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10月15日，中來股份對外宣布其最新研發成果，基于新一代隧穿氧化層和無繞鍍原位摻雜非晶硅沉積的鈍化接觸技術制造的J-TOPCon 2.0電池，其量產平均效率可以實現24%以上，良率達到95%以上。此次新技術發布，再次引發TopCon、HIT的未來路線之爭。
光伏行業是技術驅動型產業，每一項重大技術的突破，都會帶來了成本的大幅下降。在電池領域，隨著主流PERC電池轉換效率提升越來越困難，關于后PERC時代的技術發展，這兩年被越來越多的討論和關注，被討論最多，也在業內基本達成共識的，就是HIT和TOPCon技術。
兼具晶硅與薄膜優勢 HIT有前景
所謂HIT電池，又被稱為HJT、HDT、或SHJ電池，中文全稱為“晶體硅異質結太陽能電池”，簡稱為“異質結電池”。
嚴格意義來說，HIT不能算是新技術。早在1990年，日本三洋公司已經注冊專利并研發，2015年，隨著三洋公司專利保護到期，HIT電池技術開始全面推廣。
相較于傳統的太陽能電池而言，HIT電池創新性的采用了單晶硅襯底和非晶硅薄膜異質結的結構，其在晶體硅上沉積非晶硅薄膜的做法，讓HIT電池兼具了晶體硅電池與薄膜電池的優勢。 由于結合了薄膜太陽能電池低溫制造的特點，不僅在技術上節約能源，還能更好的控制禁帶寬度和厚度，避免硅襯底在高溫中退化。
此外，HIT電池無光致衰減，電池薄，允許采用廉價襯底，是非常好的雙面電池，雙面率90%以上，最高可達96%。相比目前主流的單晶PERC高效電池技術平均23％左右的轉換效率，HIT電池有極大的轉換效率優勢。據了解，異質結電池當前量產平均效率普遍在23％以上，產線最高效率可達到24％，而未來有望達到25％。
“異質結電池代表著光伏行業的未來發展趨勢，有著足夠的發展空間。此前沒能大規模推廣，主要是進口生產設備太貴。”江蘇愛康能源研究院技術總監易治凱透露，目前異質結的生產設備已經可以實現部分國產化替代，隨著生產成本的大幅下降，特別是平價上網時代的來臨，異質結電池在效率提升方面的巨大優勢將讓它逐漸成為市場主流產品。
“與PERC相比，我個人認為異質結技術更好，因為它只需要四道生產工序。對于生產企業來說，工序越少，成本越低。”賽拉弗光伏系統有限公司總裁李綱SNEC期間接受世紀新能源記者采訪時表示，以前進口一套200MW的異質結生產線，價格至少在4、5個億，現在有了國產設備替代，1套1GW左右的生產線，成本大約在1個億左右。
設備、銀漿兩道坎 HIT量產難
“雖然設備實現了國產化替代，但穩定性和可靠性能否經受得住考驗，現在還有待觀察。”李綱表示，異質結電池對結構、成分更加敏感，如果要想在主戰場上競爭，必須要兼容超大超薄。 “異質結電池是在晶硅的基礎上做薄膜工藝，鍍膜工藝，尺寸越大，均勻性越難控制。半導體從8寸漲到12寸，180、210尺寸的出現，對鍍膜工藝是一個巨大的考驗。”
除了設備成本，制約HIT電池推廣的另一個最主要因素，是銀漿成本。HIT電池需要更多銀漿，而且是價格更貴的低溫銀漿，根據2019年光伏產業發展路線圖的統計數據，P型電池銀漿消耗量約114.7mg/片，這其中還有32mg為背銀；HIT電池雙面都要刷銀漿，消耗量為300mg/片，數量上相差接近三倍。
據安信、華創等研報統計，低溫銀漿主要由京都電子KEM壟斷，售價約達6500-6800元/kg，而高溫銀漿售價為4500-4800，按照2019年的平均值300mg/片來計算，每片電池片的銀漿成本高達1.95元，而PERC電池即使同樣使用KEM的銀漿，每片成本也僅在5毛左右，如果使用國產高溫銀漿這個價格還會更低。
