光伏技術(shù)迭代前線：揭秘HJT、BC與鈣鈦礦電池的未來戰(zhàn)場

1. TOPCon電池步入推廣紅利期，多路線并存加速差異化競爭

在過去的幾十年里，晶硅電池一直是光伏市場的主導技術(shù)，因其成熟的生產(chǎn)工藝、較高的能效比和相對較長的使用壽命而受到青睞。晶硅電池主要包括單晶硅和多晶硅兩種類型，其中單晶硅電池以其更高的效率和穩(wěn)定性占據(jù)了技術(shù)高地。

2023年，光伏全產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)圍繞N型電池技術(shù)開啟了新一輪的產(chǎn)能擴張周期。而TOPCon技術(shù)路線由于性價比優(yōu)秀、生產(chǎn)技術(shù)成熟等原因，率先實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)，步入推廣紅利期。據(jù)統(tǒng)計，TOPCon電池組件在目前的招標中已經(jīng)占據(jù)七成的份額，將逐步取代P型的PERC組件。

與此同時，新興的光伏技術(shù)，如異質(zhì)結(jié)（HJT）、背接觸（BC）和鈣鈦礦太陽能電池，也正在快速發(fā)展。HJT電池通過在傳統(tǒng)硅電池的基礎(chǔ)上增加非晶硅層來提高效率，而BC電池通過將所有的電極布置在電池的背面來減少正面的遮擋，從而提高光電轉(zhuǎn)換效率。鈣鈦礦太陽能電池則因其低成本和高效率的潛力成為研究的熱點，盡管其穩(wěn)定性和環(huán)境影響仍然是需要克服的挑戰(zhàn)。據(jù)統(tǒng)計，截至2023年底，TOPCon/HJT/BC電池的名義產(chǎn)能將達到684/51/58GW，而鈣鈦礦電池2023年的規(guī)劃產(chǎn)能為5.5GW。

除鈣鈦礦電池外，新型電池的光電轉(zhuǎn)換效率均高于傳統(tǒng)PERC電池。其中，BC電池當前量產(chǎn)效率最高，可達26.5%，并且理論效率最高，提升空間較大。

2. HJT電池受產(chǎn)線不兼容制約，規(guī)?；M程相對緩慢

核心原理：

HJT電池的核心原理在于它采用了異質(zhì)結(jié)構(gòu)，即在傳統(tǒng)的晶體硅（c-Si）基礎(chǔ)上，兩側(cè)分別鍍上一層n型和p型的非晶硅（a-Si:H）。這種結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵在于非晶硅層能有效地鈍化晶體硅表面的缺陷，減少電子-空穴復合，提高電池的開路電壓和填充因子，從而實現(xiàn)高效率的光電轉(zhuǎn)換。非晶硅層的引入不僅提高了電池的性能，也允許在較低的溫度下進行電池的生產(chǎn)，有助于保護硅片不受高溫損傷，但同時也帶來了更高的制造成本和技術(shù)難度。

主要特征：

（1）光電轉(zhuǎn)換效率較高：據(jù)隆基在2023年5月最新的理論更新，基于納米晶化工藝的HJT理論極限效率可達29.2%，高于基于雙面Poly路線TOPCon的28.7%；

（2）高溫環(huán)境下更穩(wěn)定：HJT電池的溫度系數(shù)要優(yōu)于PERC電池和TOPCon電池，目前常規(guī)PERC電池溫度系數(shù)為-0.45%~-0.3%/℃，TOPCon電池溫度系數(shù)一般為-0.29%~-0.28%/℃，HJT電池溫度系數(shù)為-0.25%~-0.2%/℃。在高溫的環(huán)境下，HJT電池的發(fā)電量更大，擁有更好的發(fā)電性能；

（3）流程工藝較少：HJT電池工藝主要包括4個環(huán)節(jié)：制絨、非晶硅沉積、TCO沉積、絲網(wǎng)印刷，遠少于PERC（10個）和TOPCON （12-13個）的工藝流程，降本空間大，產(chǎn)品良率高。

（4）產(chǎn)線與原P型電池不兼容：產(chǎn)線不兼容是當前HJT電池市占率遠不如TOPCon的核心原因，不能像TOPCon電池一樣由PERC產(chǎn)線直接轉(zhuǎn)化；

