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光伏行业竞争最激烈的莫过于光伏电池。电池领域不仅受到上游价格压力和下游需求的制约，还面临着技术迭代的持续压力。

技术迭代的不断演绎，共同铺就了中国光伏电池的崛起之路。谈谈光伏电池的发展与演变。

 

光伏电池的技术演进

光伏产业可分为硅材料、硅片、电池片、组件和光伏系统，其中硅材料和硅片是产业的上游，光伏电池和光伏组件是产业的中游，下游是发电系统。更多有用信息，请参见全球十大太阳能组件制造商。

作为光伏产业第一大国，中国如何降本增效？光伏发电的成本约等于光伏电站的成本，其中光伏电池是决定发电效率和成本的关键部件。因此，要想降本增效，就必须从光伏电池入手，不断提升光伏电池的研发水平。其升级方向大致分为两种：一种是吸收更多的太阳光，另一种是尽可能地将光能转化为电能。

 

 

光伏电池从技术路线上主要分为晶体硅电池和薄膜电池，其中晶体硅光伏电池占据目前市场的绝对主流。晶体硅电池按衬底材料分类，可分为P型电池和N型电池。P型电池是指以P型硅片为衬底的电池，N型电池是指以N型硅片为衬底的电池。P型硅片制造工艺简单、成本低，而N型硅片通常寿命较长、电池效率较高，但工艺较为复杂。

这主要是因为 N型硅片掺杂磷元素，磷与硅的相容性差，容易分布不均。而P型硅片掺杂硼元素，硼和硅的偏析系数相当，分散均匀性容易控制，成本较低。因此，目前光伏行业的主流产品是P型硅片，相应的P型电池也较多。

 

P型电池

典型的P型电池包括BSF电池、PERC电池、PERC+电池等

 

 

在这些类别中，它们出现的时间不同，市场对它们的评价也不同。早期的光伏发电技术以BSF电池为主，随后PERC电池技术开始取代BSF技术。之后，PERC电池技术经过优化，形成了PERC+技术。

 

 

BSF电池

在晶体硅光伏电池PN结上制作BSF电池后，通过在硅片背光表面沉积铝膜制备P+层，从而形成铝背电场。铝作为背电场有很多优点，如降低表面顺应率、增加对长波长的吸收等，但铝背场电池的光电转换效率也有一定的局限性。在工艺上，BSF电池的制备要经过清洗制绒、扩散结、蚀刻去磷硅酸盐玻璃、PECVD、丝网印刷、烧结、检测分选等环节。BSF电池的工艺是光伏电池片制备的一般工艺，后续的升级都是在此工艺的基础上进行的。

 

 

PERC电池

PERC电池是在传统BSF电池的基础上，增加了背面钝化和激光启动两道工艺，性能得到了显著提高。相应的应用核心设备包括清洗机、制绒机、扩散炉、激光烧蚀机、刻蚀机、PECVD、丝网印刷设备、烧结炉、测试分选机等。如果增加背面抛光工序，还需要水槽清洗机。

 

 

N型电池

虽然PERC电池是目前的主流，但N型电池的光电转换效率更高。尽管技术难度较高，但为了降低成本、提高效率，各公司都在加速研发。N型电池包括IBC电池、HJT电池、HBC电池和TOPcon电池。

 

 

其中，TOPcon和HJT是主要技术路线，已经开始扩大生产。而IBC和HBC还处于试验验证阶段，被称为 “未来技术”。

 

TOPcon电池

TOPCon电池结构可实现电池表面的完美钝化。它使用了超薄氧化层，还掺杂了薄膜硅，这两种技术都能提高效率。最终，其理论极限转换效率可达26.6%。与PERC电池相比，TOPCon工艺增加了两个环节，即硼的扩散和接触钝化层的沉积。

 

 

其中一个主要环节是LPCVD氧化沉积i型多晶硅，分为两个子类，一类是全扩散工艺，另一类是磷工艺。另一个主要环节是P型多晶硅的PECVD氧化沉积。这种方法工艺流程较短，有望大大降低成本，也是技术的发展方向。

 

HJT电池

HJT电池又称异质结电池，是一种混合太阳能电池和双面电池。

 

