导 读

2022 年全市场 N 型出货占比约 9.1%，其中 N 型 TOPCon 电池占比约8.3%；然而 2023 年全市场 N 型电池片出货占比超过 26.5%，其中 N 型 TOPCon 市场占比更是达到约 23%，传统主流PERC 电池市场被压缩至约 73%。根据光伏业协会预测，2024 年 N 型 TOPCon 电池占比将达到约 60%，正式成为主流电池技术路线。

鉴于 PERC 电池的量产效率已经接近其理论极限，无论对下游电力企业的收益需求，还是光伏组件生产商进一步提高自身产品竞争力的需求来说，TOPCon 的崛起都是众望所归。相比 PERC 对 BSF 电池的迭代时间，N 型 TOPCon 崛起速度远超预期，也印证了光伏电池技术迭代速度将越来越快。

截至 2023 年底，全球 TOPCon 电池设计产能超 400GW；国内异质结电池量产产能约 33GW，仍将围绕高效化、薄片化、去银化、无铟化等方向推进降本增效；XBC 电池约 45GW 有效产能，仍在扩产中，目前 HBC转换效率纪录已高达 27.3%；钙钛矿及钙钛矿-晶硅叠层电池技术仍处于实验室阶段但发展迅速，钙钛矿-晶硅叠层电池作为普遍认可的下一代光伏电池技术，目前实验室转换效率纪录已突破 34.6%。

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TOPCon

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，是一种隧穿氧化层钝化接触电池，采用基于选择性载流子原理的隧穿氧化层钝化接触光伏电池技术。这种太阳能电池在背面制备一层1-2nm的超薄氧化硅,然后再沉积形成一层重掺杂的多晶硅层，二氧化硅层可以起到化学钝化的作用，而掺杂的多晶硅层则主要起到钝化的效果，二者共同形成了钝化接触结构，为电池的背面提供了优异的表面钝化。

由于氧化层很薄，多晶硅层具有重掺杂，多数载流子可以隧穿氧化层，而少数载流子则被阻挡；另一方面，在电池背表面的金属化过程中，金属电极仅与背表面掺杂的多晶硅层形成金属接触，避免了与硅衬底直接接触所带来的接触复合，显著降低界面复合的同时，兼具了良好的接触性能。

2023年全市场N型TOPCon电池占比达到约23%，正式开启了N型迭代的新纪元，TOPCon电池能够快速形成对PERC电池替代的主要因素如下：

（1）经过多年发展，PERC电池已经接近其24.5%的理论极限效率，而TOPCon电池理论极限效率达28.7%，量产效率仍有较大的提升空间，目前一线企业均能做到25%+的量产转换效率，已经明显优于PERC电池；

（2）TOPCon电池产线可以兼容现有PERC产线设备，工艺较为成熟，改造时间短且资本开支较低，利于企业快速转型，目前新建TOPCon产线投资已降至1.8亿元/GW以下，改造投资约0.3亿元/GW；

（3）进过多年的技术积累以及部分企业的先发布局，目前TOPCon电池通过激光SE、双面Poly等技术路线继续降本增效的路径较为清晰。

截至2023年底，全球TOPCon电池名义产能超400GW，2024年或将超过600GW，较低的改造成本与技术壁垒让TOPCon电池一经崛起便供大于求。然而光伏头部企业仍然在大力的进行着TOPCon电池技术的降本增效，以在竞争中获得更低的成本优势与更高的市场份额。作为优先大规模产业化的N型电池技术，在全行业参与的前提下，TOPCon电池必将在降本增效的道路上快马加鞭，有望快速替代P型电池，为N型电池时代拉开宏伟序幕。

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异质结电池

异质结结构（HJT）的提出距今已经有50年时间，1983年首个异质结电池问世，而当时的转换效率仅有12.3%。异质结电池的制造以N型单晶硅为衬底光吸收区，经过制绒清洗后，在其正面依次沉积厚度5-10nm的本征非晶硅薄膜和掺杂的P型非晶硅，与衬底形成P-N异质结；在其背面通过沉积5-10nm的本征非晶硅薄膜和掺杂的N型非晶硅形成背表面场；最后在双面沉积透明导电氧化物薄膜，通过丝网印刷在两侧顶层形成金属电极。两侧的透明导电氧化物薄膜不仅可以减少电流收集时的串联电阻，还能起到晶硅电池上氮化硅层一样的减反作用。异质结电池不仅拥有29.2%的理论极限转换效率，且具备更高的双面率、更优的温度系数及弱光效应、更简单的工艺步骤。

异质结电池制备工序与传统PERC电池、TOPCon电池迥然不同，不仅制备工序更少，且全程低温，以物理沉积法、化学沉积法为主。异质结技术壁垒较高，目前相关生产设备也较为昂贵，单GW设备开支约3.5亿元，远高于TOPCon设备价格。随着异质结产能的逐步扩张与相关生产设备技术的日趋成熟，其设备资本开支持续减少，该技术的经济性也将逐步改善。

截至2023年底，国内异质结电池产线约55条，量产产能约33GW，由于其制备工艺、设备与材料上与PERC、TOPCon完全不同，仅一部分主流光伏企业选择了布局该技术路线。2023年11月，经TUV南德认证，安徽华晟的G12-132版型HJT组件输出功率超750W，创造了产业组件最新纪录，大大提振了市场对异质结组件未来发展的信心。2023年以来，异质结电池通过银包铜、110μm硅片应用等技术的导入已与传统PERC电池的全成本差缩小至0.1元/W以内。展望未来，通过已经较为成熟的0BB等新技术的导入，异质结电池仍将围绕高效化、薄片化、去银化、无铟化等方向推进降本增效。随着更多一线光伏企业对异质结电池进行布局，该技术也将逐步获得更高的市场认可与市场份额。