（5）銀漿成本較高：據(jù)Solarzoom測算，截至23年9月，HJT非硅成本已達到0.22元/W，高于PERC電池片約0.09 元/W，硅成本低于PERC約0.025元/W，單瓦綜合成本僅高0.07元/W。低溫銀漿是非硅成本中的大頭，約占35%。

當前情況：

去銀化是HJT降本的重要突破口，包括使用銀包銅等新型復合材料或使用電鍍銅代替低溫銀漿。24年1月末，東方日升宣布成功降低異質(zhì)結(jié)伏曦組件純銀用量，達到了每瓦小于7mg的領(lǐng)先水平，顯著優(yōu)于PERC(約7.82mg/w)和TOPCona(約10.24mg/w)。

HJT生產(chǎn)成本較高的痛點還在于產(chǎn)線與原PERC電池不兼容，設(shè)備的性能要求遠高于TOPCon電池，投資額較大，產(chǎn)生的折舊費用導致HJT電池生產(chǎn)成本較高。

此外，作為N型電池的兩大競爭對手，HJT電池與TOPCon電池的差異化并不明顯，存在一定程度上的同質(zhì)化競爭，且需要額外的投資和尚在探索的降本路徑，種種原因?qū)е翲JT電池目前的名義產(chǎn)能遠低于TOPCon電池，且低于BC電池。

3. 愛旭、隆基領(lǐng)銜xBC電池，高端市場存在溢價空間，24年有望突破成本限制

核心原理：

xBC電池的核心原理在于通過將所有電子接觸點移至電池的背面，從而避免了正面電極遮擋光線的問題。這種設(shè)計通常在背面采用交錯的正負電極布局，即所謂的"背面交錯接觸"（Interdigitated Back Contact, IBC），能夠有效減少電池內(nèi)部電阻、增大受光面積，從而提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

主要特征：

（1）BC技術(shù)本身是一種平臺型技術(shù)，該技術(shù)并非對于傳統(tǒng)工藝結(jié)構(gòu)（如PN結(jié)或鈍化結(jié)構(gòu)）的突破。它主要起修飾作用，能與不同類型的電池如PERC、TOPCon和HJT結(jié)合，分別形成PBC、TBC和HBC電池；

（2）BC技術(shù)通過將正面的柵線以特定結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到背面，增大了正面受光面積，實現(xiàn)了正面效率的提升（約0.5-0.75%）；

（3）BC技術(shù)理論上以犧牲雙面使用效率為代價（低于50%），但23年底愛旭股份已發(fā)布雙面率70%、適用于集中式電站的BC組件最新產(chǎn)品；

（4）BC電池是目前唯一一種正面沒有柵線的太陽能電池，非常適用于美觀性要求高的場景，如戶用、商用以及海外市場等等；

（5）生產(chǎn)流程長、部分工藝難導致設(shè)備投資額大以及良率低是BC電池的行業(yè)痛點，使它更多地被視為高端市場的特別選擇，存在一定溢價空間，但目前市場份額較小。

前沿應(yīng)用：

愛旭股份和隆基綠能是著力布局BC電池的兩家龍頭廠商。根據(jù)TaiyangNews的組件效率排行，愛旭股份的ABC電池組件憑借24.0%的轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)連續(xù)霸榜1年，隆基綠能的HPBC電池組件憑借23.2%的轉(zhuǎn)換效率緊隨其后。TaiyangNews是業(yè)內(nèi)認可度較高的第三方平臺，僅收錄組件廠商自主研發(fā)、且已量產(chǎn)出貨的產(chǎn)品，參考性較高。

BC組件的良率是被詬病的主要因素。據(jù)公司口徑，愛旭ABC組件良率在98%-98.5%之間，隆基HPBC組件良率在95%，而TOPCon組件的良率為99%以上。此外，23年下半年有消息顯示，實際BC產(chǎn)品的良率不到90%。

由于擁有較長的產(chǎn)線和較低的良率，導致BC組件的生產(chǎn)成本較高。據(jù)了解，BC電池成本高出TOPCon電池0.1元/瓦以上，而BC組件的成本約為TOPCon組件成本的兩倍。

