光伏产业在新技术方面发展情况
思瀚产业研究院    2024-07-02

虽然光伏发电已实现了发电侧平价上网，但由于光伏发电存在间歇性、随机性、波动性，因而接入到现有电网中需要其它电源为它进行调峰调频，或者增配大规模长时储能，所以从电力系统角度看，光伏还没有实现平价，还需要进一步降本增效。

因此为了建设以新能源为主体的新型电力系统，必须追求更高效、成本更低的新型技术，其中主要环节当属高效电池技术的进步及应用。

（1）电池技术发展路径

在光伏行业发展初期，晶硅太阳能电池主要采用了 BSF 电池技术，虽然BSF 电池技术成本低廉，但转换效率不高。随着第二代电池技术 PERC 技术的成熟加上单晶成本的快速降低，PERC技术取代 BSF 技术成为太阳能电池主流技术。

根据中国光伏行业协会统计，2017 年主流 P 型 BSF 多晶电池平均转换效率为 18.7%，而 P 型 PERC 单晶电池平均转换效率可达到 21.3%；在转换率优势下，PERC 电池的市场占有率逐渐提升，2021 年、2022 年 PERC 电池市场占有率分别为 91.20%、88.00%。

PERC 电池理论转换效率极限为 24.5%，目前 PERC 电池量产转换效率平均为 23.2%-23.3%，由于其接近转换效率理论极限，未来发展潜力有限。第三代电池技术 N 型电池理论转换效率在 28%以上，且具有双面率高、温度系数低、无光衰、弱光效应好、载流子寿命更长等优点。随着 PERC 转换效率接近极限，N 型电池有望成为主流电池技术，2021 年、2022 年、2023 年 N 型电池的市场占有率分别为 3.00%、9.10%、26.50%，市场份额呈逐步提升的趋势。

（2）PERC 电池技术与 BSF 电池技术相兼容，逐步替代 BSF 电池技术成为当前市场主流技术

在光伏行业发展初期，光伏电池主要采用了多晶 BSF 电池技术。PERC 电池产线与多晶 BSF 电池产线相兼容，通过在 BSF 电池在背面进行 Al2O3或 SiNx钝化，并采用激光对其背面局部开孔以制备电极，大幅降低电池背面的复合电流密度，从而提升太阳能电池的转换效率。

随着 PERC 电池技术的成熟以及单晶成本的快速降低，PERC 技术取代 BSF 技术成为太阳能电池主流技术。根据中国光伏行业协会统计，PERC 电池的市场占有率逐渐提升，2021 年 PERC 技术市场占有率超过 90%。

（3）TOPCon 电池与 PERC 电池产线部分兼容，转换效率更高，将成为下一代主流技术

①TOPCon 技术具有成本优势

N型技术路线的竞争实质上是转换效率和成本的竞争，因此在 PERC 技术全球仍占主流、技术转换效率（主要反映到组件端）差异不大的情况下，N型技术的选择与成本尤为相关。TOPCon 电池生产工艺可以最大程度保留和利用现有 PERC 电池设备工艺流程。

TOPCon 技术虽为 N 型技术，但与 P 型 PERC技术的核心本质均是背面钝化技术，PERC 采用的是 Al2O3局域接触钝化技术，TOPCon 采用的是 SiO2/Poly-Si 全面积钝化接触技术；可通过增加硼扩和薄膜沉积设备，由 PERC 产线升级为 TOPCon 产线，相比 HJT 投资 3.51 亿元/GW 的高额新建投资，TOPCon 成本优势显著，后续还可以通过良率提高和国产化银浆的替代进一步降本，TOPCon 目前占据 N 型电池市场主流地位。

②TOPCon 技术具有发电量优势

根据中科院微电子研究所数据显示，氧化层对电池的开路电压和复合速率的影响极为明显。在无隧穿氧化层（tunnel oxide layer）/多晶硅薄层（