國內替代方面，雖然國內高溫銀漿市場如火如荼，但低溫銀漿方面，目前實現規?；鲐浀膬H晶銀、帝科、聚和等少部分企業可以做到試探性量產，且產能并不充裕，銀包銅技術也不成熟。
盡管HIT電池缺點不少，但從去年起，尤其今年下半年以來，產業資本還是開始加碼這一技術，地方政府也加入這一陣營。據世紀新能源網粗略統計，目前國內布局異質結技術的企業已有十余家，包括東方日升、通威、阿特斯、國電投、山煤國際、愛康科技、英發集團、中智、漢能等，規劃總產能已經超過了30GW。
“老玩家”中，晉能的異質結量產平均效率已達23.85%，預計年底可達24.2%，據晉能科技總經理楊立友表示：“目前晉能科技異質結產品的成本是PERC的138%，我們對下降至108%的水平比較有把握，這是比較保守的目標。”
鈞石能源則另辟蹊徑，在今年SNEC展會上極具創意的推出了HDT多晶異質結雙面組件，據稱，其電池的轉換效率高達23.5%，成本卻比PERC低了10%。
“新玩家”中，東方日升是前十組件出貨商中第一個對異質結組件進行量產的，在最新的半年報中，東方日升表示其HIT電池最高量產效率已高達24.2%，最高組件效率高達22%以上，首批實現9BB異質結半片低溫焊接封裝工藝，半片異質結組件轉換效率突破21.90%，首年的衰減率不超過2%，30年衰減率不超過16.5%。除此之外，東方日升還提到要將異質結與疊瓦技術相結合，目前已完成前期工作，可快速試產。
另據了解，阿特斯的異質結產能規劃也已經開工，預計2021年一季度出貨；天合光能在半年報中透露其有關異質結的科研進展稱近期即將完成HJT產品的TUV認證，但并未進行產能規劃。
除了組件企業，專業太陽能電池制造商之一的通威HIT電池研發產線也已經于2018年底便已經啟動，2019年6月正式運行，截止至2019年報，HIT電池最高轉換效率已經突破24.6%，但在半年報中未披露有關HIT技術的具體進展。
業內人士表示，異質結電池目前已具備量產的條件，但這需要企業在產能、價格、性能之間做出抉擇。“是先去搶市場，還是努力降成本、提高轉換率，這是不同的發展路徑，也是跟蹤行業發展的關鍵邏輯。”
TOPCon兼容PERC產線 轉換效率高
HIT實現量產難度不小，TopCon要突出重圍同樣面臨很多挑戰。 TOPCon是一種基于選擇性載流子原理的隧穿氧化層鈍化接觸（Tunnel Oxide Passivated Contact）太陽能電池技術，由德國弗勞恩霍夫太陽能系統研究所（Fraunhofer-ISE）于2013年提出。
在晶體硅太陽能電池中，金屬-半導體接觸區域存在嚴重的復合，成為制約晶體硅太陽能電池效率發展的重要因素。隧穿氧化層鈍化金屬接觸結構由一層超薄的隧穿氧化層和摻雜多晶硅層組成，可以顯著降低金屬接觸區域的復合，同時兼具良好的接觸性能，可以極大地提升太陽能電池的效率。
為了評估目前商業化高效電池的效率潛能，如PERC、HIT、鈍化接觸電池等，德國知名太陽能研究所（ISFH）在2019年Silicon PV的報告會上基于載流子選擇性的概念從理論上對不同結構太陽能電池的理論效率極限做了細致的分析，結論是鈍化接觸電池（例如TOPCon電池）具有更加高的效率極限（28.2%~28.7%），高于HIT的27.5%極限效率，同時也遠遠高于PERC電池（24.5%），最接近晶體硅太陽能電池理論極限效率（29.43%）。