23年8月，愛旭股份發(fā)布半年報稱，公司ABC組件已實現(xiàn)部分銷售，平均單瓦不含稅收入約2.20元。換算可得愛旭股份ABC組件的含稅價格約為2.486元/瓦，而23年上半年單面單玻TOPCon組件的平均價格約為1.7元/瓦，差價約為0.8元/瓦。

長遠來看，愛旭股份發(fā)布的N型ABC組件擁有更低的功率衰減，25年的功率為90.6%、30年的功率為88.85%，遠高于常規(guī)PERC單玻組件，更適用于更換存在困難的高端市場分布式場景。

2023年隆基綠能半年度業(yè)績說明會上，董事長鐘寶申公開表示：“未來5-6年，BC類電池將會是主流”。同時，愛旭股份23年中報表示：“公司力爭2024年6月ABC電池及組件成本和TOPCon打平”。成本問題是BC組件的核心痛點，成本限制突破意味著BC組件將強勢進軍全球的光伏市場，特別是分布式光伏市場。未來半年內(nèi)可關(guān)注愛旭股份23年報和24年中報的信息，及時了解BC組件的最新動態(tài)。

4. 鈣鈦礦疊層電池提升未來光電轉(zhuǎn)換效率天花板，產(chǎn)業(yè)化探索加速

核心原理：

使用鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的材料作為光吸收層，這種材料能夠高效地吸收太陽光并將其轉(zhuǎn)換為電能。鈣鈦礦材料具有寬的吸收光譜、高的載流子遷移率和可調(diào)的帶隙，這使得鈣鈦礦電池能夠?qū)崿F(xiàn)較高的光電轉(zhuǎn)換效率。此外，鈣鈦礦電池可以通過低成本的溶液加工方法制造，為降低生產(chǎn)成本提供了可能。

主要特征：

（1）物理性能較好：不同于傳統(tǒng)晶硅電池，鈣鈦礦電池擁有薄膜電池的一系列物理優(yōu)點，質(zhì)量輕、厚度薄、可彎曲、透明性好等等；

（2）理論效率極限更高：單結(jié)鈣鈦礦電池理論轉(zhuǎn)化率為31-33％，多結(jié)鈣鈦礦電池理論轉(zhuǎn)化率可達50%以上，而晶硅太陽能電池理論轉(zhuǎn)化率僅為29.4%；

（3）量產(chǎn)成本更低：鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)鏈明顯縮短，由原材料到組件僅需45分鐘，而晶硅電池需要分別經(jīng)過硅料—硅片—電池—組件四大流程，完成至少需要三天；同時，鈣鈦礦相對于硅料，地球儲量更豐富且制備過程能耗更低；預(yù)計遠期鈣鈦礦電池的成本將在0.4-0.5元/瓦，是傳統(tǒng)晶硅電池的一；

（4）使用壽命較短：不足的是，鈣鈦礦電池穩(wěn)定性較低，壽命較短；目前鈣鈦礦電池的持續(xù)光照實驗最長達到 10000h，按每天受光照6小時計算，僅供使用4.5年，與晶硅電池的25年壽命相比明顯不足；

（5）當前轉(zhuǎn)換效率較低：23年11月，協(xié)鑫光電宣布推出的1×2平方米鈣鈦礦單結(jié)組件效率達到18.04%，極電光能1.2x0.6平方米商用尺寸鈣鈦礦組件全面積效率達到18.2%；23年12月，協(xié)鑫光電再次發(fā)布在369mm×555mm尺寸的鈣鈦礦組件，效率達到26.34%；相較于傳統(tǒng)晶硅電池組件25%以上的轉(zhuǎn)換效率，當前鈣鈦礦電池組件在尺寸和轉(zhuǎn)換效率尚未達到商業(yè)化起點。

發(fā)展方向：

鈣鈦礦-晶硅疊層電池是以晶硅電池為底電池，在此基礎(chǔ)上沉積鈣鈦礦作為頂電池，是業(yè)界認為未來產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的重要方向。當前鈣鈦礦-HJT疊層電池的最高認證效率為31.3%，鈣鈦礦-TOPCon為28.2%。HJT電池由于自身非晶硅層的存在，與鈣鈦礦適配度更高且本身性能更好。