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XBC电池

2023年9月5日，在隆基绿能中报线上交流会中，公司公开表示BC电池将是未来5-6年的主流路线，明确押注BC电池路线，这一论断当即引爆了市场对BC电池技术的关注，掀起了一股研究探索BC电池技术的潮流。

所谓BC电池技术，即背接触电池（Back Contact），是一种特殊的电池结构，即电池前表面没有栅线，正负电极采用交叉排列的方式被制备在电池背面，避免了常规电池正面栅线约5%左右的遮光损失，电池背面利用扩散法或者离子注入法制作P+和N+交错间隔的交叉式电极接触高掺杂区，通过在介质化膜上开孔，实现金属电极与发射区或基区的点接触连接，同时降低了光生载流子的背表面复合速率。由于背接触结构，金属栅线的设计不用考虑遮光影响，更加自由，因此BC电池的串联电阻低于传统电池，具有较高的填充因子。

BC电池技术在确保对于太阳入射光子的最大化利用的同时，增加了电池的有效发电面积，进一步提高了效率，具有“单面之王”的美称，是目前单面转换效率最高的一种结构方案，隆基绿能自主研发的HBC电池转换效率于2024年5月已高达27.3%。而爱旭股份的ABC组件量产效率已超过24.2%，多次刷新自身纪录。

截至2023年底，隆基绿能已具备超过30GW的HPBC组件产能，2023年出货2GW;爱旭股份已具备10GW的ABC组件产能且后续产能建设在不断推进中，全市场BC电池产能占比仍然较少。BC电池的发展可以追溯到20世纪70年代，最初应用于聚光系统。20世纪末，拥有领先技术的公司开始推动BC电池技术的产业化，进行相关的研发和生产工作。

随着光伏技术的进步和市场需求的增长，自2010年起更多厂商和机构加入BC电池的研发，推动技术的进一步发展和优化。由于BC为一种结构创新，2017年至今BC电池技术逐渐形成了不同的工艺路线，如经典BC电池工艺、结合TOPCon技术的POLO-IBC电池工艺，以及结合HJT技术的HBC电池工艺，BC技术逐步呈现多样化发展趋势。然而其电池工艺复杂、量产难度较高，需要长期大量的研发工作，具有较高的壁垒。

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钙钛矿光伏电池

钙钛矿光伏电池仍处于实验研发阶段，其发电原理是在接受太阳辐射时，钙钛矿层会产生电子-空穴对，而钙钛矿材料往往具有较低的载流子复合几率和较高的载流子迁移率，故载流子扩散距离和寿命较长。这些未复合的电子和空穴分别被电子传输层和空穴传输层收集，即电子从钙钛矿层传输到电子传输层，最后被导电玻璃电极收集；空穴从钙钛矿层传输到空穴传输层，最后被金属电极收集，通过连接导电玻璃和金属电极的电路而产生光电流。

人类对于钙钛矿的相关研究已经距今近两百年历史，然而钙钛矿光伏电池的研究则源于21世纪初，2013年瑞士联邦理工大学（EPFL）创造的15%转换效率的钙钛矿电池首次被收入NREL效率表。近年来，钙钛矿电池技术发展迅速，成为了众多科研机构及企业的主要研发方向，是备受瞩目的第三代太阳能电池技术。我国钙钛矿太阳电池的研究与国际基本同步，2018年中科院半导体研究所(ISCAS)获得了23.32%小面积钙钛矿太阳电池转换效率，曾创造当时的钙钛矿电池世界效率纪录。2022年8月中科院半导体所又研制出认证效率为25.6%的小面积钙钛矿太阳能电池，同年中国科技大学创造了大面积单结钙钛矿电池(1.06cm²)23.7%的世界效率纪录，被收录马丁格林教授主编的2023年1月出版的太阳能电池效率表《Solar cell efficiency tables(Version61)》当中。

截止目前国内已有数家公司百兆瓦级钙钛矿光伏电池中试线投产，多家公司百兆瓦级中试线仍在建设，部分汽车、半导体行业公司也在布局钙钛矿行业，进行相关技术和专利储备。而光伏行业头部上市公司则希望依托晶硅光伏电池的技术优势，选择钙钛矿-晶硅叠层电池路线，以突破晶硅光伏电池的效率限制。钙钛矿-晶硅叠层电池是将新的钙钛矿电池覆盖在常见的硅电池之上，钙钛矿吸收波长较短的可见光，硅吸收波长较长的近红外光。钙钛矿电池层会运用在380-700nm可见光波长范围内的一切光，并将它们转换成电流，而800-2500nm的近红外光会穿透钙钛矿电池层，射入硅电池层，并转换成电流。

2018年，EPFL报告了一种效率为25.2%的钙钛矿-晶硅叠层电池，展示了超越单晶硅电池效率极限的潜力。之后，越来越多的尝试将重点放在优化钙钛矿和硅层之间的界面，以改善薄膜质量、电荷传输并减少重组损耗。为提高钙钛矿-晶硅叠层电池的稳定性和可扩展性，科研院所与光伏企业不断改进封装技术和材料成分。2024年6月，隆基绿能在SNEC展会上宣布其钙钛矿-晶硅叠层电池再次突破世界纪录，达到34.6%的转换效率。相比钙钛矿电池可能在未来实现的颠覆性技术迭代，叠层电池已经具备较成熟的理论与实验数据支撑，将有机会更早的走出实验室，步入市场，以突破晶硅电池理论极限的优势成为下一代主流电池技术。

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