众所周知，异质结电池在电池转换效率、多结电池、工艺步骤、温度系数、双面率、低衰减性和抗PID等方面都具有比常规晶硅电池无可比拟的明显优势，因此异质结电池被认为是可能替代PERC电池的最热门的下一代候选电池技术之一。

然而光伏行业本质上是个追求低单瓦成本和度电成本的绿色产业。当前阶段下，异质结电池的初始投资明显高于PERC和TOPCon，并且不能利用已有的PERC产线。同时，异质结电池只能使用低温银浆做电极，这就导致了异质结电池的单瓦成本远高于PERC电池，限制了异质结电池的产业推广速度。

显然，如果异质结电池在单瓦成本上对PERC电池没有优势，即使在技术上拥有先天优势，能否成为第三代主流电池技术的关键还是要看能否快速降本达到TOPCon甚至PERC电池的成本水平。

1. 异质结的痛点：成本

根据浙商证券2021年7月报告，截止到2020年底，异质结M6电池生产含税成本约为1.02元/W，其中硅片成本占电池总成本的52%，非硅成本占到48%。非硅成本中，银浆靶材和设备折旧分别占到电池含税成本的25%，6%和5%【3】。


很明显，在异质结电池的成本构成中，N型硅片和低温银浆占到了电池成本的绝大部分。解决了这两大主要部分，异质结电池高成本的问题就会迎刃而解。而异质结的设备投资，虽然初期投资比目前PERC电池线的投资高，但当电池整线达到设计产能和质量目标的前提下，设备折旧成本在电池成本中的比例，目前只占到5%，远没有我们想象的高。因此，最有效降低异质结电池成本的方向就是降低N型硅片的成本和降低电极的成本。

2. 异质结的难点：降本

由于N型硅片尚未大规模量产，目前比P型硅片贵8%~ 10%，但异质结电池采用了低温加工，硅片变形小，加之异质结非晶硅的光吸收系数比晶硅电池高，异质结电池可以做得比晶硅电池薄而不会影响电池效率，用薄硅片完全可以抵消N型硅片目前的溢价。浙商证券2021年报告指出用150um的N型硅片和170um的PERC硅片成本只相差0.01元【3】。

长期看，N型硅片和P型硅片同价后，晶硅电池由于光吸收率低，硅片厚度必须要保持在150um以上，而异质结电池厚度可以进一步减薄到120um，甚至100um。因此，在解决了薄硅片的焊接和封装技术后，异质结硅片成本大概率在不远的将来会比PERC和Topcon等晶硅电池还要便宜。异质结电池的薄硅片将成为其成本领先晶硅电池的优势。

此外，异质结电池由于非晶硅薄膜工艺的特殊性，所有加工温度都需要在200度下完成才能保证电池效率不下降。因此，不像晶硅电池，在高温下将高温银浆中银颗粒融化并穿透减反射膜和电池发射极熔融连接形成欧姆接触。200度的低温工艺，使得银浆中银颗粒之间只能靠聚合物粘接。

为保证银浆中颗粒的低连接电阻，就必须将银颗粒直径做得更小，比表面积更大，银的用量更多，导致目前使用的低温银浆的成本比高温银浆更贵，并且在可见的未来，低温银浆的成本也不会降低到比高温银浆更便宜的水平。加之异质结电池结构天然对称的双面性，要在上下电池两面完成电极加工，制造电极的银浆用量，天然比晶硅电池高。

如果说N型硅片可能会随着量产而降本，那么低温银浆就成了异质结降本的最大障碍，也是目前异质结电池技术推广中一个比较尴尬的境遇。

首先，异质结电池电极低温银浆用量大。由于异质结电池的对称结构，带来了天然的双面发电优势。但同时，电池正面电极和背面电极均需使用银浆形成电极，和常规晶硅电池只使用正银和使用背银银浆相比，异质结电池电极银浆的消耗量由于双面结构的原因，比常规晶体硅电池大。出货排名前十的一个组件厂推出的9BB158.75异质结电池的低温银浆耗量是200mg，而目前主流相同尺寸9BBPERC电池高温银浆用量只有95mg左右。某异质结电池整线设备厂在技术规格书中承诺的210SMBB半片的低温银浆耗量不大于110mg，换算成210整片的低温银浆耗量不大于220mg。目前，主栅图形的优化设计和细栅的细线化，已经是常规晶硅电池降低银浆使用量的一个日常工作。可以设想一下，在这种参照晶硅电池电极模式的环境下，异质结相似的电池电极模式所使用的低温银浆用量只会比常规PERC或TOPCON晶硅电池使用的高温银浆的用量多得多。

其次，低温银浆成本比高温银浆贵。图片与高温银浆在超过500度高温下烧结形成银粉间熔融形成的欧姆接触不同，低温银浆中电子依靠量子隧道效应，从一个银粉单位转移到另一个银粉单位，因此电阻率比高温烧结型银浆大。银粉颗粒的相对接触面积越大，银粉颗粒的粒径越小，导电银浆的电阻率越小，其固化所需的温度越低。若银粉颗粒的粒径过大，银粉颗粒间的接触率越低，粒子之间的空隙有可能会被树脂粘结相所填充，无法形成稳定连续的导电通路，造成固化后的银浆导电性变差。

