电池片的技术进步,是光伏各环节技术迭代中影响最大的方向,随着P型PERC电池在性能上接近理论极限后,N型电池逐渐受到业内广泛关注,产业化进程不断加速。实际上,光伏行业的技术进步从未停止,从多晶到单晶,从早期的BSF电池到当前的PERC电池,似乎每一次技术变革最终都会影响产业格局。
当前按照产业成熟度划分,技术路线可以大致划分为:(1)PERC成熟路线、(2)TOPCon、HJT等导入期路线、(3)IBC、钙钛矿等前沿方案。当前PERC电池量产效率接近理论极限24.5%,降本进程趋缓,新的技术路线TOPCon逐渐开始得到产业认可。
基础架构角度,N型TOPCon与P型PERC相比,主要变化体现在两点。其一,衬底由P型更换为N型,对金属污染宽容度更高。其二,在背面结构中,增加隧穿氧化层SiOx,再沉积一层掺杂多晶硅n poly Si,形成背面钝化接触结构,提供良好的化学钝化性能。
众所周知,投资中需要回避不断重置固定资产的商业模式,而从产线与工艺角度,尽管TOPCon作为新的技术,但却能更好的兼容PERC产线工艺。从硅料/硅片环节看,TOPCon采用N型衬底,对硅料纯度要求较P型更高,目前硅料企业新产线基本满足N型需求。N型硅片拉晶过程要求部分辅材杂质含量更低,切片厚度与PERC大体一致,总体上在上游硅料、硅片重资产环节不涉及设备更替。从电池制备环节看,工艺路线差异主要体现在多晶硅生长和氧化层的制备上。
TOPCon相比PERC增加/替换的主要设备为B扩散、隧穿氧化层以及Si沉积设备,其余环节基本与PERC产线兼容。从组件制备环节看,TOPCon通常配合SMBB减少银浆用量,此时要求串焊机做相应调整。综合来说,TOPCon与现有PERC工艺大部分较为接近。
对于光伏组件来说,经济性的高低直接决定了新能源运营商的采购意愿。TOPCon组件较PERC提供5-6%的功率增量,并且首年衰减、弱光表现表现更佳,全生命周期发电量较PERC提升4-5%。当前实际的PERC产线投资额已经下降至1.5亿/GW,而TOPCon产线投资额也下降至2亿/GW。
尽管TOPCon相较于PERC在成本端新增银耗和设备折旧成本合计大概0.06-0.1元/W,但效率增益带来的组件溢价可以补偿组件成本的增加,根据招标数据,TOPCon组件较同版型PERC电池高出0.1-0.14元/W。并且,从长期看,TOPCon组件成本随着规模效应的提升仍然具备下降空间。
目前TOPCon技术仍然处于推广期,在材料选择、浆料适配、钝化层厚度等参数上,不同企业仍然存在较大差异,这直接导致了个别企业在量产效率、成本控制上能力的不同。因为TOPCon是在原有的PERC基础上增加部分工序,电池企业前期的know-how积累更加深入,一道新能、中来光电、晶科能源等提前布局TOPCon并率先量产的企业,将会具备先发优势。
原标题:TOPCon——产业化初期的光伏技术