.5%，最高效率達(dá)到25%，包括晶科等在內(nèi)的主流電池廠商2021年的規(guī)劃產(chǎn)能已經(jīng)達(dá)15GW。目前單晶硅片商業(yè)化尺寸TOPCon電池效率首次突破25.4%，創(chuàng)下最新的世界紀(jì)錄。