今年HJT和TOPCon扩产进程加速，龙头企业纷纷加码布局N型电池技术，未来光伏电池的技术发展趋势如何？下面带大家来深度梳理下光伏电池行业的特点以及未来如何演变？

本文看点：

1、复盘光伏电池发展历程

2、分析TOPCon和HJT各自特点，优劣势以及未来电池的发展的可能性

3、跟踪目前N型电池的产业动态，以及对短期和中长期的电池路线进行预判

光伏电池前世今生----P型时代终结，N型时代开启

光伏电池行业属于光伏产业链的中游，由硅片通过清洗、制绒等步骤加工制成。光伏电池板在光照下产生电压和电流，进而实现光伏发电，本质上类似于低端的半导体制造。

根据原材料和电池制备技术的不同，光伏电池可分为P型电池和N型电池。P型硅片是在硅料中掺杂硼元素制成；N型硅片是在硅材料中掺杂磷元素制成。P型电池制备技术有传统的AL-BSF(铝背场)和PERC技术。N型电池制备技术较多，包括PERT/PERL、TOPCon、IBC和HJT(异质结)等。

我国光伏电池的发展伊始要追溯到20世纪50年代，1958年我国研制出了首块硅单晶，1998年开始算真正意义上关注太阳能发电，当年拟建了一套3MW多晶硅电池及应用系统示范项目。2001年无锡尚德建立10MW太阳能电池生产线获得成功，算是我国在太阳能电池领域正式拉开帷幕。随后经过6年的发展，2007年我国成为了生产太阳能电池最多的国家。

2015年是光伏电池技术变革的元年。2015年前BSF电池是主流，占总市场的90%。2015年PERC完成商业化验证，电池量产效率首次超过BSF瓶颈20%，正式进入扩产阶段。随后的两年，随着PERC技术进步、效率的提升，以及非硅成本下降，PERC电池的经济效益得到了体现。2018年PERC电池市场份额达到了33%，随后产能爆发式增长，到2020年市场份额已提升到了87%，基本已完胜BSF电池，但PERC电池的效率极限在24.5%，目前PERC电池的转换效率已经接近极限了，故为了降本增效，电池企业必须再次谋求技术突破。

2021年是电池技术变革的拐点之年，光伏行业唯一的主旋律就是降本增效，N型电池由于转换效率高，开始逐步登上舞台，被人们所接纳。根据ISFH的数据，PERC、HJT、TOPCon电池的理论极限效率分别为24.5%、27.5%、28.7%。

整体而言，2017年前铝背场BSF电池占主流，2017年至今PERC电池已接近完全替代了铝背场电池。但由于目前PERC电池已逼近理论极限效率24.5%，提升空间有限。2021年后N型电池开始快速发展，其中以TOPCon和HJT两条路线为主导，两者现阶段处于大规模商业化的前期阶段。未来潜在技术路线还包括HBC和钙钛矿叠层电池，这两者相当于与HJT结合后的升级，故转换效率能实现再次飞跃。

HJT“PK”TOPCon，优缺点有何不同？

尽管N型电池有多种，但目前得到商业化普及的只有TOPCon和HJT两种。下面就重点说下TOPcon和HJT电池各自有什么特点：

1、HJT相比TOPCon工艺更简洁

PERC电池由于金属电极与硅衬底直接接触，会产生大量的少子复合中心，对效率产生负面影响。TOPCon电池就是通过在金属电极接触区域，制备一层超薄隧穿氧化层和高掺杂的多晶硅薄膜，形成钝化接触结构，进而提升发电效率。

图：TOPCon和HJT电池

资料来源：公开资料整理

TOPCon的缺点是工序太过繁杂。PERC的工序基本在9个；TOPCon在PERC的基础上多了3个环节左右，共约12道工序，主要是增加在制结这一环节。

工艺繁杂是TOPCon的痛点，且目前技术路线并不统一，多条技术路线并行。主要有三种，第一种是LPCVD 制备多晶硅膜结合传统的全扩散工艺；第二种是LPCVD 制备多晶硅膜结合扩硼及离子注入磷工艺；第三种是PECVD 制备多晶硅膜并原位掺杂工艺。目前虽以PECVD为主，但是成膜速度慢等问题仍然是痛点。工艺繁杂会带来良率的劣势，再加之增加的工序技术路线并不统一且难度较大。导致TOPCon整体良率在93-95%；而PERC电池良率在97-98%之间。

HJT电池又称异质结电池，衬底类型是N型硅片。1990年日本三洋公司研发成功并申请专利，2015年三洋专利保护期到期，HJT技术开始全面推广。HJT相比于PERC和TOPCon工艺步骤少，仅有四步，分别为：制绒清洗、非晶硅薄膜沉积、TCO薄膜沉积、电极金属化。理论而言，工艺步骤少，可以提高产品良率以及节约部分生产成本，所以在这方面HJT是优于TOPCon的。

图：TOPcon&HJT工艺路线

资料来源：公开资料

2、HJT相比TOPCon短期成本较高，中长期降本空间大

HJT相比TOPCon而言短期成本更高，因为设备不可在PERC上改造，要上新的。而TOPCon最大的吸引力在于其能最大限度的保留和利用传统P型电池设备制程，可以在传统PERC设备上升级改造，且单GW改造成本在0.6-0.8亿元左右。所以传统企业如隆基、晶科、天合在TOPCon布局上相对更积极。TOPCon主要新增设备为非晶硅沉积的 LPCVD/PECVD设备以及镀膜设备。

