随着我国“双碳”战略的提出，光伏将进入发展加速阶段，预计未来五年年均增长70-90GW（吉瓦），全行业迎来一个持续的规模增长期。但在这宏伟的蓝图背后，停滞不前的电池效率一直是光伏行业难以跨越的一道坎。目前，行业主流电池——“发射极和背面钝化电池”（PERC）转化效率始终难以突破24%，在风电大型化突飞猛进，氢能也在积极布局的情况下，光伏行业想“更上一层楼”，新技术的助力不可或缺。


10月13日，晶科能源宣布，公司研究院所研发的高效N型单晶硅单结电池技术取得重大突破，在权威第三方测试认证机构日本JET检测实验室标定全面积电池最高转化效率达到25.4%，近一年来第四次创造新的大面积N型单晶钝化接触（TOPCon）电池转化效率世界纪录。


晶科能源副总裁钱晶认为，有着更高效率的TOPCon而非异质结（HJT）电池将在未来接棒PERC，成为市场新主流。


除了晶科，包括隆基、中来、东方日升在内的多家光伏企业都在加大TOPCon的产研力度。


TOPCon凭什么接棒PERC？


TOPCon电池在上世纪80年代就有相关研究，2010年以后开始逐步应用于光伏行业，目前其技术已经从在未来会具有优势阶段进入到在当下就有明显产业优势的阶段。


从性能、功率、能量密度和可靠性方面来看，TOPCon电池相比PERC也是全面增强。目前晶科182硅片的单面TOPCon组件量产输出功率已高达620W，双面达到615W，量产效率最高达22.3%，双面率高达85%，相较P型双面率提高约5%-15%。LID和LeTID理论上已接近零光衰，首年衰减低于1%，平均衰减0.4%，TOPCon电池可提供客户30年质保，保证30年后输出功率不低于原始输出功率的87.40%。


另外，TOPCon组件具有更优的温度系数，N型TOPCon组件，晶科的产品能做到-0.30%/℃，相较于P型的-0.35%/℃，使其在高温环境下发电性能尤为突出。其弱光性能以及低辐照角度延长了组件一天的工作时间。结合低温度系数、低衰减以及高双面率的优点，发电率比主流P型双面组件高约3%。


图表来源：摩尔光伏下同


从效率上看，晶科能源的TOPCon电池最高效率达到了25.4%，在一年内创下四次世界纪录，而且在量产方面有非常明确的技术路线，具备实现量产的方式、设备和工艺条件，可以稳定达成24.5%以上的量产效率，相比于PERC有一个非常明确的升级换代。


晶科副总裁钱晶表示，25%并不会成为TOPCon电池终点，目前针对它的电池开压和电流提升晶科都有很多很明确的技术方案。TOPCon电池不是一个单一产品和结构，而是一个有非常多的技术空间可以去进行套用的技术平台，它整个效率的成长空间是非常大的。


同为新产品，TOPCon相比HJT有何优势？


不过，TOPCon电池并不是唯一一个想要接棒PERC的新产品。据《中国能源报》8月11日报道，包括金刚玻璃、山煤国际、明阳智能在内的多家非光伏企业都在积极布局异质结（HJT）电池，华安证券表示，异质结电池量产效率能够稳定超过PERC电池24%的瓶颈其规模化扩产条件已经成熟，加之未来降本路径清晰，异质结电池产能有望加速爆发。


同TOPCon相比，HJT在核心设备、工艺、技术人才要求上同主流PERC技术存在着较大不兼容性。中电科电子装备集团有限公司董事长左雷指出：“TOPCon是对PERC的升级，可充分利用原有PERC电池片生产线，只是多加了一些工艺，异质结则需要投建全新生产线。”


钱晶则指出，从成本上看，HJT较TOPCon显著偏高，比如银浆耗量，HJT银浆用量比TOPCon多出50%，随着浆料价格越来越贵，两者成本差异也越来越大。另外，HJT产品因为电池结构和工艺特点的影响，组件DH等可靠性风险更高，这也给客户增加了风险成本。而且，虽然很多人认为未来随着规模起来，HJT国产的设备成本会降低，但是这个未来没有定数，等到那个时候，HJT或许已经过气，有下一代技术上来了。那么在这个时间差里，哪里来的需求会撑起这个需要的规模，又有谁愿意出高价来培育这个需求？


她认为，先进技术要转换成生产优势，还得有生产良率、工艺可靠性、准时交货性、充足产能及Capex和Opex的考量，以应付客户需求和生产周期，然后才能最终转换成与客户的长期关系，形成信任纽带，而这正是有着成熟PERC生产线企业的优势所在。


TOPCon未来的走向如何？


据钱晶介绍，目前晶科在小面积电池上已经看到一些清晰的技术路线，可以实现超过26%的效率，所以在量产上目标冲击25.5%的平均效率，有望在产品性能和成本收益上带来一个质的飞跃。


成本方面，由于在最重要的良率上晶科的TOPCon可以和PERC持平，所以有着扎实的降本基础，放眼未来，晶科预计在以银浆为主的原材料方面会有非常大的降本空间，此外包括能耗、人工、自动化、智能化等多个方面都有望降低成本。


最终相对于传统的PERC电池，TOPCon电池将凭借功率提升带来发电站综合收益和客户体验提升，其整体的可靠性承诺指标会有非常明显的进步。


晶科预计，TOPCon电池未来将升级到以背面接触形成的IBC电池技术路线，它的目标是冲击电池效率大于26%，还会凭借双结叠层电池突破32%。叠层和TOPCon结合有着比较好的优势，它有比较好的平整度，还有自带导电属性。


除了晶科，其他光伏企业也在积极布局TOPCon电池项目。今年7月，隆基宣布其P型TOPCon电池效率达25.19%，创世界纪录，N型电池效率也在6月达到25.21%，而且他们将在今年把TOPCon投入量产。通威宣布其TOPCon研发线平均电池效率达到24.10%；中来宣布其基于J-TOPCon2.0技术的N型TOPCon电池最高量产效率可达24.5%，正努力实现从实验室研发向量产线成果转化的过程。