超细银颗粒的制备，目前国内制造银粉颗粒的平均粒径≤0.5μm，比表面积为0.8-3m2/g。国外产商提供的银粉平均粒径≤0.2μm，比表面积1.4-2.4m2/g，分散性较好。日本Kyoto ELEX（KE）的股东分别为有机树脂龙头日本第一工业制药和全球银粉最大制造商日本DOWA，其在原料和产品性能方面有明显优势。目前KE对于低温浆料的报价为6500-6800元/kg，远超晶硅用正面高温银浆的4500-4800元/kg的报价【1】。

考虑到异质结电池低温银浆用量是目前晶硅电池高温银浆用量的2倍左右，同时目前低温银浆价格是高温银浆价格的1.5倍左右，异质结电池电极的银浆成本将是晶硅电池电极高温银浆成本的3倍左右。几乎可以说不论使用银包铜技术，还是银粉颗粒实现国产化，期盼异质结电池电极低温银浆的单瓦成本降低到和晶硅电池高温银浆单瓦成本相近是不现实的。


第三，低温银浆电极焊接力偏低。低温银浆主要由银粉颗粒、树脂、溶剂和添加剂组成。银粉起导电作用。树脂包裹银粉起整体粘结作用，并和TCO膜粘接，提供电极和电池表面的附着力。溶剂用于调节粘度和印刷。添加剂主要帮助树脂固化，提高树脂附着力和耐候性【2】，因此需要低温银浆形成的电极与TCO导电层的接触电阻需足够低，同时电极栅线和焊带的连接有足够的焊接力，保证组件长期使用的可靠性。但由于异质结电池结构特点，焊接温度必须保持在200度以下，同时使用MBB圆形焊带，使焊带和低温银浆电极的接触从平面连接变成线连接。如果焊带和异质结电池电极的焊接力远远小于常规晶硅电池电极和焊带的焊接力，将为25年的长期使用埋下隐患。

上表为某组件厂测试异质结电池焊带焊接拉力的测试结果。很明显，焊接拉力离1N/mm的要求还是有一定差距的。

3. 异质结的疑点：SMCT

SMCT，SmartWire Connection Technology, 一种由瑞士公司梅耶博格提出的低温银浆降本解决方案。据Smartwire 专利拥有者瑞士梅耶伯格宣称的，利用Smartwire后，可以将整片异质结电池的低温银浆用量降低到100mg以内。

Smartwire无主栅方案是不是真的可以解决低温银浆的高成本？

确实，单从电池的成本看，低温银浆的用量由于省去了主栅线，确实下降了50%。考虑到异质结电池比PERC电池有10%以上的超发，这个成本似乎非常有竞争力。但梅耶伯格没有告诉大家的是，在Smartwire中，那个包裹替代焊带的?0.2mm铜丝的两层聚合物薄膜成本也要在1~2美元/m2。SWCT技术只是将原来低温银浆主栅的成本转移到组件成本中，总量并没有实质性降低。

从实践来看，梅耶博格SMCT技术在中国推广多年，几乎没有什么进展；与REC合作，可能也成了鸡肋；与牛津光伏合作，最近又在闹分手；能看到的最大成果，就是卖不掉就自己用，从一家设备和技术供应商变成了异质结电池制造商。

4. 异质结的赛点：贱

从上述讨论中可以得出非常清楚的结论，无论是低温银浆的用量，还是低温银浆的单位成本，异质结电池如果继续使用低温银浆制作栅线电极，从电池成本上比较，异质结电池终将无法和目前的晶硅电池相竞争，并可能一直高于从PERC进化的N型TOPCON电池。

考虑到焊带和栅线焊接力下降带来的可靠性隐患，异质结电池非常有可能会失去成为下一代主流电池技术的机会。隆基，晶科首推Topcon电池就已经反映出了这个趋势。

因此，能否找到一种电池栅线结果比目前的异质结电池电极结构使用银浆更少呢？如果有，异质结电池就能成为新的赛点。

而能成就异质结新赛点的，可能就是一个字：“贱”！

如果有一种贱金属可以完全取代目前昂贵的银粉体系浆料，成为新一代异质结栅线电极材料，并能适用于低于200度的加工工艺，那么新的栅线电极成本就能接近甚至低于目前PERC电池电极成本；

如果新的栅线电极结构使低于200度时的焊接力仍然可以轻松超过目前晶硅电池的焊接力，那么异质结电池就能保证25年长期可靠性。

这些假设将是异质结电池能否成为第三代光伏电池赛点的关键。

【参考资料】

1. 光伏银浆专题报告：HIT技术变革百亿光伏银浆市场蓄势待发；

2. 异质结电池用低温银浆研发与展望；

3. 异质结: 光伏电池片未来 5 年重大技术变革！2021。 

原标题：异质结的痛点、难点、疑点和赛点