和讯财经年会2023|光伏产业变局在即 谁会是终极技术

　　编者按：

　　世界进入动荡变革期，中国经济如何应不断出现的新困难、新挑战，如何加快形成新质生产力？经济增长的信心之源在何处？为此，和讯网特别策划本专题，跟踪产业新形态，发掘产业新趋势，呈现新质生产力。

　　2023年12月2日，和讯财经年会即将召开，本次年会将邀请各界有识之士，围绕“寻找中国经济的信心之源”这一话题，共同探索中国经济增长的新密码。

　　2021年至今，光伏已成为全球电力技术投资的主导者，占所有可再生能源投资支出的近一半。随着未来技术水平的提高，光伏发电成本仍有较大下降空间，最终会成为全球具有成本竞争力、可靠性和可持续性的电力来源。

　　PERC电池（以下简称“P型电池”）的转换效率已经接近理论极限值，N型电池技术将迎来新的发展机遇，目前N型电池技术主要有TOPcon、HJT（异质结）及BC三种。

　　根据ISFH（2019）报告分析，以TOPcon和HJT为代表的N型电池理论极限效率远高于P型电池，信达证券认为随着时间的推移和技术的逐渐成熟，N型电池有望实现更高的量产电池效率，成为新一代主流电池技术。

　　据和讯网了解，光伏行业内主要组件公司均在2023年大规模向N型技术路线转型，并迅速扩大产能。其中晶科能源、天合光能、通威股份(600438)、晶澳科技等公司专注于TOPcon路线的扩产，而东方日升(300118)、润阳光能等公司也将深入HJT领域扩产，而以隆基绿能、爱旭股份为代表的公司则在BC电池路线上扩产。

　　钙钛矿电池是光伏行业第三代薄膜电池的代表，与晶硅电池相比，在理论效率、工艺、成本三方面具有优势。

　　最终，谁会成为光伏电池的终极技术呢？

　　隆众资讯光伏产业链分析师方文正认为，随着前沿技术的不断拓展，P型电池技术会逐渐被淘汰，N型电池技术可能未来会是一个趋势。“再长远一点看的话，光伏电池技术一直都在不断地变化，例如钙钛矿已经摆脱了硅材料，不再是硅基发电了。未来，光伏电池技术的发展到底是用硅，还是不用硅，目前还不清楚。”

　　TOPCon与HJT之争

　　从2022年开始，光伏电池技术从P型电池向N型电池过渡，其中，N型电池的TOPcon和HJT作为两大热门技术路线，不仅引发了业内关注，形成了两大阵营，同时也正在对光伏产业链的上下游产生一系列影响。

　　资料显示，太阳能(000591)晶硅电池按照硅片性质分为P型电池和N型电池，二者的区别在于原材料硅片和电池制备技术不同，但电池发电原理无本质差异，都是依据PN结进行光生载流子分离。在P型半导体材料上扩散磷元素，形成n+/p型结构的太阳电池即为P型电池片；在N型半导体材料上注入硼元素，形成p+/n型结构的太阳电池即为N型电池片。

　　另外，P型电池原材料为P型硅片，主要制备技术有传统的Al-BSF（铝背场）和近年来兴起的PERC技术，N型电池原材料为N型硅片，主要制备技术包括TOPCon、HJT、PERT/PERL、IBC等。

　　由于P型PERC电池的理论转换效率极限为24.5%，导致该种电池技术很难再有大幅度的提升，而N型电池具有转化效率高、光致衰减低、温度系数低等优势，因此已经逐渐成为接棒P型成为新一代电池技术主流。尤其是进入2022年，光伏电池片的技术迭代正式迎来了新的时代，TOPCon、HJT等转换效率更高的电池技术从实验室开始迈向产业链。

　　资料显示，TOPCon是一种基于选择性载流子原理的隧穿氧化层钝化接触（Tunnel Oxide Passivated Contact）太阳能电池技术，是N型硅衬底电池。TOPCon电池的概念由德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所（Fraunhofer-ISE）于2013年提出。

