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沈文忠：n型技术融合引领下一代光伏电池技术

光伏头条 · 公众号 · · 2024-12-21 17:22

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文 | 光伏头条团队

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12月18日， 由CREC组委会主办，无锡新能源商会、国能能源研究院、光伏头条承办的“第二届n型光伏电池组件技术交流会 ” 在江苏省无锡市太湖国际博览中心成功举办。上海市太阳能学会名誉理事长、上海交通大学太阳能研究所所长、教授沈文忠应邀出席发表 《光伏电池技术对比分析与发展趋势思考》 主旨报告。

沈教授详细阐释了TOPCon、SHJ、xBC三大技术的优缺点、发展方向，并预判n型技术融合将引领下一代光伏电池技术。

上海市太阳能学会名誉理事长

上海交通大学太阳能研究所所长、教授沈文忠

晶硅电池技术引领光伏成为最便宜的能源

沈文忠教授表示， 过去40年光伏电池发展历程中，晶硅技术是绝对的主流 。这期间，晶硅技术最低市占率仍达到70%，2023年晶硅电池市场份额98%，2024年则将超98%。晶硅电池在效率、成本、稳定性等三方面各具特色，毫无短板。人类一直想把度电成本做到1美分以下，这个目标估计未来几年会在中国实现。

晶硅技术成为主流技术的一大优势在于可持续性 。硅材料在地壳中的含量高达26.3%，而且人类又掌握了硅的提纯技术。现在全球已经有1000G瓦的硅料产能，市场只需有500G瓦左右。人类不用担心硅材料的永续利用问题。

此外，人类掌握了晶硅电池高效化技术。从绒面、多层减反、M(0)BB、背接触、宽带隙及上下光转换到叠层技术，近年来在不断突破。电学性能的钝化上面，从全表面钝化到PERC前后表面的钝化，再到TOPCon或者异质结的钝化技术，甚至把栅线做到背面xBC的技术，都已经做到了极致，形成了非常好的解决方案。

沈文忠教授认为，过去中国光伏20年发展历程表明，人类在晶硅电池技术方面已经得心应手。 他对于光伏成为人类最便宜的能源非常有信心 。

谈及当前光伏电池技术，沈文忠表示，经过几年的发展，晶硅技术已经全面进入n型时代。很幸运的是不论硅材料还是半导体材料只有p型和n型， 产业化进入n型之后，就不会再回到p型了 。因为n型效率更高。未来n型技术是一劳永逸的技术。当下，三大n型技术TOPCon、异质结、xBC各有特点，而未来发展趋势一定是n型技术的融合发展。

TOPCon技术：三大优势使其成为主流技术

TOPCon技术，最初由德国太阳能研究机构Fraunhofer ISE在2014年提出。TOPCon技术的特点在于其与PERC产线兼容性好，可承受高温过程900℃，且双面率高达80-85%，具有较好的产业化前景。

近两年来TOPCon技术迅速发展。沈文忠教授总结原因在于 选择性发射结合LECO技术的快速导入，电池转换效率大幅提升 。现在激光辅助烧结已经成为行业的标配。今年下半年以来，TOPCon企业重点在做双面的钝化技术，其理论转换效率可以超过28%。

凭借主流PERC电池打下的坚实基础，成熟的国产化核心装备以及完整的全产业链生态，TOPCon技术成为了主流技术。 2023年TOPCon技术发展迅猛，2024年量产平均效率在25.3%左右而成本基本与PERC持平。未来2-3年内，TOPCon入库转换效率可达26%+。而一些TOPCon企业也抓住了技术发展良机，成为新一轮行业洗牌后的龙头企业。

当然，TOPCon技术本身也暴露一些问题。沈文忠教授介绍了PID失效以及UVID衰减问题，此外他还提及TOPCon技术的测试效率与入库效率差距偏大的问题。这些问题都需要不断技术改进以及技术突破。

异质结是晶硅电池的终极技术

对于异质结技术，沈文忠教授表示，这是一个天然的双面钝化接触技术，结构对称，双面率可以做到90%以上，甚至95%。按照现在的理解， 异质结技术应该是晶硅电池的终结技术。

从异质结技术发展来看，中国光伏人非常聪明，把简单的四层薄膜做了分层处理，不论是钝化层、功能层，还是TCO层，都做了相关的处理。这里面涉及到微晶的应用，包括分层处理以及TCO两层处理方案。

但是，近年来异质结技术发展速度较慢。最大原因是设备降本以及产业链生态构建不及预期。

沈文忠教授总结2022年-2024年异质结技术发展历程，主要体现为 三减一增，即减银、减硅、减栅、增效。 当前，双面微晶技术的推广使异质结电池效率提升0.5-0.6%。转光膜成为行业标配，光伏电池效率又大幅提升1.5-2.0%。此外，0BB技术、银包铜普及，更低的银含量、薄片化成为行业的主旋律。

对于未来，沈文忠教授认为 异质结技术的机会在于三个方面 。其一，硅片上的降本。相比其他技术，异质结硅片可以更薄。其二，0BB+银包铜技术的推进。其三，更低的碳足迹。低温工艺的异质结产品的碳足迹可以低至300kg eq 二氧化碳/kW，在产品出口方面，具有重大优势。

BC技术有利于做更高效的电池

“ xBC技术最大优势是美观，是分布式市场的应用。 ”沈文忠教授对于xBC技术一语中的。在电池优化过程当中，xBC电池正面钝化的优化不受发射极的影响，所以正面跟背面的优化可以各自单独处理，因此非常有利于做更高效的电池技术。这是TOPCon电池或者其他的电池不具备的条件。

BC技术早在20年前就已经诞生，其发展缓慢的原因在于其是 独家的孤独的电池技术，缺少产业链协同 。

2024年，产业界xBC技术经历了从怀疑到相信过程。沈文忠教授表示，目前有七八家企业在做xBC技术，预计2025年会有更多企业加入xBC阵营。他总结为三点原因： 其一，硅片技术的提升，成本的下降；其二，是激光工艺的运用；其三，龙头企业的引领 。

沈文忠教授判断：“ TOPCon的红利已经过去了，xBC在未来两三年内，有十倍的增长空间 ，从20GW做到两三百GW不是太稀奇的事情！”

n型技术融合引领下一代光伏电池技术

近两年来，行业提出THBC概念，也有企业称作HTBC，不论名称如何，实质是TOPCon跟异质结技术的融合。该技术正面全部用管式的PECVD来实现，背面n区可以用管式的PECVD来实现。对于p+ poly钝化性能比较差的问题，用异质结的非晶硅或者纳米晶硅来代替。

沈文忠教授表示， 该方案应该是两全其美的解决方案 。目前已经有企业进入了中试阶段，平均效率可以达到27%，结果非常好。他认为，这种电池技术未来两三年之内会成为晶硅电池的终极方案，因为它 兼具效率和成本的特色。

晶硅电池效率达到28%之后，要进一步突破30%，未来的必须走叠层电池的技术路线。对于钙钛矿薄膜电池而言，由于设备高昂、大面积效率提升困难等问题，钙钛矿与晶硅叠层技术也是其必经之路。

最后，沈文忠教授寄语行业：双碳目标指引下的光伏产业蓬勃生机！n型转型驱动下的光伏技术如虎添翼！激烈竞争形势下的光伏创新重中之重。

来源：光伏头条

沈文忠：n型技术融合引领下一代光伏电池技术

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