n型TOPCon，東風漸起
每一種太陽電池結(jié)構(gòu)都有其自身能到達的效率極限，因此光伏技術(shù)迭代是歷史的必然，就像我們經(jīng)歷的PERC電池已經(jīng)替代鋁背場（BSF）電池一樣。p型PERC（Passivated Emitter and Rear Cell，鈍化發(fā)射極和背面電池）量產(chǎn)效率越來越逼近其理論極限值，雖有大廠號稱今年底PERC量產(chǎn)效率可達24%。但是這對于迫切需要最大限度降低度電成本的光伏行業(yè)來說，仍顯太慢。這給n型TOPCon帶來前所未有的發(fā)展機遇。據(jù)行業(yè)專家預計，2022年，n型TOPCon將迎來高光時刻。
n型TOPCon何以接棒？一道新能CTO宋登元博士介紹，晶硅電池的理論極限效率為29.4%，TOPCon（隧穿氧化層鈍化接觸，Tunnel Oxide Passivated Contact）電池理論極限效率為28.7%，是最接近晶硅電池理論極限效率的技術(shù)，效率提升潛力巨大。中國光伏行業(yè)協(xié)會CPIA年度報告指出，2018年以來TOPCon電池效率提升2.5個百分點，同期PERC提效幅度為1.3個百分點，PERC電池在周期中后段接近理論極限，提效進程明顯不及TOPCon。n型TOPCon光伏電池更高的效率和功率更能滿足快速發(fā)展的光伏市場。
TOPCon電池結(jié)構(gòu)（來源：一道新能）
TOPCon工藝已經(jīng)成熟
中國光伏行業(yè)協(xié)會CPIA數(shù)據(jù)顯示，2021年P(guān)ERC產(chǎn)線投資額約1.94億/GW，TOPCon產(chǎn)線為2.2億/GW，兩者已經(jīng)非常接近。新上PERC產(chǎn)線一般都預留了TOPCon升級空間。業(yè)內(nèi)人士介紹，每GWPERC升級TOPCon工藝路線的設備成本在5-6千萬左右。
從電池制備環(huán)節(jié)看，TOPCon相比PERC增加/替換的主要設備為B擴散、隧穿氧化層及poly Si沉積設備，其余環(huán)節(jié)基本與PERC產(chǎn)線兼容。光伏設備專家介紹，老舊PERC產(chǎn)能改擴建TOPCon，可采用管式LPCVD+磷擴；或者PECVD原位摻雜技術(shù)路線。近兩年新建大尺寸PERC 產(chǎn)線，一般預留TOPCon空間，可采用PECVD/PVD原位摻雜技術(shù)路線。
據(jù)一道新能介紹，目前TOPCon電池工藝的難點在于減薄多晶硅層厚度和提升摻雜濃度，以提升鈍化效果和增加長波長光譜響應。同時，在保證效率的同時將工藝窗口做大、保證量產(chǎn)工藝的穩(wěn)定性，是當前量產(chǎn)最大的挑戰(zhàn)。一道新能持續(xù)進行LPCVD設備優(yōu)化和工藝優(yōu)化，保證產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性。通過工藝優(yōu)化和管控，控制超薄氧化層和多晶硅層的均勻性，優(yōu)化硼擴散條件，控制硅片氧含量，一道新能n型電池良率可以達到與PERC相近的水平。
資料來源：光伏百科吳帥
一道新能CTO宋登元博士也特別指出， TOPCon可以兼容 PERC 產(chǎn)線設備和工藝，可以很好的運用PERC技術(shù)積累、人才儲備和設備成熟的優(yōu)勢，只有全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同推動TOPCon技術(shù)才能快速的發(fā)展。
n型TOPCon先行者
很多頭部企業(yè)已經(jīng)開始行動，比如晶科能源、一道新能、天合光能，他們正把更多的精力投注在n型產(chǎn)品的研發(fā)與生產(chǎn)上。
晶科能源表示，已投產(chǎn)的16GW大尺寸n型TOPCon產(chǎn)能爬坡順利；大尺寸TOPCon電池量產(chǎn)效率已經(jīng)超過24.6%，良率接近PERC水平。近日，晶科能源宣布其182 n型TOPCon轉(zhuǎn)化效率經(jīng)中國計量科學院第三方測試認證，全面積電池轉(zhuǎn)化效率達到 25.7%。
一道新能介紹，其已建成6GW的n型產(chǎn)能， TOPCon產(chǎn)線的電池量產(chǎn)效率突破24.6%，實驗室效率突破25.5%。按照擴產(chǎn)規(guī)劃和建設進度，預計今年底一道新能n型產(chǎn)能將達到20GW。值得一提的是，一道新能率先建立n型TOPCon產(chǎn)品報價體系。近日，中國n型高效光伏電池技術(shù)領(lǐng)軍人物宋登元博士正式加入一道新能，擔任首席技術(shù)官（CTO），在負責n型高效電池、組件的技術(shù)提升和生產(chǎn)工藝管理的同時，全面負責一道新能研發(fā)工作。宋登元博士的加盟，將進一步鞏固一道新能在n型光伏技術(shù)領(lǐng)域的引領(lǐng)地位以及公司整體研發(fā)實力。
天合光能210大尺寸TOPCon中試線電池量產(chǎn)平均效率突破24.5%，量產(chǎn)線實驗批次最高效率達到25%。天合光能在接受調(diào)研時表示，新增產(chǎn)能主要為基于210尺寸的高效能TOPCon電池組件產(chǎn)能。
統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2022年開始TOPCon產(chǎn)能提升明顯，2022年底累計產(chǎn)能（含在建）有望超過50GW，2023年底將有望接近80GW。據(jù)此，宋登元博士表示，2022年是TOPCon技術(shù)元年。
n型TOPCon備受青睞
毫無疑問，p型PERC仍是市場主流，但是具備衰減低、溫度系數(shù)高、弱光性好、雙面率高的n型TOPCon產(chǎn)品已經(jīng)開始受到市場關(guān)注。招商證券游家訓團隊分析文章指出，TOPCon將在今明年開始規(guī)模應用，TOPCon仍然是稀缺的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)能，在技術(shù)變革的先發(fā)紅利期，優(yōu)勢企業(yè)將有較好的收益。業(yè)內(nèi)專家分析認為，晶科能源、一道新能等n型企業(yè)將率先受益。
在上半年的招投標項目中就可見一斑。今年3月份，華電公示2022年單晶組件采購中標候選人，1.5GW中標組件為n型TOPCon產(chǎn)品。另外，中核匯能、國家電投4.5GW集采項目也設置了n型組件標段。一道新能、晶澳科技、天合光能等企業(yè)積極參與投標。
在國外，天合光能n型TOPCon也有著不錯的收獲。繼與中東Al-Raebi公司簽n型組件訂單后，天合光能210+n型組件海外需求持續(xù)旺盛。日前，與山東電建三公司簽訂的44MW至尊n型690W系列組件訂單已經(jīng)開始向目的地沙特朱拜勒市發(fā)貨。
p型PERC之后，n型TOPCon是一種更適合大規(guī)模生產(chǎn)的技術(shù)路線。一道新能CTO宋登元博士認為，n型TOPCon在降低BOS成本與度電成本方面優(yōu)勢明顯，其在一定時間內(nèi)必將成為市場主流。
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