光伏行业深度报告：PERC、TOPCon、HJT、IBC（23页）

行业报告下载 2022年08月26日 07:48 管理员

光伏发电是利用半导体材料的光生伏特效应，把太阳能转化为电能的过程。其发电原理是太阳光照在半导体 P-N 结上，形成新的空穴-电子对，在 P-N结内建电场的作用下，光生空穴（正电荷）由 N区流向 P 区，光生电子（负电荷）由 P 区流向 N 区，形成从 N到 P 的光生电动势，从而使 P 端电势升高，N端电势降低，接通电路后就形成 P 到 N的外部电流。太阳能电池是实现光电转换最为核心的环节。太阳能电池根据半导体材料的不同分为晶硅太阳能电池和薄膜太阳能电池，晶硅太阳能电池在太阳能电池中份额占比超 95%，是目前产业化水平与可靠性最高的光伏电池类型。晶硅电池根据用料的不同可分为单晶硅电池和多晶硅电池，单晶硅片因具有完美的晶体结构，易制备高品质的 PN结从而获得更高的光电转换效率，且通过改进单晶炉、金刚线切片等环节大幅降本，已成为行业的主流选择。单晶电池根据硅片掺杂元素不同，又分为 P 型电池和 N型电池。传统 P 型电池硅片基底掺硼，通过扩散磷形成 N+/P 结构，虽然扩散工艺简单但转换效率上限较低；新型 N型电池硅片基底掺磷，通过扩散硼形成 P+/N结构，扩散工艺难度大，但少子寿命长，且没有硼氧复合和硼铁复合，从而避免了形成复合中心的光致衰减损失，是未来的技术迭代方向。

第一代电池技术（2016年之前）为常规 Al-BSF铝背场电池（Aluminium Back Surface Field），在电池 P-N结制备完成后，于硅片的背光面沉积一层铝膜，无介电膜。铝背场电池效率损失来自于背面全金属的复合，背钝化电池结构 PERC 应运而生。2021 年 BSF 电池市场占比下降至 5%，基本面临淘汰。第二代电池技术（2017至今）为单晶 P 型 PERC及 PERC+电池，PERC 发射极钝化和背面接触电池（Passivated Emitter and Rear Contact），在电池片背面形成氧化铝钝化层作为背反射器，增加长波光的吸收，同时降低背表面电子复合，增大 P-N 极间的电势差，提高转换效率。2017-2020 年 PERC电池加速迭代，市占率从 15%上升至 86%，4年间渗透率提升近 6 倍。随着近两年大尺寸 PERC电池新产能的释放，2021年其市场占比进一步提升至 91.2%。目前，PERC+利用提效工艺如激光 SE、碱抛、光注入/电注入等，延长了技术生命周期，2022 年平均转换效率约为 23.3%，是目前最具经济性的主流电池产品。但 PERC效率迫近理论极限 24.5%，大尺寸 PERC的降本路径也临近扩产瓶颈，下一场竞赛将是高效率的比拼。第三代电池技术（开启产业化元年）为 N 型高效电池技术，其钝化接触技术大幅减少金属电极和电池的接触复合，从而实现比 PERC 电池更高的转换效率。具体包括 TOPCon隧穿氧化层钝化接触电池（Tunnel Oxide Passivated Contact）、HJT 具有本征非晶层的异质结电池（Hetero-Junction with Intrinsic Thin-layer）、IBC 交指式背接触电池（Interdigitated Back Contact）等。N型电池相对成本较高，2021年市场占比约为 3%，2022年产业化元年正式启动。随着国内外需求开始转向高效产品以及“降本增效”提速，N 型电池是下一步迭代发展的方向。