P型/N型电池技术特点复盘！

关于电池技术，谁都想走出自己的路线，这也是龙头企业必争之处。

(相关资料图)

根据原材料和电池制备技术的不同，光伏电池分为P型电池和N型电池。P型硅片是在硅料中掺杂硼元素制成，电池制备技术有传统的AL-BSF（铝背场）和PERC技术；N型硅片是在硅材料中掺杂磷元素制成。N型电池制备技术较多，包括PERT/PERL、TOPCon、IBC和HJT（异质结）等。

光伏技术迭代迅猛

推动光伏发电成本十年下降90%以上

1、PERC电池：量产十年，未来三年仍有望主导市场

1989年澳洲新南威尔士大学的马丁·格林教授研究组公开研究成果，实现了22.8%的实验室效率，但当时并未引起重视。直到2006年，PERC电池背面钝化的AlOx介质膜的钝化作用引起重视，PERC技术开始逐步走向产业化。

2012年国家863项目的实施，正式吹响了我国PERC电池产业化的号角，2013年我国PERC电池进入商业化和量产化的基础阶段。其中晶澳作为国内首家打通PERC产业链的企业，其批量试产效率达到 20.3%，并率先实现小批量生产。到2020年，PERC电池在全球市场中的占比已经超过85%，且目前以双面PERC为主。但PERC电池的效率极限在24.5%，目前PERC电池的转换效率已经接近极限了，故为了降本增效，电池企业必须再次谋求技术突破，TOPCon继而出现。

优势分析：

PERC电池是发射极及背面钝化电池技术，采用了钝化膜来钝化背面，取代了传统的全铝背场，增强光线在硅基的内背反射，降低了背面的复合速率，从而使电池的效率提升0.5%-1%。

劣势分析：

PERC电池理论转换效率极限为24.5%，并且未能彻底解决以P型硅片为基底的电池所产生的光衰现象，导致P型PERC单晶电池效率很难再有大幅度的提升。

2021年是电池技术变革的拐点之年，光伏行业唯一的主旋律就是降本增效，N型电池由于转换效率高，开始逐步登上舞台，被人们所接纳。根据ISFH的数据，PERC、HJT、TOPCon电池的理论极限效率分别为24.5%、27.5%、28.7%。

2、TOPCon：备受追捧，2023年产能将占31.43%

2013年，TOPCon技术概念由德国Frauhofer研究所提出，并于2015年研发出效率达到25.1%的新一代TOPCon电池。

2017年，在Fraunhofer研究所在实验室，TOPcon电池上取得了25.8%的效率记录。2019年，天合光能在面积为244.62平方厘米的n型衬底上制备出正面最高效率为24.58%的实验室电池，并通过了德国哈梅林太阳能研究所(ISFH)下属的检测实验室认证。同年，天合光能 i-TOPCon双面电池大规模量产正面平均转换效率突破23%。

2018年起，国内厂商积极布局TOPCon技术。晶科能源在大面积商用硅片衬底上制备的N型TOPCon电池最高效率达到了24.19%，2019年天合光能自主研发的i-TOPCon技术在大面积单/多晶电池上都打破了实验室纪录，转换效率分别达到了24.58%和23.22%；

2021年，隆基绿能在单晶硅片商业化尺寸 TOPCon 电池效率上首次突破25%，N型TOPCon转换效率达到了 25.21%，2022 年晶科能源自主研发的182 N型高效单晶硅电池最高效率达到了 25.7%，TOPCon 电池或开始了规模化应用。

行业目前处于P型电池向N型电池的升级迭代。

N型电池时代，Topcon电池大受市场追捧，2023年产能占比将达31.43% 。

优势分析：

TOPCon最大的吸引力在于其能最大限度的保留和利用传统P型电池设备制程，可以在传统PERC设备上升级改造，且单GW改造成本在0.6-0.8亿元左右。所以传统企业如隆基、晶科、天合在TOPCon布局上相对更积极。TOPCon主要新增设备为非晶硅沉积的 LPCVD/PECVD设备以及镀膜设备。