 

与PERC电池和TOPCon电池相比，HJT的工艺流程大大缩短，有利于缩短生产时间，提高生产效率。其制备工艺大致包括清洗制绒、非晶硅沉积、TCO膜制备和丝网印刷。其中，非晶硅沉积和TCO膜制备是两个关键环节，有两种制备方法。

非晶硅沉积的方法有PECVD和CAT-CVD两种。与前者相比，后者的成膜质量更高，对硅片的钝化效果更好，但均匀性差，维护成本高。TCO膜的制备方法有PVD和RPD两种。后者设备生产能力低，价格高。目前专利权在日本住友公司手中，有专利保护。相对而言，前者PVD更有可能成为主流工艺。

 

未来的光伏电池技术

IBC电池

IBC电池又称互嵌背接触电池，是高效大面积太阳能电池之一，也是典型的N型电池。这里的背接触电池包括MWT、EWT和IBC电池。MWT和EWT电池的转换效率有限，IBC电池的理论转换效率较高。

 

 

IBC电池的正面没有金属栅线，背面的组件相互交错。这种结构可以增大发电面积，提高发电效率。IBC电池还可与HJT电池技术集成，即HJBC和HBC电池技术，效率分别为25.1%和25.6%。

 

过氧化物太阳能电池

随着TOPCon、HJT、IBC等技术的逐渐成熟和接近其光电转换效率的理论极限，业界开始寻找新一代的太阳能技术。

如果说以上提到的都是晶硅电池，那么按照另一种标准，还有薄膜电池。包晶体太阳能电池就是其中之一，它利用包晶体金属卤化物半导体作为吸光层材料，吸收光子，产生电子对，驱动电池。

 

 

在早期，perovskite指的是一种金属矿物。现在，透辉石通常指具有与钛酸钙相同或相似晶体结构的离子晶体。作为光电转换材料，它具有以下优点：

首先，光电转换效率非常高。在过去的十年中，过氧化物电池的效率已从3%提高到28%。甚至有实验室可以达到31.3%的转换率，增长速度远远高于硅基电池的发展速度。用13年时间完成了硅基电池40年的发展历程。二是材料制造成本低，合成方法简单。三是可以自由调节光吸收带隙，从而提高光能的利用效率，甚至串联电池的极限效率有望超过40%。

 

 

然而，目前大规模制备过氧化物层的技术还不成熟，材料的稳定性也不足。要想进一步实现产业化，还需要对器件的性能和稳定性进行更深入的研究。

 

目前的技术格局和龙头企业的生产能力

从目前的市场竞争格局来看，由于技术与P型时代的主流Perc技术一脉相承，TOPcon技术自然呈现短期高确定性。

以HJT为代表的颠覆性技术在性能上有很多优势，但生产线和工艺与Perc时代并不兼容。作为平台级技术，HJT与下一代包晶电池技术融合形成串联电池更为顺利。

目前，HJT和TOPCon技术在电池制造端已经进入实战阶段，总体来看，TOPcon技术短期优势明显，HJT未来胜出的潜力较大。不同的技术路线对不同的设备有不同的要求，技术迭代会影响厂商的设备需求，也会影响厂商的业绩。

总之，迭代使得技术不断完善，产品不断降本增效，但相应的厂商也将同时面临诸多风险。”说到厂商，以前光伏设备市场规模较小，每个细分市场从10亿到几十亿不等，对行业外的厂商吸引力不大。但随着设备规模的逐步扩大，吸引了更多的设备制造商进入，行业竞争也随之加剧。从历史发展进程来看，中国光伏电池产业在迭代中成长壮大。

我国光伏产业规模在全球处于绝对领先地位。如果以产能计算，到2023年，中国太阳能电池制造商前十名中将形成通威、隆基、爱旭、天合、晶澳、晶科、润阳等企业的竞争格局。

近期，各行业半年报也陆续出炉。下面笔者就给大家盘点一下这些公司上半年的表现。业绩翻番的通威股份，其TOPCon即将量产，明年有望为电池业务贡献超额利润。已经扭亏为盈的爱旭股份，其ABC电池即将量产，业务将大增。