輔材方面，鈣鈦礦通常采用POE膠膜而非EVA膠膜封裝。主要原因在于鈣鈦礦較為敏感，EVA膠膜的水汽透過率較高且會分解產(chǎn)生醋酸，需要更高性能穩(wěn)定的POE膠膜。而薄膜電池的光伏玻璃需要承擔載體、透光、導電三大功能，目前滿足要求的TCO玻璃的核心技術(shù)世界上只有少數(shù)光伏玻璃企業(yè)掌握，其中包括國內(nèi)的金晶科技和耀皮玻璃。不同于傳統(tǒng)晶硅電池，TCO玻璃的成本在整個薄膜電池組件中占據(jù)接近三成（若加上背板則占據(jù)五成以上），TCO光伏玻璃企業(yè)擁有較強的議價權(quán)。

當前情況：

產(chǎn)能方面，協(xié)鑫、極電、纖納三條GW級產(chǎn)線均已開工，24-25年有望陸續(xù)投產(chǎn)落地。23年4月，極電光能全球首條1GW鈣鈦礦光伏生產(chǎn)線開工，預(yù)計2024年竣工；纖納光電產(chǎn)線建設(shè)已啟動，一期1GW將在2024年下半年建成；23年12月，協(xié)鑫光電全球首個GW級大規(guī)格的商用鈣鈦礦疊層組件項目開工，分兩期建設(shè)2GW產(chǎn)能，一期24年10月設(shè)備搬入，25年年中產(chǎn)線跑通。

過去一年，鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)化尚處于從0到1的階段。核心痛點非常突出，分別是實際轉(zhuǎn)換效率、組件尺寸和更換周期。2024年能否順利完成過渡，仍需要實踐層面的長期數(shù)據(jù)支撐。良好的電站實證數(shù)據(jù)依靠鈣鈦礦材料的穩(wěn)定性、大面積組件的轉(zhuǎn)換效率、制造端總成本、鈣鈦礦整線量產(chǎn)能力、鈣鈦礦電池更換周期等因素的共同推動，有待后續(xù)追蹤。

5. 小結(jié)

TOPCon、HJT、BC、鈣鈦礦電池雖然在當前時期受到較大關(guān)注，但由于它們各自所處的發(fā)展階段不同、定位性質(zhì)不同，并不能將它們進行同臺比較。

各自來看，PERC、TOPCon、HJT都是從改善鈍化工藝減少電學損失角度出發(fā)提高電池極限轉(zhuǎn)換效率，是競爭性的替代關(guān)系。目前TOPCon和HJT電池取代傳統(tǒng)PERC電池已經(jīng)是大勢所趨，而HJT由于差異化不明顯但需要額外的投資和降本過程，在當前市場占據(jù)份額較小。預(yù)計在24-25年，TOPCon電池將成為光伏市場的核心主流，HJT電池仍將占據(jù)10%左右的市場份額。

BC電池通過增加光照面積減少光學損失角度出發(fā)提高電池極限轉(zhuǎn)換效率，和其他電池之間不存在替代關(guān)系。目前由愛旭股份領(lǐng)銜已經(jīng)進入了實際交付使用階段，其核心競爭力在于高效性和美觀性，差異化明顯，受到海外高端分布式市場的青睞。后期可重點關(guān)注愛旭股份23年年報及24年中報，及時跟進愛旭股份ABC產(chǎn)品的降本動態(tài)。

鈣鈦礦電池則尚處于量產(chǎn)前夜，并未接受大規(guī)模的實際應(yīng)用考驗，預(yù)計在24年內(nèi)不會出現(xiàn)較大變動。然而，鈣鈦礦疊層電池效率激增，為未來光伏發(fā)展提供了重要方向，鈣鈦礦+HJT電池成為當前光伏組件最高效的解決方案。另一方面來看，鈣鈦礦疊層電池或許才是HJT電池的先決條件，才能******程度發(fā)揮HJT電池的效率優(yōu)勢。

總之，“降本”和“增效”是太陽能光伏電池技術(shù)的永恒主題。TOPCon電池作為折中且“無縫銜接”的全新一代，在23年下半年N/P轉(zhuǎn)換的過程中走向頂峰。今后，光伏組件的技術(shù)迭代依然存在，我們將始終對新型光伏組件保持關(guān)注。

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