TOPCon電池最大程度保留和利用現有傳統P型電池設備制程，只需增加硼擴和薄膜沉積設備，無須背面開孔和對準，極大的簡化了電池生產工藝，量產化困難度低。
中科院電工所研究員王文靜表示，TOPCon電池的轉換效率要高于P型PERC單晶電池，但是低于HJT電池效率，屬于中間產物；同時，TOPCon工藝設備與常規PERC電池的兼容性較好，雙面衰減率低，這也是很多企業看好TOPCon的重要原因，當前PERC電池產能巨大，短期內全部轉成異質結顯然不現實，而TOPCon只需加一些設備就可以兼容。
工藝復雜、技術高 TOPCon量產困難大
“當然，TOPCon電池也有一定的缺點，首先是工藝復雜，工藝步驟明顯增加，從清洗制絨到測試需12—13步；其次是成本較高，工藝成本和雙面銀漿帶來的成本上升是不可避免的；最后TOPCon效率的提升也有限。”王文靜擔心，TOPCon是否會受到PERC和異質結兩方面的擠壓，“PERC的效率在一點一點提高，異質結的成本在一點一點下降，TOPCon處于中間的位置或許會面臨比較尷尬的局面。”
此外，王文靜表示，TOPCon技術在BBr3擴散、硼離子注入、制備雙面摻雜層、 p-TOPCon電池的摻硼多晶硅等方面仍面臨著較大的挑戰。
可能正因為面臨著較大挑戰，在產業化方面，目前布局TOPCon的不多，但都是頭部企業，其中尤以另一家電池巨頭中來股份最為積極。
據了解，中來股份目前已經擁有2GW TOPCon產能，10月15日全新發布的J-TOPCon 2.0新技術是與江蘇杰太光電技術有限公司合作，利用其獨創的線性等離子源技術，共同開發了一套全新的POPAID技術 (Plasma Oxidation & Plasma Assisted Insitu-doping Deposition)，等離子氧化及等離子輔助原位摻雜技術。采用這種技術，J-TOPCon 2.0電池效率超過常規離子注入0.2%以上，開路電壓（Voc），填充因子（FF）均有提升。良率也可提高2%。
除了中來股份，林洋也試制了400MW產能，天合、晶科、英利也布局了一定的中試線。 根據中國光伏委員會發布最新發布，晶科創造了的TOPCon雙面電池24.87%（全面積）和24.90%（孔徑面積）的中國最高效率，甚至曾在官微文章《關于Tiger Pro，你想問的都在這里》中明確表示：“比較TOPCon以及異質結，我們綜合比較幾個維度，目前我們是選擇了TOPCon。”據了解，目前晶科的Tiger-N型組件已經量產。
天合在半年報中披露，TOPCon電池的實驗效率達到24.58%，目前量產最高批次平均效率達到23.8%，研發擴散工藝并成功導入TOPCon生產線。
但據某媒體報道，盡管這幾家企業都有實際產能，但產能都不大，多是實驗性的產線，電池片價格大約1.45元/W。
“目前來說，HJT電池的結構是革命性的，原有產線無法兼容，而TOPCon的結構是漸進式的，稍微替換一下設備，產線就可以升級。”天合光能高效電池研發副總監陳奕峰認為，盡管TOPCon現在還有很多的問題，工藝、成本、良率、技術成熟度等等，但這些問題如果解答的恰當也是一種機遇，就像2014年的PERC也面臨著大量的問題。相信在全行業的努力下，TOPCon有望成為高效電池在中國繼續推進的浪潮。
業內人士分析認為，不管是HIT還是TOPCon，目前來看還無法取代PERC的主流地位，究竟誰能率先殺出重圍，目前也不好判斷，但不管誰能率先殺出，都將成為新一代的電池技術引領者，甚至有望再一次改變行業格局。
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