目前PERC单GW设备投资在1.2-1.5亿元；TOPCon约2-2.5亿元；HJT投资额在4-4.5亿元左右。

HJT成本为什么这么高？第一是因为设备成本高。尤其是PEVCD、PVD设备主要依赖进口；第二是因为银浆成本高。HJT用低温银浆，而PERC和TOPCon用的都是高温银浆。由于低温银浆生产工艺难度高，同时需要冷链运输，价格通常较常规银浆高10-20%。

所以目前看HJT最大的缺点就是成本比TOPCon要高些。但是未来随着工艺进一步成熟，下游需求放量，国产化进程加速，低温银浆会逐渐国产化，成本有望持续下降，2019年低温银浆成本在0.17元/W，2025年有望降至0.06元/W。

3、HJT增效空间更广阔

理论而言，HJT的转化效率极限在27.5%-29%。主要是因为其能与钙钛矿电池形成叠层电池进而达到29%的效率；而TOPCon技术很难与钙钛矿电池形成叠层，所以短期看TOPCon因为可以沿用目前的生产线，改造成本较低，使其具备一定优势，但中期看TOPCon的降本和增效路径都不如HJT清晰。所以目前N型电池市场主流更倾向于HJT的路线。

TOPCon和HJT扩产均加速，未来会是谁的时代？

目前行业主流观点认为“TOPCon赢在当下，而HJT赢在未来”。纵观今年情况看，今年以TOPCon和HJT为代表的N型技术路线均陆续得到突破，产业化进程持续提速。

根据PV Infolink数据，预计2021/2022年电池片产能454/549GW，其中N型电池片产能分别为25/45GW。

TOPCon由于可以与PERC产线有更好的兼容性，所以业内老玩家更愿意布局TOPCon技术，国内主要布局TOPCon的企业有隆基、中来、晶科、天合光能、东方日升等。目前TOPCon公布的最高实验室转换效率为2021年10月13日晶科能源公布的25.4%；从布局的进度看，中来股份是最早对TOPCon电池布局的企业之一，目前其TOPCon 电池量产批次平均转换效率为24.2%，部分产品达到24.5%，处于业内领先地位。电池产能建设，根据PVInfoLink的统计，TOPCon的产能将在未来加速提升，2022年全行业TOPCon产能有望超40GW，预计到2023年底，将达到接近80GW的水平。但由于其技术路线有多种，虽然目前最成熟的是LPCVD路线，但整体而言技术路线的问题是制约TOPCon量产的重要风险点。

图：TOPCon扩产情况(不完全统计)

资料来源：公开资料整理

HJT是独立于PERC和TOPCon的技术路线，也是业内目前关注度最高的电池技术路线。HJT相较于TOPCon而言新玩家布局更为积极，因为新玩家没有旧有PERC设备的包袱，所以更倾向布局HJT。转换效率方面，隆基10月28日公布，经德国哈梅林太阳能研究所(ISFH)测试，其异质结电池转换效率高达 26.3%，是目前实验室最高转换效率。量产转化效率目前最高达到了25.31%。今年下半年开始HJT产线招标加速，扩产节奏明显加快，很多电池厂与设备厂商签订设备采购协议，落地速度有望加快。截止到目前，全球HJT的规划产能已超过100GW。

图：HJT产能布局情况(不完全统计)

资料来源：公司公告、公开资料整理

IBC电池也作为N型电池的一种，相比于HJT和TOPCon而言目前布局的企业不算多，IBC电池由于是叉指式背接触的优良结构，所以是当前各电池技术中效率最高的，平均效率能达到25%以上，但是由于其缺点是工艺更复杂，难度更大，成本更高，所以短期量产会有一定的困难，但是为什么很多企业都在布局研发呢？主要是因为长期看其在叠加工艺上具备潜力，如其可以与HJT进行结合，制备成HBC电池，能够继续提升效率至26%以上，所以相比于TOPCon和HJT，IBC的布局更多的是布局未来。国内现在布局IBC的企业主要是爱旭，SUNPOWER等，今年6月爱旭推出最新N型ABC电池新品，其布局两处产能，一处是2022年规划建设在珠海的6.5GWN型电池生产基地，第二处是浙江的2GW基地。

短期看TOPCon可能更占优，因为很多电池企业都是PERC的生产线，技术改造升级成本相较于新建而言更低。但是由于TOPCon技术路线的不确定，也给量产带来了一定的困难，所以短期虽然性价比占优，但是中长期不如HJT。而HJT是业内目前相对更认可的技术路线，其最大的痛点便是成本问题，一是上新设备的成本；二是银浆的成本。但是伴随着低温银浆以及设备的国产化，成本会大幅下降；同时HJT的优点在于其可以和IBC电池结合形成HBC电池；也可以和化合物电池如钙钛矿等结合形成叠层电池，进而可以把效率提升至27%-29%，这些特点都是业内更看好HJT的原因。

但对于2022年，光伏电池片技术迭代会加速，TOPCon和HJT仍将并行发展，招标量均有望较今年大幅放量，短期不存在谁绝对占优的问题，但由于短期而言HJT成本仍较高，故难以呈现出对TOPCon压倒性的优势，所以就明年而言HJT的量产速度大概率不如TOPCon。

（文章来源：华尔街见闻）