　　目前，TOPCon技术是继PERC技术之后市场占有率快速增长的技术。2022年被称为N型电池技术量产的“元年”，在这样的供需格局下，2022年 TOPCon电池出货量接近20GW。

　　国内光伏企业中热衷于TOPCon电池技术的包括晶科能源、中来股份(300393)、天合光能等公司。其中，中来股份是最早布局TOPCon的企业之一，而晶科能源是TOPCon最早将实现GW级出货的企业。

　　作为N型 TOPCon 技术的行业领军者，晶科能源目前拥有全球最大的N型产能，效率及成本较同业拥有明显优势，N型产品已成为公司出货主力。

　　截至2023年6月末，晶科能源已投产N型TOPCon电池产能约55GW，N型TOPCon电池大规模量产效率已达25.5%，良率与PERC电池基本持平，182mm72版型N型TOPCon组件主流出货功率已达575~580w。

　　晶科能源董事长李仙德表示，当前公司主导的N型TOPCon技术的先进性和经济性已受到市场充分认可，产能今年供应较需求仍较为稀缺，终端产品处于供不应求的状态。未来的竞争优势会向具备全球化销售和运营能力、一体化生产成本优势并把握前沿技术的企业集中。“目前公司扩产计划聚焦N型技术，年底电池量产效率目标25.8%，未来将在有效降本的基础上，进一步巩固公司N型龙头地位，为公司业绩的长期持续增长形成有力的支撑。”

　　天合光能2023年半年报指出，公司的“N型i-TOPCon电池片产能将达到40GW。在 N型先进高效电池片产能和新建N型拉晶切片产能的双轮驱动下，公司的行业领先地位将巩固并加强，产品竞争力及盈利能力也将进一步提升。”

　　2023年5月，天合光能面向全球发布新一代N型i-TOPCon先进技术。通过选择性发射极、背平面微结构反射器、高掺杂低复合 TOPCon结构等技术的应用，能够显著提升电池转化效率。

　　天合光能董事长高纪凡表示，公司当前选择TOPCon作为量产技术路线是经过充分考虑的。“目前公司210 N型i-TOPCon最高量产线电池平均效率已达到25.8%，并率先实现TOPCon组件量产功率突破700W，且至今保持着TOPCon组件24.24%的窗口效率世界纪录，产品竞争力行业领先。此外，由于TOPCon和PERC技术路线设备兼容性较高，公司PERC产线未来可以升级为TOPCon产线。无论未来光伏电池技术如何演进，公司都有信心保持在行业内的领先地位。”

　　而对于东方日升来说，HJT是该公司的主要电池技术路线。相对于传统硅太阳电池同质结的结构，HJT电池的结两边采用不同的半导体材料，通常指晶体硅基体与非晶硅薄膜的组合。这种电池具备优异的表面钝化，电池具有较高的开路电压。

　　目前，东方日升已建或在建的异质结电池相关产能包括“位于宁海的‘浙江宁海5GW N型超低碳高效异质结电池片与10GW高效太阳能组件项目’、位于江苏金坛的‘4GW高效太阳能电池片和6GW高效太阳能电池组件项目’。公司位于江苏金坛的相关异质结量产产能处于爬坡过程当中。”

　　在2023年半年报中，东方日升表示，公司依托异质结电池技术推出超低碳210 HJT伏曦系列产品。

　　东方日升董事长林海峰表示，公司在异质结领域有较深厚的技术储备。公司新推出的超低碳210 HJT伏曦组件产品，在工艺上采用了独特的低温双面钝化接触、无主栅电池技术、多主栅组件技术、双面微晶技术；在材料上采用了210半片薄硅片、低银含浆料、钢边框等材料。“在拥有高功率和高转换效率的同时，伏曦系列产品使用的无主栅电池技术、多主栅组件技术、薄硅片、低银含浆料等降本手段控制其成本与传统PERC产品处于同一水平，使该产品的度电成本有着较大的优势。”

