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在全球能源轉(zhuǎn)型的大背景下，光伏作為一種清潔、可再生的能源形式，正發(fā)揮著日益重要的作用。而光伏電池技術(shù)的不斷進(jìn)步，更是推動(dòng)著光伏產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。當(dāng)前，PERC、TOPCon、異質(zhì)結(jié)（HJT）、IBC 等多條技術(shù)路線(xiàn)呈現(xiàn)出百花齊放的態(tài)勢(shì)，各自展現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和潛力。

光伏電池技術(shù)的發(fā)展背景與核心邏輯

從光伏技術(shù)誕生至今，降低成本始終是其發(fā)展的核心邏輯，這也是光伏能夠成為全球主流能源的必要條件。過(guò)去十年間，規(guī)模以上太陽(yáng)能光伏發(fā)電成本下降了 85%，光伏組件平均功率也有了顯著提升。而技術(shù)變革則是光伏降本的最大驅(qū)動(dòng)力，是決定電池光電轉(zhuǎn)換效率的關(guān)鍵因素。光伏產(chǎn)業(yè)鏈中的硅料、拉棒、硅片、電池及組件等各個(gè)環(huán)節(jié)的技術(shù)進(jìn)步，共同推動(dòng)了光伏效率的提升。

各技術(shù)路線(xiàn)的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)

PERC 電池

PERC 電池制作工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，成本較低，目前量產(chǎn)轉(zhuǎn)換效率已接近其 24.5% 的理論極限。盡管其在過(guò)去發(fā)揮了重要作用，但面對(duì)更高的效率要求，PERC 電池的發(fā)展空間相對(duì)有限。

TOPCon 電池

TOPCon 即隧穿氧化層鈍化接觸電池，其基本原理是在 n 型硅片背面沉積一層氧化硅，再沉積一層重?fù)诫s的多晶硅薄膜。該技術(shù)具有以下優(yōu)勢(shì)：

更高的理論效率極限：n 型單面 TOPCon 電池理論效率極限為 27.1%，雙面多晶硅鈍化 TOPCon 為 28.7%。相較于 PERC 電池，TOPCon 電池在未來(lái)?yè)碛懈叩男侍嵘臻g。

與現(xiàn)有 PERC 產(chǎn)線(xiàn)設(shè)備兼容性較好：可利用部分現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造，降低了投資成本和技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。

具備低衰減性能和高量產(chǎn)性?xún)r(jià)比等優(yōu)點(diǎn)：這使得 TOPCon 電池逐步被業(yè)內(nèi)廠商廣泛采納。截至 2023 年末，TOPCon 的名義產(chǎn)能已超過(guò) 600GW，且預(yù)測(cè)在 2030 年 n 型光伏電池市場(chǎng)占有率會(huì)達(dá)到較高水平。

異質(zhì)結(jié)（HJT）電池

HJT 電池是在 n 型硅片基礎(chǔ)上采用非晶硅沉積的方式形成異質(zhì)結(jié)作為鈍化層。其優(yōu)點(diǎn)包括：

量產(chǎn)轉(zhuǎn)換效率較高，實(shí)驗(yàn)室最高轉(zhuǎn)換效率達(dá)到 29.5%。

綜合了晶硅電池與薄膜電池的優(yōu)勢(shì)，具有轉(zhuǎn)換效率高、工藝溫度低、穩(wěn)定性高、衰減率低、雙面發(fā)電等特點(diǎn)。

然而，HJT 電池也存在一些挑戰(zhàn)，例如通過(guò)現(xiàn)有設(shè)備升級(jí)的產(chǎn)線(xiàn)，設(shè)備和材料成本較高。為降低成本，其降本路線(xiàn)主要包括銀包銅、銅電鍍、0BB 等方案。

IBC 電池

IBC 電池是背接觸結(jié)構(gòu)光伏電池的泛稱(chēng)，包括 IBC、HBC、TBC、HPBC 等。以 n 型硅片為襯底，正面無(wú)柵線(xiàn)，消除了柵線(xiàn)電極的遮光損失。其理論轉(zhuǎn)換效率為 29.1%，具有以下優(yōu)勢(shì)：

