TOPCon、HJT之后：谁将接力下一代光伏电池技术？

来源：中信建投发布时间：2022-02-11 08:22:37

PERC之后是HJT或者TOPCon，HJT或者TOPCon之后又是什么?

1、 IBC 电池

正面无栅线遮挡拥有更高电流，工艺相对复杂实现难度较高

IBC 电池(Interdigitated back contact，指交叉背接触电池)指 P-N 结与正负金属电极接触区都位于电池背光面并呈叉指状方式排列的一种太阳电池结构。

1985 年，Swanson教授创立了 SunPower 研发 IBC 电池;

2004 年， SunPower 菲律宾工厂规模量产第一代 IBC 电池;

2019 年黄河水电公司建立国内首条 IBC 电池量产线，转换效率 23.7%。

IBC 电池可以实现正面完全无栅线遮挡，从而消除金属电极的遮光电流损失，实现入射光子的最大利用，相较于常规电池可以获得更高的电流。

IBC 电池结构：电池前表面形成 n+ FSF(n+前场区)，利用场致钝化效应降低表面少子浓度，从而降低表面复合速率，同时降低串联电阻，提升电子传输能力。电池背表面为叉指状排列的 p+ emitter(p+发射极)和 n+BSF(n+背场区)。

其中，前者与 N 型硅基底形成 P-N 结，有效分离载流子，是电池的核心结构;n+BSF 主要是与n型硅基底形成高低结，诱导形成P-N结，进一步增强载流子的分离能力。此外，前后表面均采用SiO2/SiNx 叠层膜进行钝化。正面无金属接触，背表面的正负电极接触区域也呈叉指状排列。

TBC 电池

通过对传统 IBC 电池的背表面进行优化设计，增加钝化接触结构。即用 p+和 n+的 POLY-Si 作为 Emitter 和 BSF，并在 POLY-Si 与掺杂层之间沉积一层隧穿氧化层 SiO2。这样的背表面钝化可以有效降低复合，实现更好的接触，进而提高电池转化效率。

HBC 电池：2014 年，松下在 HJT 电池基础上，结合 IBC 电池结构，开发了 HBC 电池，转换效率 25.6%。 2017 年，Kaneka 刷新 HBC 电池转换效率世界纪录至 26.63%。

HBC 电池背面的 Emitter 和 BSF 区域为 p+非晶硅和 n+非晶硅层，在异质结接触区域插入一层本征非晶硅钝化层。HBC 电池具有高质量的钝化效果和低的温度系数，并同时具备大短路电流和高开路电压的双重优势。

核心工艺：制备背表面叉指状 P+与 N+区以及背面金属化是关键

对于 IBC 电池而言，背表面的叉指状 P+与 N+区结构是影响电池性能的关键。一般而言，IBC 背面可采用印刷源浆、光刻、离子注入、激光掺杂等方式制备叉指状 P+区与 N+区。同时，就背面金属化方面，IBC 电池主要采用丝网印刷、铜蒸镀两种方式。

①印刷源浆方式具有成本优势，但是容易造成电池表面缺陷，掺杂效果较难控制。②光刻的优点包括复合低、掺杂类型可控等，但是工艺难度较大。③离子注入方式优点主要为控制精度高、扩散均匀性良好，但是容易造成晶格损伤。④激光掺杂工艺相对简单，常温下可制备，但是需要精确对位。

钙钛矿电池

成本优势具备广阔商业前景，道阻且长行则将至

钙钛矿型太阳能电池(perovskite solar cells)，即利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池，来源于染料敏化太阳电池，优点主要体现为光吸收系数高、载流子扩散长度长、带隙可调等。

2009 年，日本科学家 Miyasaka 最早应用钙钛矿材料制备染料敏化单结太阳能电池，但当时转换效率仅为 3.8%。

经过多年发展，2020 年 12 月，英国牛津的 Oxford PV 公司将硅/钙钛矿叠层太阳能电池转换效率刷新至 29.52%;

2021 年，亥姆霍兹中心(HZB)科学家制备的钙钛矿/Si 叠层太阳能电池转换效率进一步提升至 29.80%。

钙钛矿晶硅叠层电池由一层硅与一层合成钙钛矿薄膜层串联而成，电池转换效率接近 30%。除转换效率优势外，其成本低廉、材料供给充足，具备广阔的商业前景。制约因素方面，①目前的合成钙钛矿一般是有机— 无机金属卤化物钙钛矿，高效钙钛矿电池由于含铅从而带来环境问题;②钙钛矿电池在大面积衬底下难以控制薄膜均匀性，效率与稳定性会有所下降。

钙钛矿晶硅叠层电池应用前景值得期待，但产业化尚需时日。钙钛矿电池在过去十多年间取得了飞速的发展。国内方面，2021 年以来钙钛矿晶硅叠层电池研发团队获得资本青睐：

2021 年 1 月，纤纳光电完成 C 轮融资 3.6 亿元，由三峡资本领投，京能集团、衢州金控、三峡招银等资方跟投。主要用于钙钛矿光伏百兆瓦级产线扩建、叠层产品升级、应用产品研发与生产等。

2021 年 3 月，协鑫光电完成新一轮过亿融资，凯辉能源基金领投。

2021 年 8 月，曜能科技完成数千万 A 轮融资，高瓴资本领投。

2021 年 10 月，极电光能完成 Pre-A 轮融资，由碧桂园创投、九智资本联合领投，建银国际、云林基金跟投，募集资金 2.2 亿元，主要用于新技术研发和试制线建设。