　　同时，林海峰表示，异质结作为先进的光伏电池组件技术，目前客户接受度较高，公司位于江苏金坛的“4GW高效太阳能电池片和6GW 高效太阳能电池组件项目”相关异质结量产产能处于爬坡过程当中。“根据中试线的相关数据反馈，异质结电池平均效率达25.2%以上，良品率达98.5%。”

　　隆基“押宝”BC电池技术

　　BC与TOPcon/HJT不同，属于平台型技术，可以在传统PERC上升级，也可以应用于TOPCon、HJT等技术。BC技术工艺难度较大，量产调试及成本控制壁垒相对较高，在行业范围较大规模铺开还需要一定时间。长期看，BC技术可与TOPCon及HJT电池进一步结合成TBC和HBC电池，各种技术路线或殊途同归于BC叠层电池。

　　在2023年半年度业绩交流会上，隆基绿能董事长钟宝申明确表示，BC电池将成为未来5-6年光伏主要技术路线，BC将成为公司后续扩产的主要方向，此次表态一定程度上打消了市场此前对于背接触电池工艺复杂、量产难度高的顾虑。

　　公开信息显示，隆基绿能推出的BC技术路线是HPBC（高效复合钝化背接触技术），主要有两档主流功率产品――580W和590W（182版型）。预计到2024年年底，公司将会推出HPBC的PRO（专业）版本，其性能将会进一步提升。

　　2023年上半年，隆基绿能的研发投入34.20亿元，占营收比重达5.29%，在BC技术上已具备多项专利，从电池到封装环节共有超100项专利。公司的HPB产品正面无栅线，发电性能优良，单瓦发电量能够高出TOPCon约2%-3%。上半年，公司的HPBC电池技术已进入量产阶段，预计30GW HPBC电池项目将在2023年年底全面达产，2024年有望推出性能进一步提升的HPBPRO版本。公司经过进行高强度的技术研发和审慎的论证，差异化地押注了具备更长生命周期的新电池技术路线，“未来随着BC电池产品规模扩张，公司有望在多个应用场景具备更强的竞争实力，进一步提升市场份额。”

　　2023年9月，隆基绿能与森特股份(603098)发布全新一代BIPV产品―隆顶4.0，隆顶4.0是全球首款搭载BC电池的工商业屋面系统，通过公司的技术革新，大幅提升了产品性能。

　　9月19日，隆基绿能宣布，公司拟投资近40亿元建设铜川年产12GW高效单晶电池项目，项目将采用HPBCpro电池技术，预计2024年11月开始逐步投产，2025年11月达产。

　　作为目前主流TOPCon电池的率先量产者，晶科能源在近段时间以来多次旗帜鲜明地表达不看好BC电池路线。9月11日，晶科能源表示，当前BC电池技术成熟度仍有待提高，一体化成本和经济性与TOPCon还存在较大差距。

　　在钟宝申宣布“未来5-6年，BC（背接触）电池会是晶硅电池的绝对主流”之后，爱旭股份董事长陈刚在媒体线上群访时表示“爱旭所选择的ABC技术路线在未来5-8年会保持技术领先”。

　　据悉，爱旭股份的ABC电池可交付的组件功率瓦数为182尺寸的72版型610W，54版型2平方米的在450~455W可以大规模批量交付，每一年在此基础上增加10~20W。

　　陈刚告诉投资者，公司计划ABC电池及组件成本于明年中期与TOPCon打平，明年年底前与PERC打平。

　　据悉，BC电池本质上是因为产品正面没有栅线，不管太阳光从任何角度入射，都不会存在栅线反射的情况，导致发电效益大幅提升，但从工艺上来说，这种方式也大大增加了制造难度。

