光伏电池与组件技术趋势展望

一、过去十年光伏技术迭代回顾

2015-2024，是光伏行业快速发展的10年，光伏技术发展也日新月异，总体上出现了如下几次重要的技术选代一

1.单晶替代多晶: 2019年基本完成

2.PERC替代铝背场电池:2019年基本完成

3.双面组件取代单面组件(地面项目):2020年基本完成

4.182,210为主导的大尺寸替代 158.75,166等上一代中小尺寸:2021年基本完成

5. n型替代p型: 以TOPCon技术为主导的n型于2022年开始大规模量产，2024年底基本完成对p型的替代

二、n-TOPCon,异质结与BC的技术路线之争

2024年起，伴随着n型对p型的选代，n-TOPCon,异质结与BC电池的三种技术路线之争为行业所关注：

n-TOPCon主要厂家:晶科、晶澳、天合、通威、正泰、阿特斯、中来

异质结路线主要厂家: 华晟、东方日升、浙江润海、国晟世安、金刚光伏、恒羲光伏、传古科技

BC技术路线主要厂家:隆基、爱旭

TOPCon的优势与挑战

TOPCon占得先机，截止目前占有70%以上市场份额，3年内绝对主流地位难以动。

优势:

1.成本为目前三种路线中最低;

2、成熟稳定，设备、工艺、产品成熟度均为最高；

3、2023年底普及激光辅助烧结工艺，效率提升明显，缩小了与异质结效率的差距，单玻产品规模量产

挑战:

1、趋于成熟，技术基本定型，未来进一步提效的空间受限(半片边缘钝化有望普及，但局部多晶硅钝化,Finger Poly工艺难度大)

2、工序越来越多，对产品的性能形成挑战

3、高温工艺，碳排放值高

4、UVID的潜在风险有待继续验证

异质结的紧迫感与潜力

异质结目前出货量远低于TOPCon，2023-2024年间在效率上被TOPCon追紧，但异质结后续发展潜力依旧很大。

异质结的短期的提升方向:

1. 降低与TOPCon的成本差异，主要从材料、工艺(银包铜、0BB)、设备等方面着手

2. 伴随着银包铜+0BB+光转膜技术普及，持续提升产品可靠性

异质结的潜力:

1、未来进一步提效的空间较大-微晶工艺继续优化、靶材改进、浆料优化、铜电镀等

2、结合颗粒硅投料比例提升与CCZ拉晶工艺(由于异质结电池对硅片氧含量敏感度低CCZ技术目前更适合异质结)，继续降低成本、减少碳排放

3、高双面率特性，在未来电价机制下采用垂直安装的应用场景潜力大

4、异质结结构(TCO层结构为异质结独有)和钙钛矿做叠层具有天然优势

5、专利风险较低

BC电池的追赶与机遇

2024年由于BC的崛起，之前的TOPCon与异质结二元之争演变成三种技术路线的三国演义。

BC电池的优势:

1. 电池效率更高，TBC正面效率相对TOPCon可高出0.4%-0.5%，HBC相对异质结高出0.3%左右；

2. 更加美观，在分布式和BIPV上有外观明显优势;

3. 由于每块电池都可以实现反向偏置(类似旁路二极管的功能)，在阴影遮挡的情况下，组件的发电优势明显。

BC电池的挑战与提升方向:

1、 双面率相对低(已从之前的60%提升到70%以上)，需要进一步提升双面率以提升在地面电站上的竞争力；

2、 相对TOPCon成本更高，需要在全环节优化实现进一步降本

3、 产品可靠性与发电性能的长期数据缺少，需要各场景持续验证；

4、 背面一字焊接技术是否需要继续优化；

5、 TBC之后，与异质结结合的效率更高的HBC是未来方向。

TOPCon，异质结与BC的发电性能对比分析

1、半年以来，各种发电量实证对比充斥媒体:TOPCon比BC发电量高出x%，异质结比BC发电量高出y%异质结比TOPCon发电量高出z%,BC比TOPCon发电量高出k%,TOPCon比异质结发电量高出n%。