表面無(wú)柵線(xiàn)減少了光學(xué)損失。

IBC 結(jié)構(gòu)理論上可將光電轉(zhuǎn)換效率提升 0.6-0.7%。

IBC 作為一種萬(wàn)能結(jié)構(gòu)，可與任何一種電池新技術(shù)相疊加，如與 TOPCon 電池疊加可形成 TBC 電池，與 HJT 電池疊加可形成 HBC 電池，與 p 型 PERC 電池疊加則形成 PBC 電池，均能實(shí)現(xiàn)較為顯著的提效效果。不過(guò)，IBC 電池對(duì)基體材料要求較高，工藝復(fù)雜、量產(chǎn)難度大，這也限制了其大規(guī)模應(yīng)用。但隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，一些企業(yè)已經(jīng)在 IBC 電池領(lǐng)域取得了突破。例如，隆基綠能自主研發(fā)的 HBC 電池轉(zhuǎn)換效率于 2024 年 5 月已高達(dá) 27.3%；愛(ài)旭股份的 ABC 組件量產(chǎn)效率已超過(guò) 24.2%，多次刷新自身紀(jì)錄。

鈣鈦礦光伏電池

鈣鈦礦光伏電池利用鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料作為吸光材料，具有高能量轉(zhuǎn)化效率、價(jià)格低、重量輕等特性，目前處于產(chǎn)業(yè)化初期。其理論轉(zhuǎn)換效率可達(dá) 26.1%，全鈣鈦礦疊層電池理論效率更是可高達(dá) 44%。盡管鈣鈦礦電池還面臨著穩(wěn)定性、大面積制備等方面的挑戰(zhàn)，但近年來(lái)發(fā)展迅速，成為了眾多科研機(jī)構(gòu)及企業(yè)的重點(diǎn)研發(fā)方向。鈣鈦礦 - 晶硅疊層電池通過(guò)將鈣鈦礦電池與晶硅電池相結(jié)合，充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步提高了轉(zhuǎn)換效率。例如，2024 年 6 月，隆基綠能宣布其鈣鈦礦 - 晶硅疊層電池轉(zhuǎn)換效率達(dá)到 34.6% 的世界紀(jì)錄。

各技術(shù)路線(xiàn)的市場(chǎng)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

TOPCon 電池

2022 年起，TOPCon 電池開(kāi)始放量，新建產(chǎn)能優(yōu)先考慮該技術(shù)。晶科能源作為 n 型 TOPCon 技術(shù)的領(lǐng)軍企業(yè)，其合肥及尖山共 16GW 項(xiàng)目的推進(jìn)對(duì)行業(yè)產(chǎn)生了重要影響。預(yù)計(jì) 2022 年新上 TOPCon 產(chǎn)能達(dá)到了一定規(guī)模，TOPCon 大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加速。目前，TOPCon 電池在市場(chǎng)上的占比逐漸增加，眾多企業(yè)紛紛布局。

異質(zhì)結(jié)（HJT）電池

截至 2021 年底，國(guó)內(nèi) HJT 產(chǎn)能已有一定規(guī)模，2022 年待建產(chǎn)能也較為可觀。國(guó)內(nèi)參與企業(yè)既有傳統(tǒng)電池企業(yè)，如通威、阿特斯、東方日升、晶澳、隆基、愛(ài)旭等，也有新進(jìn)入企業(yè)，以安徽華晟為代表。當(dāng)前制約 HJT 發(fā)展的主要因素是成本問(wèn)題，但隨著設(shè)備、金屬化技術(shù)等降本路徑的不斷推進(jìn)，其發(fā)展前景依然廣闊。一旦成本問(wèn)題得到有效解決，HJT 有望迎來(lái)更大規(guī)模的發(fā)展。

IBC 電池

隆基綠能是 IBC 技術(shù)的領(lǐng)先者，通過(guò)結(jié)合上下游硅片及組件端的優(yōu)勢(shì)，形成了一定的技術(shù)護(hù)城河。例如，隆基泰州正在進(jìn)行的新技術(shù)廠房改建以及西咸的相關(guān)產(chǎn)能建設(shè)項(xiàng)目。盡管 IBC 電池工藝復(fù)雜，但在特定應(yīng)用場(chǎng)景中具有顯著優(yōu)勢(shì)，未來(lái)有望隨著技術(shù)的優(yōu)化進(jìn)一步擴(kuò)大市場(chǎng)份額。

鈣鈦礦光伏電池

目前該技術(shù)仍處于實(shí)驗(yàn)研發(fā)階段，但國(guó)內(nèi)已有數(shù)家公司的百兆瓦級(jí)鈣鈦礦光伏電池中試線(xiàn)投產(chǎn)或在建，部分汽車(chē)、半導(dǎo)體行業(yè)公司也開(kāi)始布局鈣鈦礦行業(yè)，進(jìn)行相關(guān)技術(shù)和專(zhuān)利儲(chǔ)備。鈣鈦礦 - 晶硅疊層電池具備突破晶硅電池理論極限的潛力，隨著技術(shù)的不斷改進(jìn)，穩(wěn)定性和可擴(kuò)展性的提高，其有望更早走出實(shí)驗(yàn)室，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