　　区别于传统的电池结构，IBC电池的正负极电极均位于电池片的背面，消除了传统太阳能电池中栅线电极的遮光损失，可以最大限度地利用入射光；同时IBC电池具备较强的兼容性，可以与P型或N型电池进行叠加，实现转换效率上的进一步提升。“我们认为，在IBC扩产节奏提速+效率持续突破背景下，BC电池有望在市场快速获得优势，相关设备及辅材有望受益。”

　　和讯网在采访中了解到，从光电转换效率来看，目前BC电池与TOPCon电池相差并不大。隆基绿能的HPBC产品量产效率已经突破25%，爱旭股份的ABC电池平均量产效率在26.5%左右。

　　晶科能源TOPCon电池实验室最高效率26.4%，大规模量产平均效率超过25.5%，通过导入激光SE平台，预计至2023年年底TOPCon电池量产平均效率将提升至25.8%。

　　对BC电池与TOPCon电池的成本比较，似乎也很难找到太大的差异化。

　　太平洋(601099)证券认为，从平均量产转化效率表现来看，爱旭股份、隆基绿能、Maxeon的BC产品表现更好，但由于技术工艺更为复杂，良率低于TOPCon和HJT。从银浆用量来看，目前HJT＞TOPCon＞PERC，爱旭股份的ABC实现无银化，可以显著降低电池非硅中的浆料成本。

　　陈刚在接受媒体采访时表示，在P型时代，有多晶、有单晶、有PERC；N型时代也是一样，有基础技术，再往上面升级一定是BC技术，这是个技术迭代的过程。

　　钙钛矿会不会是终极技术

　　根据《中国光伏产业发展路线图（2022-2023 年）》数据统计，2022年PERC电池市场占比下降至88%，N型电池合计占比达到约9.1%（其中N型TOPCon电池市场占比约8.3%、异质结电池市场占比约0.6%、BC电池市场占比约0.2%）。

　　与PERC、N型TOPCon、HJT、BC等晶硅材料电池不同的是，光伏产业又迎来了新一种薄膜电池技术――钙钛矿电池技术。

　　太阳能电池的发展在经历了第一代晶硅电池和第二代薄膜电池之后，如今已来到了第三代新型薄膜电池时代，其中以钙钛矿电池为代表。钙钛矿电池是发展迅速的第三代太阳能电池，在电池理论转换效率和发电能力方面皆高于主流晶硅材料电池，钙钛矿电池的材料体系十分丰富，也可以用作叠层电池以更大程度的利用太阳光谱能量，达到40%以上的转换效率。

　　国海证券(000750)认为，钙钛矿电池具有很高的产业化潜力，一方面高电池转换效率和高发电量增益是推动光伏发电系统的度电成本LCOE降低的核心因素，另一方面钙钛矿电池在生产端原材料十分易得，获取成本低廉，同时其制造环节少、工艺简短、能耗低，因此未来在综合成本经济性上有望超越晶硅电池。当前钙钛矿电池的使用寿命还受限于稳定性，大面积制造后也存在远低于理想效率的问题，不过目前有诸多手段正处于研究进程中，有望解决这两大问题。此外，BIPV等新兴运用场景也有利于发挥钙钛矿电池外观丰富的优势并规避稳定性等问题，有望成为其产业化的桥梁。

　　目前、国内的宝馨科技(002514)、协鑫光电、纤纳光电、极电光能等新兴钙钛矿电池企业近年来发展迅速，凭借良好的研发团队实力在电池转化效率方面屡创世界纪录，多种类型的产品已经在量产过程中，也已经有商业化的应用出现。

　　国海证券认为，在资本加持下，光伏行业内已有数条百兆瓦级钙钛矿电池产线建立，随技术持续进步和验证，GW级产线也有望在接下来几年时间里放量。“隆基、晶科、通威等传统晶硅电池企业也在积极布局钙钛矿技术，以叠层电池为主要方向，为下一次产品的重大迭代升级做准备。”