劣势分析：

技术路线的问题是制约TOPCon量产的重要风险点。短期虽然性价比占优，但是中长期不如HJT。

3、HJT：光伏效率王者，无奈制造成本太高

HJT是独立于PERC和TOPCon的技术路线，也是业内目前关注度最高的电池技术路线。

1974年德国马尔堡大学的Walther Fuhs在论文中首次提出HJT（即异质结）结构，并于1983年成功研制出HJT电池，其转换效率为12.3%，90年代日本三洋通过技术改进实现效率突破15%并申请了HJT结构专利。

1997年，三洋开始向市场提供HJT系统，其电池片和组件效率分别达到16.4%和14.4%，2003年其实验室效率达到了21.3%。此后HJT技术一直被三洋垄断，期间各国也在积极开展对 HJT 技术的研究；

2010 年松下（收购三洋）的HJT专利到期后，国内外诸多厂商纷纷开启了HJT的工业化进程，期间松下于2011年达到23.7%的效率，于2014年转换效率最高已达24.7%，KANEKA 于2015年突破记录达到25.1%的实验室效率；

2017年晋能科技成为了国内最早试生产 HJT 电池的厂商，此后越来越多的企业开始进入中试生产阶段，到 2019 年已有多家国内厂商宣布GW级HJT产能规划。2021 年隆基绿能的研究团队更新 HJT 电池的理论极限效率至28.5%，并刷新纪录达到26.3%的实验室效率。

2022 年隆基在全尺寸(M6 尺寸， 面积 274.3cm)单晶硅片上，创造了转换效率为 25.47%的大尺寸 P 型光伏电池效 率世界纪录，进一步验证了低成本异质结量产技术的可行性。

随着光伏项目日益增多，土地资源逐渐紧缺，对高效电池、组件的需求不断增加，越来越多的项目开始选用n型高效双面组件。在n型诸多技术路线中，HJT凭借更少的生产工序、更高的背面率、更低的温度系数，成为许多电站投资企业、电池组件龙头和设备制造商关注的重点。

优势分析：

HJT的转化效率极限在27.5%-29%，若其与钙钛矿电池形成叠层，可以达到29%的效率。

劣势分析：

成本比TOPCon要高。但是未来随着工艺进一步成熟，下游需求放量，国产化进程加速，低温银浆会逐渐国产化，成本有望持续下降，2019年低温银浆成本在0.17元/W，2025年有望降至0.06元/W。

4、IBC：转换效率更高、外形美观且具备经济性的平台型技术，但技术难度颇高

IBC是一种背结背接触的光伏电池结构，由SunPower首次提出，距今已有近40年历史。其正面采用SiNx/SiOx双层减反钝化薄膜，无金属栅线；而发射极、背场以及对应的正负金属电极呈叉指状集成在电池背面。由于正面没有栅线遮挡，因此能够最大限度的利用入射光，增加有效发光面积，减少光学损失，继而达到提高光电转换效率的目的。

IBC的理论转换效率极限为29.1%，高于TOPCon和HJT的28.7%和28.5%；受益于单面结构，IBC还可以与TOPCon、HJT、钙钛矿等电池技术叠加，形成转换效率更高的TBC、HBC以及PSC IBC，因此也被誉为是一项“平台技术”；在极限转换效率更高的同时，IBC也具备较强的经济性。根据业内专家的测算，目前TOPCon和HJT的单W成本较PERC高0.04-0.05元/W和0.2元/W，而完全掌握IBC生产工艺的企业，成本能够做到与PERC持平。

此外，IBC由于正面无栅线遮挡，外形较为美观，更适用于户用场景以及BIPV等分布式市场。

复杂的生产工艺，尤其是存在较多类半导体工艺，是导致其“拥簇”较少的核心原因。

优势分析：

叠加工艺上具备潜力，如其可以与HJT进行结合，制备成HBC电池，能够继续提升效率至26%以上。

劣势分析：

工艺更复杂，难度更大，成本更高，所以短期量产会有一定的困难。

电池技术之争 你方唱罢我方登场

1、PERC电池预计将仍是主角？

PERC技术的优势一是将电池转化效率提高了1到1.5个百分点，更重要的是和现有的电池生产线有高度的兼容性，即老产线升级到perc产线非常方便，只需要增添2套设备：背面钝化处理和激光开槽设备。