技術(shù)路線(xiàn)的選擇與影響因素

在實(shí)際應(yīng)用中，企業(yè)選擇光伏電池技術(shù)路線(xiàn)時(shí)需要綜合考慮多方面因素。成本是一個(gè)重要考量因素，包括設(shè)備投資、材料成本、生產(chǎn)成本等。不同技術(shù)路線(xiàn)在成本方面存在差異，企業(yè)需要根據(jù)自身的資金實(shí)力和市場(chǎng)定位來(lái)進(jìn)行權(quán)衡。

效率和性能也是關(guān)鍵因素，更高的轉(zhuǎn)換效率和更好的性能能夠?yàn)槠髽I(yè)帶來(lái)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。然而，不同技術(shù)路線(xiàn)在效率提升潛力、穩(wěn)定性、雙面率等方面各有特點(diǎn)，需要根據(jù)具體需求進(jìn)行評(píng)估。

此外，設(shè)備兼容性、工藝復(fù)雜程度、良率以及市場(chǎng)需求等也會(huì)影響技術(shù)路線(xiàn)的選擇。例如，TOPCon 電池與現(xiàn)有 PERC 產(chǎn)線(xiàn)的兼容性使其在短期內(nèi)更容易被企業(yè)接受和推廣；而 IBC 電池雖然效率潛力較高，但復(fù)雜的工藝和較高的量產(chǎn)難度限制了其大規(guī)模應(yīng)用。

面臨的挑戰(zhàn)與解決方

盡管各技術(shù)路線(xiàn)都取得了一定成果，但仍面臨一些共同的挑戰(zhàn)。例如，在提高效率的同時(shí)如何保持穩(wěn)定性和可靠性，如何進(jìn)一步降低成本以提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，以及如何解決大規(guī)模生產(chǎn)中的工藝一致性和質(zhì)量控制等問(wèn)題。

為應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，科研人員和企業(yè)需要不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和優(yōu)化。在材料方面，探索新型鈍化材料、導(dǎo)電材料等，以提高電池性能；在工藝方面，改進(jìn)制備工藝，提高生產(chǎn)效率和良率；在設(shè)備方面，研發(fā)更先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備，降低設(shè)備成本和維護(hù)成本。

同時(shí)，加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作也是推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步的重要途徑。通過(guò)高校、科研機(jī)構(gòu)與企業(yè)之間的合作，能夠更好地整合資源，加速技術(shù)研發(fā)和成果轉(zhuǎn)化。此外，政府的支持和政策引導(dǎo)對(duì)于光伏電池技術(shù)的發(fā)展也至關(guān)重要，例如提供研發(fā)資金支持、制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和政策等。

未來(lái)展望

光伏電池技術(shù)正處于快速發(fā)展的階段，多條技術(shù)路線(xiàn)的競(jìng)爭(zhēng)與合作將推動(dòng)產(chǎn)業(yè)不斷進(jìn)步。短期內(nèi)，TOPCon 與 IBC 等技術(shù)有望憑借各自的優(yōu)勢(shì)在不同應(yīng)用場(chǎng)景中快速放量；而異質(zhì)結(jié)（HJT）技術(shù)在解決成本問(wèn)題后，也將具有較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

從長(zhǎng)期來(lái)看，隨著技術(shù)的進(jìn)一步突破和成本的降低，各技術(shù)路線(xiàn)可能會(huì)逐漸融合，或者出現(xiàn)新的更具優(yōu)勢(shì)的技術(shù)。鈣鈦礦及鈣鈦礦 - 晶硅疊層電池等新興技術(shù)有望在未來(lái)取得更大的進(jìn)展，為光伏產(chǎn)業(yè)帶來(lái)新的變革。

此外，光伏電池技術(shù)的發(fā)展也將促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同發(fā)展。硅片、組件等環(huán)節(jié)需要與電池技術(shù)的進(jìn)步相匹配，共同推動(dòng)整個(gè)光伏產(chǎn)業(yè)的升級(jí)。同時(shí)，與其他能源技術(shù)的融合也將為光伏的廣泛應(yīng)用提供更多可能性，如與儲(chǔ)能技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的電力供應(yīng)。

在全球?qū)η鍧嵞茉吹男枨蟪掷m(xù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)下，光伏電池技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。各企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)應(yīng)繼續(xù)加大研發(fā)投入，不斷探索和突破技術(shù)瓶頸，推動(dòng)光伏電池技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，為實(shí)現(xiàn)全球能源轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。

原標(biāo)題：太陽(yáng)之下，誰(shuí)主沉浮?一探全球光伏產(chǎn)業(yè)的五大創(chuàng)新動(dòng)力!