　　2023年4月，中国可再生能源学会光伏专委会召开《第十八届中国可再生能源学术大会》发布了《2022年太阳能电池中国最高效率结果》，其中隆基绿能报送的“29.55%的钙钛矿/晶体硅两端叠层太阳电池效率”被中国可再生能源学会光伏专委会推选为2022年太阳能电池中国最高效率（Ver.6）。

　　为了进一步提升钙钛矿电池的光吸收能力和能量转化效率，钙钛矿叠层太阳能电池开始引起研究者的注意，钙钛矿电池效率的持续提升让钙钛矿叠层太阳电池成为未来最具潜力替代传统无机半导体太阳能电池的新型光伏技术。

　　以宝馨科技为例，挂钩式在下一代电池新技术上已经前瞻性布局钙钛矿/异质结叠层电池，公司与张春福、朱卫东教授团队以及大禹实业合资成立了西安宝馨光能科技有限公司，进行钙钛矿/异质结叠层电池研究和产业化推进，目前公司团队的钙钛矿/异质结叠层电池实验室自测效率已超30%。

　　在接受机构调研时，宝馨科技相关负责人表示，钙钛矿技术作为光伏产业下一代核心技术，具有很高的战略发展及技术储备价值。其中钙钛矿薄膜电池当前的应用领域是对晶硅电池很好的补充，如BIPV、汽车顶棚等。而钙钛矿叠层电池则是良好的结合了钙钛矿和晶硅电池的优势，是对应晶硅电池市场的下一代主流方向。同时钙钛矿与异质结在结构上天然适配，生产工艺优化路径相似，工艺温度相近，可以进一步提升光伏电池的光电转化效率的同时拥有较好的稳定性，相对较快的实现光伏电池的产业升级。“因此，我们认为异质结/钙钛矿叠层电池技术将获得更好的市场发展前景。”

　　2023年10月，明阳智能(601615)全资子公司广东明阳薄膜科技有限公司研制的钙钛矿薄膜电池（反式结构）转换效率达到25.11%，再次刷新了明阳钙钛矿薄膜电池效率的新纪录，达到世界领先水平。

　　开源证券研报指出，钙钛矿电池包括纯钙钛矿电池和钙钛矿叠层电池两种路线，钙钛矿可以和晶硅电池或薄膜电池进行叠层以提高效率，其中较为理想的是和异质结电池进行叠层。钙钛矿电池可以吸收太阳光中短波长的部分，异质结电池可以吸收长波长的部分，组合在一起可以提高电池效率。

　　东吴证券(601555)研报也指出，晶硅电池工艺成熟，作为底电池较为稳定，相比其他类型叠层具备潜在的低制造成本； HJT（异质结）由于具备良好的非晶硅钝化层、对称结构以及透明导电氧化物（TCO），与钙钛矿层最为适配。

　　无论从效率、成本上，钙钛矿叠层电池都远优于当前的晶硅电池，而在寿命和衰减指标上来看与晶硅电池保持一致。

　　但是，钙钛矿技术仍待解决的问题有钙钛矿材料与硅基光伏电池的叠层工艺，钙钛矿材料寿命及稳定性，量产化生产设备、产品效率、面积、衰减率等。

　　总体来看，TOPCon可以在PERC基础上升级，BC技术部分兼容PERC，而HJT无法从PERC产线上升级，但是它应该是晶硅电池的下一代技术；在薄膜电池领域，钙钛矿叠层电池技术将是未来的主流技术，是否会成为终极技术尚且难说。

　　民生证券认为，光伏行业尤其电池环节是技术、资金双密集型的行业，整体技术迭代速度较快，目前N型技术路线的太阳能电池尚未实现大规模产业化，如果产业化进度不及预期将影响各公司经营业绩。

　　“目前的转换效率才30%-40%，最多也就40%，未来，我觉得可能会达到70%-80%。但是，到那个时候会不会用到硅，或者说是在硅的基础上继续提升，暂时很难判断。”方文正认为，光伏电池的终极技术目前还没有出现，还会有更新的技术出来。