太阳能电池片行业发展情况及发展趋势
思瀚产业研究院 微导纳米    2023-12-11

①太阳能电池片行业基本情况

太阳能电池片技术的发展对光伏设备技术提升和应用拓展有重要推动作用。从太阳能电池片的生产技术来看，近几年可分为三个阶段：

第一个阶段是2015年以前，光伏电池市场主要采取多晶Al-BSF技术，单晶PERC电池处于技术验证阶段，以试验产能为主，增长迅速但总量较小，随着单晶PERC电池成功量产，其商业化的可行性得到确认；

第二阶段是2015-2017年，单晶PERC电池投资吸引力凸显，国内厂商开始加码PERC电池生产，但从整个光伏电池市场来看，主要还是采取多晶Al-BSF技术，Al-BSF技术电池因性能稳定，生产成本较低，此阶段仍占据着市场主要份额；

第三阶段是2018年至今，PERC电池产能实现爆发式增长，根据中国光伏行业协会的统计数据，2019年至2021年的新建量产产线以PERC电池产线为主，PERC电池片在2021年的市场占比进一步提升至91.2%。

太阳能电池片技术路线主要包括铝背场电池（Al-BSF）、PERC、TOPCon、异质结（HJT）、背接触（IBC）及钙钛矿等。P型电池以P型硅片为原材料，技术路线包括传统的铝背场技术以及目前非常成熟的PERC技术；N型电池以N型硅片为原材料，技术路线包括TOPCon、HJT等，近年来已有厂商陆续开始布局，属于下一代高效电池技术路线的潜在方向，而IBC和钙钛矿为未来技术，尚处于实验和验证阶段。

A、Al-BSF技术

Al-BSF电池是指在晶硅太阳能电池P-N结制备完成后，通过在硅片的背光面沉积一层铝膜，制备P+层，从而形成铝背场。其既可以减少少数载流子在背面复合的概率，同时也可以作为背面的金属电极，因此能够提升太阳能电池的转换效率。

B、PERC技术

PERC技术采用的是在现有Al-BSF工艺上增加背面介质钝化层然后用激光在背表面进行打孔或开槽露出硅基体。背面介质钝化层通过背面钝化工艺是在硅片背面沉积Al2O3和 SiNX，Al2O3由于具备较高的负电荷密度，可以对P型表面提供良好的钝化，SiNX主要作用是保护背部钝化膜，并保证电池正面的光学性能。

背面钝化可实现两点价值，一是显著降低背表面少数载流子的复合速度，从而提高少子的寿命，增加电池开路电压；二是在背表面形成良好的内反射机制，增加光吸收的几率，减少光损失。由于PERC电池具有结构简单、工艺流程短、设备成熟度高等优点，已经替代Al-BSF电池并成为成熟电池工艺。

C、TOPCon技术

TOPCon是一种基于选择性载流子原理的隧穿氧化层钝化接触电池技术，与常规电池最大的不同在于，其在电池的背面采用了接触钝化技术，结构包括超薄二氧化硅隧穿层和掺杂多晶硅层（晶硅基底与掺杂多晶硅在背面形成异质结），二者共同形成了钝化接触结构，为电池的背面提供了优异的表面钝化。

TOPCon电池制备过程较PERC电池要复杂，但我国光伏企业在TOPCon电池技术上已取得一定积累，很多量产工艺瓶颈和设备瓶颈也获得了突破，未来存在将TOPCon技术与IBC技术相融合升级为TBC电池的可能性。目前布局TOPCon电池的国内厂商包括通威太阳能、隆基股份、泰州中来、晶科能源及晶澳太阳能等。

D、HJT技术

HJT技术即异质结太阳能电池，电池片中同时存在晶体和非晶体级别的硅，非晶硅的存在能够更好地实现钝化。HJT电池的制备工艺步骤简单，且工艺温度较低，可避免高温工艺对硅片的损伤，并有效降低排放，但是工艺难度大，且产线与传统电池技术不兼容，需要重新购置主要生产设备，产线投资规模较大。目前异质结电池市场渗透率相对较低，仅在部分企业中实现小规模量产。

E、IBC技术

IBC电池最大的特点是P-N结和金属接触都处于电池的背面，正面没有金属电极遮挡的影响，因此具有更高的短路电流，同时背面可以容许较宽的金属栅线来降低串联电阻从而提高填充因子，加上电池前表面场以及良好钝化作用带来的开路电压增益，使得这种正面无遮挡的电池就拥有了高转换效率。相比于PERC、TOPCon和HJT，IBC电池的工艺流程和设备要复杂很多，并且投资较高，国内尚未实现大规模量产。

F、钙钛矿

钙钛矿太阳能电池是以钙钛矿晶体为吸光材料的一种新型太阳能电池技术。与其它太阳能电池材料相比，有机无机杂化钙钛矿材料的吸光系数高、载流子传输距离长、缺陷容忍度高、带隙可调，非常适合制备高效太阳能电池。但由于电池本身受温度及湿度影响，化学键合作用弱，易形变，光致衰退明显，因此稳定性问题仍未解决，尚处于小规模试验阶段。

②太阳能电池片行业发展情况

2011年至2021年，全球电池片产量持续增长，2021年全球电池片总产量为223.9GW，同比增长37%。2010年至2021年，我国太阳能电池片产量逐年上升，2021年我国电池片产量为197.9GW，较2020年同比增长约46.8%。我国电池片生产规模自2007年开始已连续14年居全球首位，全球电池片产业继续向我国集中。

从各类电池的市场占有率看，2018年传统的BSF电池依然占领半数市场，2019年PERC电池技术迅速反超BSF电池，占据了超过65%的市场份额，2020年，PERC电池片市场占比达到86.4%，2021年进一步提升至91.2%。

③太阳能电池片行业发展趋势

A、短期内PERC电池仍是最主要的电池产品

TOPCon和HJT是继PERC电池之后的主要新兴技术，TOPCon电池升级迭代的最大优势在于其与PERC产线兼容度高，可从PERC产线改造升级，是目前初始投资成本最低的N型高效电池之一。HJT技术的核心优势是电池结构相对简单，然而目前设备成本依旧较高，经济性不足，在材料端和设备端均存在降本空间。

虽然TOPCon电池、HJT电池可以获得较高的电池光电转换效率，但因其各有的限制性因素的存在导致目前规模量产偏少。

TOPCon技术目前尚未取代PERC技术的主要原因为：

（1）工艺步骤增加，导致技术成熟度和产品良率有待进一步提高；

（2）工艺设备成本和双面银浆带来的成本上升。

HJT技术目前尚未取代PERC技术的主要原因为：

（1）HJT电池产线的投资成本较高，是PERC电池产线投资的2-3倍以上；

（2）HJT技术路线采用透明电极和低温银浆，技术成熟度不高，运营成本相对较高。

B、长期来看TOPCon、HJT电池将成为未来产业化主流

我国光伏企业在TOPCon、HJT等下一代高效晶硅电池生产技术的研发上先后取得突破，转换效率不断刷新世界记录，效率更高的N型TOPCon电池、HJT电池等则最有望成为P型PERC电池后的产业化主流技术。