2、实证电站的数据在一定程度上能体现出不同组件的发电性能差异，但也仅供参考。

3、影响不同组件户外实际发电表现的因素有很多，如何选取组件、组件初始功率测试是否精准、系统硬件如何配置、安装的方式和场地情况等因素都对最终的发电性能数据有着很大的影响。

4、用不同的标准选取组件、对系统的边界条件进行不同的设置都可以得到结果差异很大的数据。

5、不能通过一个实证结果简单地概括不同组件的发电性能差异，而是要针对具体的情况进行具体分析。

影响组件发电性能的主要参数有:

组件的工作温度、组件的温度系数、双面组件的背面率、组件在不同辐照度下的性能(弱光性)组件在光线不同入射角度下的发电性能(IAM)、组件在局部阴影遮挡下的输出特性、组件的光谱响应特性等；

结合以上参数从理论上分析:

组件综合单瓦发电性能大体关系为- 异质结高出TOPCon1.5-2.5%(主要因为温度系数和双面率的差异)；

异质结或者TOPCon优于类似结构的TBC或者HBC组件1-2%(主要因为双面率和弱光性的差异)。

三、组件封装技术趋势

2015-2024，10年间光伏组件经历的主要技术变革

1、主栅数量变化:2BB-3BB-4BB-5BB-MBB,MBB-SMBB,SMBB-0BB1.

2、半片电池成为标配:2018年起，半年切割在行业里大规模量产，2019年成为标配，整片电池封装组件基本消失;

3、双玻、双面双玻大规模量产: 双面电池带动了双玻的大规模量产，从2018年起，双玻逐渐成为地面电站主流，尽管还有部分双面组3件采用透明背板封装，但双玻的地位目前难以撼动

4、电池间距的变化:常规间距-小间距-零间距-负间距，目前小间距依旧是行业主流4.

5、柔性封装:柔性组件开始在一些细分市场得到应用，但目前仍然属于小众产品

未来组件封装的技术趋势:

总体看来，组件封装短期内难以发生大的变革，0BB会成为各类电池组件封装技术的主流方案。

其他几点变化尚待观察:

1、光转膜是否会在异质结外的电池上大规模应用?

2、BC组件的封装方式是否会出现新的变化?

3、半片切割方案是否有可能被替代，以降低CTM损失?

4、零间距或者负间距能否替代小间距成为主流?

5、柔性组件应用场景是否会大量增加?

四、下一代电池技术展望

钙钛矿 ：

现状:单结钙钛矿大尺寸(0.7-1.2平)效率为16-17%左右；

面临的主要问题: 大面积下效率下降和稳定性不佳，相对品硅的成本优势几平彻底消失；

预测:单纯的钙钛矿结构大规模产业化需要的时间依旧漫长，目前难以给出时间节点。

钙钛矿+晶硅叠层：

理论上可行，量产效率>30%，可靠性有待验证；

串联结构导致的户外光谱失配是个难题；

预测:大规模量产至少还需要5年以上，晶硅异质结与钙钛矿叠层具有结构上的优势。

Singiet Fission技术:

参照UNSW对外报告，用特殊的表面材料将处于高频率短波段的一个光子转换成中长波段的一对光子，转换后的一对光子再作用到晶硅上，这样电池的内量子效率(EQE)得到显著提高，从而大幅提升转换效率。基于理论模型，该结构的电池能轻松达到30%以上的转换效率。预测:处于理论模型阶段，从研发到中试的周期漫长，小规模产业化至少8-10年。

总体展望:

1、若2028年底，钙钛矿+晶硅叠层技术不能产业化，则光伏电池可能会面临史无前例的效率停滞期；

2、效率停滞期的时间可能为2-3年，停滞期内BC电池(尤其HBC)因为效率优势，有希望继续提升市场份额；

3、若出现效率停滞期，开拓新的应用场景、提升系统效率、降低碳排放指标等工作同样意义重大；

4、长期看来，未来的效率一定会突破30%，最有可能率先产业化的是钙钛矿+晶硅叠层。

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