2月3日，“光伏行業2020年發展回顧與2021展望研討會”通過網絡會議形式召開，晶澳太陽能科技股份有限公司高級副總裁助理兼資深產品技術專家王夢松就“晶硅電池技術發展趨勢”做了精彩分享。 

世界上第一塊晶體硅太陽能電池是1954年貝爾實驗室做出來的，到今天已經有60多年的時間了，轉換效率在4.5%左右；到1958年，世界上推出了BSR結構，也就是背面反射結構的太陽能電池，轉換效率接近10%；前些年行業里大規模應用的全鋁背場結構，所謂的BSF結構電池，是1976年推出的，當時的實驗室效率達到15%。

全鋁背場結構電池在行業里大規模量產持續了很多年，比較有里程碑意義的是2014年，PERC技術局部量產，并在2016—2017年逐漸成為主流電池技術。PERC是對背場做了改進，采用的是背鈍化技術和局部背電極的技術方案。

晶硅電池的原理比較簡單，以晶體硅作為載體，就是硅片以晶體硅為材料，通過擴散的形式形成PN結，通過歐姆接觸的方式形成電路。由于硅材料的含量在地球上僅次于氧氣，有著其它材料無可比擬的豐度，而且穩定性強，在轉換效率、成本、產品可靠性方面具有絕對的優勢，所以一直是主流的電池技術，通過去年的基本數據看，市場占有率95%。

從2010年到2020年，晶硅電池的量產效率提升非常快。在2010年，單晶的量產效率大概是17.5%，多晶大概是16.2%，后續每年有0.4—0.5%的提升；2011年，隨著SE技術在單晶技術上的應用，單晶的效率突破了18%，后續隨著高方阻漿料的提升，單晶效率一路提升，到2018年，常規單晶的效率提升到20.2%，到2019年，多晶的效率提升到18.7%。而從2016年開始，行業里PERC電池大規模量產，效率在常規鋁背場基礎上又有大幅度提升，截至到2020年底，PERC電池的量產效率，先進企業已經接近23%。

隨著技術的發展，目前行業里出現了幾種主流的電池結構。首先是PERC，是主流技術，目前全球產能已經超過200GW，年產量超過150GW。在PERC基礎上，如果背面不用鋁漿，改成局部鋁柵線，可以簡單升級成雙面PERC結構，雙面率可以達到70—80%，已經成主流趨勢。

其次是PERT，是一種全擴散背場鈍化結構，通常PN結在正面，結構比較簡單，是最早的N型電池，是天然的雙面結構，雙面率可以達到80—95%，但是在量產效率和成本上，這兩年已經不具備優勢。大部分廠家在考慮技術升級，其中的一種升級方案，就是Topcon結構。

Topcon是一種鈍化接觸結構，基本原理是在N型硅片背面沉積一層很薄氧化硅，然后再沉積一層重摻雜的多晶硅薄膜，實現背面的鈍化接觸，提高開路電壓，提升轉化效率。目前行業里Topcon的量產效率已經超過24%，雙面率相對于PERC略低，但PERC產線只需要添加設備，就可以升級成Topcon產線，相當于一部分還有利用空間。

還有一種這兩年行業熱議的技術路線，就是異質結。異質結的基本原理是在N型硅片基底上采用非晶硅沉積的方式形成異質結并作為鈍化層。這種結構的電池開路電壓更高，效率也會相應的比較高，同時外部最外一層有TCO透明導電層。工藝采用的是低溫工藝，銀漿的溫度通常在200度左右，便于采用更薄的N型硅片，使未來有比較大的硅片成本下降空間。

目前行業量產效率24%左右，雙面率90%以上。主要問題是設備與材料的成本比較高，工藝控制難度比較大。

另外還有一種IBC的結構，所謂的差指狀背接觸電池，特點是PN結都在背面做差指狀接觸，正面沒有柵線遮擋，正面受光面積增加，電流也增加，主要問題是工藝比較復雜，成本也比較高。潛在的一個方面是可以和異質結結合，采用非晶硅鈍化層結構或隧穿鈍化層來形成HBC結構。目前實驗室狀況下，HBC效率可以高達26%。

對于PERC電池來說，從目前的研究情況來看，兩年內量產效率有望提升到23.5%，理論上有望提升到24%，再往上提升難度非常大，特別是面臨大尺寸挑戰的情況下。

 

大尺寸硅片下，擴散和鍍膜的均勻性更難控制，SE、激光、印刷的控制要求更為精準，版圖優化要求更高，良率會相應下降。不過在行業的努力下，目前182硅片下電池的效率和良率和166基本能達到一致水平。以晶澳為例，182電池的效率已經超過了23%。

回顧完PERC電池的發展歷程，接下來展望一下下一代電池的量產前景。

首先來看Topcon技術。它的機遇是行業內有大于200G的產能可以以較低的成本進行升級。它的挑戰是效率要對PERC保持1%以上的領先；成本要持續下降；對良率提升做相應的改進，現在的良率偏低；要做好大尺寸下硼擴散均勻性和多晶硅鍍膜均勻性的控制。

對異質結技術來說，它的機遇是工序簡單，效率更高，在薄片化上比較有優勢，在發電性能上由于溫度系數低、雙面率高，更有優勢。它的挑戰主要在于設備和材料成本偏高，最好能和PERC保持1.5%以上的效率領先，在組件封裝上由于采用低溫焊接，造成效率損失偏高，所以在焊接和電池切割上需要做工藝的更多優化。另外異質結采用版式平鋪工藝，產能增加有限，也需要應對大尺寸的挑戰。

除了以上兩種技術，還可以考慮電池的迭代，綜合Topcon與異質結的優勢，有兩種方案可以作為未來的考慮。

 

當然，從更為長遠的未來考慮，效率有望達到30%的多層電池疊加也是一種考慮，但需要花費的時間更長，至少在5—10年以上，而且需要考慮成本的瓶頸、產業化的穩定性和實際光譜對效率的影響。

 

最后分享一下晶澳的電池技術路線圖，按照現有規劃，在2021年年底，PERC效率能接近23.5%，最終有希望能達到24%的量產水平；N型電池到2022年底，有希望做到25%的轉換效率；異質結到2023年底，轉換效率有希望超過26%；后續也在做迭代電池的技術儲備，目標是到2024年，實驗室的轉換效率達到29%。