PERC技术基于其强大的性价比优势，以及产能布局，预计未来三年依旧是行业内的主流技术，各厂家也会积极提效降本来延长它的生命周期。

n型电池由于具备更高的效率潜力，其占有率也在逐年提升，尤其TOPCon电池和异质结电池。

这两类技术都需要新建或改造产线，相比于PERC电池生产线1.5~2亿元/GW的投资成本，TOPCon的新线投资成本要高出30%左右，即使升级改造现有PERC产线，其综合投资成本也高出PERC产线的20%左右，异质结产线的单位投资成本甚至更高，为PERC的2倍以上。

基于高投资成本，其扩张速度相比于之前PERC替代BSF电池则要慢得多；除成本问题之外，n型技术还需要一步步的积累与多次验证，才能在未来接过行业主导的接力棒，给行业和客户提供更多价值。在此之前，PERC依旧会是光伏市场的主角。

HPBC产品相比TOPcon和HJT产品，在电池的稳定效率方面表现最优。

P-IBC技术是P型高效技术的延续，它结合了PERC电池，TOPcon电池和IBC电池的结构优点，将P型电池的效率潜力发挥到最大，成本优势突出，目前也已具备量产性价比。

2、n型赛道开局，光伏新一轮技术之争一触即发

对于N型电池，前面所讲包括TOPCon和HJT。到底是不是TOPCon赢在当下，而HJT赢在未来？

1）工艺不同。

PERC电池由于金属电极与硅衬底直接接触，会产生大量的少子复合中心，对效率产生负面影响。TOPCon电池就是通过在金属电极接触区域，制备一层超薄隧穿氧化层和高掺杂的多晶硅薄膜，形成钝化接触结构，进而提升发电效率。

PERC的工序基本在9个；TOPCon在PERC的基础上多了3个环节左右，共约12道工序，主要是增加在制结这一环节。因此成本过高。

HJT相比于TOPCon工艺步骤少，仅有四步，分别为：制绒清洗、非晶硅薄膜沉积、TCO薄膜沉积、电极金属化。理论而言，工艺步骤少，可以提高产品良率以及节约部分生产成本，所以在这方面HJT是优于TOPCon的。

2）成本不同。

但从短期看TOPCon可以沿用目前的生产线，改造成本较低，使其具备一定优势。HJT作为一种与现有产线不兼容的全新电池结构，效率起点高，未来提升空间大，但当前还面临成本压力问题。

3）玩家不同。

HJT相较于TOPCon而言新玩家布局更为积极，因为新玩家没有旧有PERC设备的包袱，所以更倾向布局HJT。未来随着工艺进一步成熟，下游需求放量，国产化进程加速，低温银浆会逐渐国产化，成本有望持续下降，2019年低温银浆成本在0.17元/W，2025年有望降至0.06元/W。

3、IBC与其它电池使出的组合拳

IBC电池慢慢形成了三大工艺路线：1）以SunPower为代表的经典IBC电池工艺；2）以ISFH为代表的POLO-IBC电池工艺；由于POLO-IBC工艺复杂，业内更看好低成本的同源技术TBC电池工艺（TOPCon-IBC）；3）以Kaneka为代表的HBC电池工艺（IBC-SHJ）；ISFH 的POLO-IBC 26.1%， Kaneka 公司研发的 IBC-HJT电池，打破单结晶硅电池世界纪录，效率达 26.6%。

IBC若进一步与TOPCon或HJT结合，则需要在相关环节叠加关键工艺步骤。

近期IBC技术也全新亮相。IBC组件量产效率高达23.5%，最大功率720W；同等受光面积下，相较目前主流P型组件，全生命周期发电量提高11.6%，BOS成本降低3%。

只是，未来两到三年内PERC技术预计仍将占据主流可谓业内普遍共识，但n型技术的超预期进展也让新一轮技术迭代加速，电池制造企业将再次站在选择路口。

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