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PERC+/TOPCon电池技术接力在即

PERC+是一个统称,指的是在当前PERC电池片工艺的基础上进行的一些延伸与叠加,可以最大化的继承PERC产线的设备与积累的工艺经验,进一步的提升电池片的转换效率;TOPCon本质上也是一种PERC+技术,具有比PERC更高的理论转换效率,可在现有PERC产线上进行升级改造,通过增添LPCVD、硼扩等设备即可实现转换效率的较大提升。

PERC+技术将继续推动PERC转换效率提升。根据《2020年中国光伏技术发展报告》,还有悬浮主栅技术、背抛光技术、焊带改进、光注入或者电注入再生技术等,以及还在试验中的众多技术,可继续提高PERC路线的转换效率。

TOPCon属于PERC+中较有前景的技术,可能将扛起PERC+的大旗。TOPCon即为隧穿氧化层钝化接触技术(Tunnel Oxide Passivated Contact),是一种既可满足良好的表面钝化要求,又无需开孔即可传输电流的太阳电池技术,具有转换效率较高、工艺设备与PERC兼容性高等优点,实验室的最高效率是由德国Fraunhofer太阳能研究院在2017年创造的25.8%,高于异质结电池。根据CPIA,2019年TOPCon的转换效率比PERC高约0.4%,2020年预计差距将拉大到0.6%。

TOPCon可在PERC产线上进行升级,继承PERC的工艺积累,延长存量PERC产能的生命周期。TOPCon是在PERC结构的基础上增加了一层超薄隧穿氧化硅和磷掺杂本征多晶硅,根据《TOPCon与HJT电池的量产前景分析》,TOPCon工艺首先是将PERC的磷扩改为硼扩,氧化硅层及磷掺杂非晶硅层的沉积目前有3条主要的工艺路线(在PERC上基础上增加,图中黄色部分):

(1)本征+磷扩:氧化硅层钝化及沉积多晶硅层(LPCVD设备)→磷扩散(扩散炉) →刻蚀(刻蚀设备),增加设备:LPCVD、扩散炉、刻蚀设备;

(2)本征直掺:氧化硅层钝化及沉积多晶硅层(LPCVD设备)→磷离子注入(离子注入机)→退火(退火炉)→刻蚀(刻蚀设备),增加设备:LPCVD、离子注入机、退火炉、刻蚀设备;

(3)PECVD路线:氧化硅层钝化及沉积多晶硅层(PECVD设备)→退火(退火炉),增加设备:PECVD、退火炉。

行业已公布TOPCon扩产规模约13GW。通过统计各公司的公告以及网络信息,目前已经宣布的TOPCon扩产规模12.8GW,其中比较大的有天合光能的高邮5GW项目以及金寨嘉悦新能源二期5GW项目。另外,头部厂商最新的PERC产能大多预留了TOPCon的升级空间,以电池片龙头通威股份为例,眉山二期、金堂一期均预留了TOPCon的升级空间,表明头部厂商也认为TOPCon是一个有前景的方向。

PERC电池技术接近转换效率极限,PERC+/TOPCon电池技术接力在即。PERC电池经过多年的产业化发展,其转换效率已经接近23%的理论效率,进一步提升的空间有限,各大电池片厂商及设备厂商均积极探索行的电池片技术路径。

PERC+/TOPCon可在PERC基础上进一步提升转换效率,随着PERC效率提升的减缓以及PERC+/TOPCon技术的不断改进,预计PERC+/TOPCon与常规PERC之间的转换效率差距将进一步拉大。

2020年12月,中来宣布生产的TOPCon电池量产平均效率可以达到24.5%,仅仅隔1个月,2021年1月,晶科能源宣布其大面积N型单晶硅单结TOPCon电池效率达到24.9%,TOPCon的性价比已经在逐渐显现,有望看到大规模的投入。

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