根据晶硅太阳能电池的工作原理，要实现高转换效率(η=FF*Voc*Jsc/Pin)需要高的填充因子(FF)、开路电压(Voc)和短路电流密度(Jsc)。目前产业化主要是通过增大光生电流如IBC、HBC电池(增加光照面积，提高Jsc) ，以及提高少子寿命如异质结、TOPCon(优化钝化性能，提高Voc)实现。
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主要新型高效电池介绍
异质结电池(Heterojunction，HJT)：由两种不同的材料组成，即在晶硅和非晶硅薄膜之间形成PN结，因此它兼具晶硅电池优异的光吸收性能和薄膜电池的钝化性能。具体是在N型晶体硅片正反两面依次沉积厚度为5-10nm的本征和掺杂的非晶硅薄膜，以及透明导电氧化物(Transparent Conductive Oxide，TCO)薄膜，从上到下依次形成了TCO-N-i-N-i-P-TCO的对称结构。
隧穿氧化钝化接触电池(Tunnel Oxide Passivated Contact，TOPCon)：前表面与N-PERT电池没有本质区别，主要区别在于采用超薄二氧化硅(SiO2)隧道层和掺杂非晶硅钝化背面。其中SiO2厚度1-2nm，可使多子隧穿通过同时阻挡少子复合；掺杂的非晶硅厚度20-200nm，经过退火工艺使非晶硅重新结晶为多晶硅，可同时加强钝化效果，避免了在钝化膜上激光开槽，能有效减少少子复合，提高电池的开路电压和填充因子，进而提高电池效率。
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交叉背接触或全背电极接触电池(Interdigitated Back Contact，IBC)：前表面是N+的前场区FSF和SiNx减反层，背表面为交叉排列的P区和N区，正面无金属栅线电极遮挡，因此可以更高的短路电流。IBC电池工艺的难点是背面交叉分布的P区和N区，以及背部金属电极的制作。
异质结背接触电池(Heterojunction Back Contact，HBC)：将HJT非晶硅薄膜技术应用于IBC电池结构，可同时获得高的短路电流和开路电压。2016年、2017年日本Kaneka公司研发的HBC电池分别创下26.33%和26.63%的转化效率世界纪录。该电池正面无金属电极遮挡，背部P、N区呈现交叉排列，本征非晶硅薄膜(i:a-Si)作为双面钝化层，具有优异的钝化效果。
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双/多结叠层电池(Tandem / Multi-junction)：将带隙不同的两个或多个子电池按带隙大小依次串联在一起.当太阳光入射时,高能量光子先被带隙大的子电池吸收,随后低能量光子再被带隙较窄的子电池吸收，既增加了对低能量端光谱的吸收率，又降低了高能量光子的能量损失，可以显著提高电池效率。PERC、HJT等均为单结电池，理论极限效率仅为29.43%，而由钙钛矿(Perovskite)和晶体硅构成的双结叠层电池理论效率最高可提高到43%，是未来太阳能电池效率大幅提升的重要技术路线。
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根据ISFH的测算，PERC、HJT、TOPCon电池的理论极限效率分别为24.5%、27.5%、 28.7%，其中TOPCon十分接近单结电池的极限效率29.43%。目前PERC、HJT、TOPCon电池的最高效率纪录依次为24.06%(隆基)、25.11%(汉能)、25.70%(Fraunhofor)，平均量产效率依次为22.5%、23.7%、23.5%左右，其中HJT和TOPCon效率均处于起步阶段，未来具有非常大的提升空间。
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新型高效电池量产工艺比较
目前实现小规模量产(>1GW)的新型高效电池主要包括TOPCon、 HJT和IBC三种， HBC、叠层电池暂时还处于实验室研发阶段。
从生产工艺来看，IBC电池工艺最难最复杂，TOPCon次之，HJT电池工艺最简单、步骤最少(核心工艺仅4步)。从生产设备来看，TOPCon电池兼容性最高，可从PERC/PERT产线升级，IBC次之，HJT电池完全不兼容现有设备，需要新建产线。
1) TOPCon电池采用N型硅片，需要在PERC产线上增加硼扩设备，背面的SiO2隧穿层和掺杂多晶硅层，分别采用原位热氧和原位掺杂的方式在LPCVD(低压化学气相沉积)中沉积，因此还需要在PERC产线上增加LPCVD和湿法刻蚀设备。
2) HJT电池由于采用晶硅/非晶硅异质结结构(PN结由不同材料构成)，最高工艺温度不能超过非晶硅薄膜形成温度(<200℃)，因此在后续采用低温固化工艺替代高温烧结。低温工艺对设备、工艺、材料和洁净度提出更高的要求(高温工艺可吸除杂质)，因此需要重新新建产线，且相关设备投资成本较高，是PERC的2~4倍。但是HJT电池天然的对称结构有利于自动化生产，减少生产步骤，更适合大规模生产。
3) IBC电池需要在背面制成交叉分布的P区和N区，增加了制作掩膜和激光开槽两道工序，同时由于掺杂区面积较小，采用PERC工艺中的热扩散炉不易控制精度，需要使用半导体生产中的离子注入工艺，提高了生产的技术门槛和成本。
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新型高效电池经济性分析
在目前可量产的新型高效电池中，HJT电池的设备投资成本最高，约为5~10亿元/GW，而PERC仅需2.5~3亿元/GW，HJT电池设备成本为PERC投资成本的2~4倍。
TOPCon电池与PERC产线兼容度高，可从PERC产线改造升级，改造成本为0.5~1亿元/GW左右，新建产线设备投资成本约3~3.2亿元/GW，较PERC高20%~30%左右，是目前初始投资成本最低的N型高效电池之一。
根据PVInfoLink估计，目前异质结和TOPCon成本接近PERC的两倍，毛利率显著低于PERC电池。一方面是因为前期设备主要依赖进口，国产设备导入后，初始投资成本有望下降30%~50%左右；另一方面是因为现在新技术产线大多为中试线，无论设备还是耗材均未形成规模优势。随着更多资本进入，有望加快浆料、靶材等耗材的国产化进程，同时提高单线产能，进一步降低生产成本。
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