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P型向(xiàng)左，N型向(xiàng)右
Published:
2023-11-13 16:56
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光伏的列車(chē)駛到丁字路口，是該向(xiàng)左，還(hái)是向(xiàng)右？
向(xiàng)左，探索慣性；向(xiàng)右，打破慣性。
向(xiàng)左還(hái)是向(xiàng)右？
經(jīng)(jīng)曆了數百年探索，20世紀末，光伏技術(shù)逐漸興起(qǐ)，市場(chǎng)不斷擴大。政策的支持與技術(shù)的進(jìn)(jìn)步使得光伏電池生産成(chéng)本逐步下降，效率逐漸提升，光伏發(fā)(fā)電逐漸成(chéng)爲更多人的選擇。時(shí)至今日，光伏已成(chéng)爲全球能(néng)源供應的重要組成(chéng)部分。IEA預計2024年全球光伏新增裝機將(jiāng)增至310GW。電池技術(shù)已從10年前多晶矽與單晶矽之爭，升級到P型與N型的共贏(yíng)，除了傳統的矽，鈣鈦礦、石墨烯等一系列更具發(fā)(fā)展潛力的電池技術(shù)正在市場(chǎng)化發(fā)(fā)展中不斷完善。
2021年是電池技術(shù)變革的拐點(diǎn)之年，光伏行業(yè)唯一的主旋律就是降本增效，N型電池由于轉換效率高，開(kāi)(kāi)始逐步登上舞臺，被(bèi)人們所接納。
P型矽襯底太陽(yáng)能(néng)電池：在P型半導體材料上擴散磷從而形成(chéng) N+/P型結構，擴散工藝簡(jiǎn)單，成(chéng)本較低，目前占據電池片主流市場(chǎng)，但最高轉換效率具有瓶頸；
N型矽襯底太陽(yáng)能(néng)電池：在N型半導體材料上注入硼從而形成(chéng) P+/N 型結構，作爲高效率電池代表具備高少子壽命與無(wú)光緻衰減特性，但制造成(chéng)本較高。
一般來(lái)說(shuō)，在導電型半導體上制作相反導電型半導體的方式一般有高溫熱擴散、離子注入和外延生長(cháng)(cháng)三種(zhǒng)，後(hòu)兩(liǎng)者因爲成(chéng)本較高、工藝較複雜等原因，一般用于電子工業(yè)領(lǐng)域。
以P型矽片爲襯底制作電池的發(fā)(fā)射極時(shí)，業(yè)內一般是在前表面(miàn)進(jìn)(jìn)行磷擴散，所需的反應溫度不用太高、時(shí)間較短，矽片也相對(duì)不容易發(fā)(fā)生曲翹、碎片、氧沉澱的問(wèn)題，有利于電池良率的提高。
相比之下，N型矽片需要對(duì)表面(miàn)進(jìn)(jìn)行硼擴散，在推結時(shí)所需的溫度更高，至少 900℃以上，且時(shí)間更長(cháng)(cháng)，還(hái)可能(néng)形成(chéng)難以刻蝕的富硼層，控制難度大。從中環(huán)股份此前公開(kāi)(kāi)報價(jià)來(lái)看，目前同樣(yàng)厚度和尺寸的 N 型矽片價(jià)格會(huì )比P型矽片高 6-8%左右。
P型向(xiàng)左，仍是主導
PERC電池的工藝流程相對(duì)簡(jiǎn)單且設備成(chéng)熟，近兩(liǎng)年來(lái)，標配一些提效工藝，如激光SE、堿拋、光注入/電注入等。PERC技術(shù)以背面(miàn)鈍化層的沉積和激光開(kāi)(kāi)槽爲主，後(hòu)續在此基礎上進(jìn)(jìn)行工藝改進(jìn)(jìn)優(yōu)化時(shí)增加正面(miàn)SE激光和光注入/電注入退火等工藝。
P型仍是目前市場(chǎng)上主流的技術(shù)，并且已經(jīng)(jīng)經(jīng)(jīng)曆了多年的發(fā)(fā)展和改進(jìn)(jìn)。它們在産量、效率和成(chéng)本方面(miàn)都(dōu)具備競爭優(yōu)勢，且已經(jīng)(jīng)建立了穩定的供應鏈和市場(chǎng)份額。其制備工藝和性能(néng)特點(diǎn)已經(jīng)(jīng)相對(duì)成(chéng)熟，并且在不同的應用場(chǎng)景下經(jīng)(jīng)受了時(shí)間的考驗。
PERC電池的理論極限效率爲24.5%，目前業(yè)內電池量産效率已經(jīng)(jīng)普遍超過(guò)(guò)23%，實(shí)驗室記錄也已經(jīng)(jīng)較長(cháng)(cháng)時(shí)間未再有突破，業(yè)界多數企業(yè)已轉向(xiàng)新型電池技術(shù)。雖然N型電池表現出強大的潛力，但并不意味著(zhù)(zhe)會(huì )完全取代P型電池。
N型向(xiàng)右，極速狂飆
行業(yè)裡(lǐ)普遍認爲2022年是“N型技術(shù)元年”，N型電池進(jìn)(jìn)入商業(yè)化進(jìn)(jìn)程，全球N型産品總産量超過(guò)(guò)10GW。而N型電池又主要包括TOPCon、HJT、IBC，尤其是TOPCon和HJT，得到了主流廠(chǎng)商的認可，它們相比P型電池的量産效率有明顯提升，供應鏈也相對(duì)成(chéng)熟，降本路線(xiàn)清晰，更容易實(shí)現産業(yè)化。
是TOPCon還(hái)是HJT，亦或是IBC？市場(chǎng)上衆說(shuō)紛紜。
近年來(lái)，TOPCon由于其高轉換效率、低衰減性能(néng)、高量産性?xún)r(jià)比等明顯優(yōu)勢，逐步被(bèi)行業(yè)企業(yè)采納。其理論極限效率爲28.7%，是最接近晶體矽太陽(yáng)電池理論極限效率（29.43%）的技術(shù)，遠高于PERC（24.5%），具有非常大的研發(fā)(fā)潛力。2023年作爲TOPCon技術(shù)爆發(fā)(fā)的一年，市占率有望占比超過(guò)(guò)25%。
HJT優(yōu)勢可概況工藝流程短、轉換效率高、無(wú)LID與PID，低衰減、溫度系數低，發(fā)(fā)電量高、雙面(miàn)率高，JT正反面(miàn)結構對(duì)稱(chēng),而且TCO薄膜是透光的,天然就是雙面(miàn)電池,HJT的雙面(miàn)率能(néng)達到90%以上，雙面(miàn)PERC的雙面(miàn)率僅爲75%+。據solarzoom測算，考慮10%-20%的背面(miàn)輻照及電池片雙面(miàn)率的差異,HJT電池單瓦發(fā)(fā)電量高出雙面(miàn)PERC電池約2%-4%。
與TOPCon和HJT的鈍化思路不同，IBC是將(jiāng)電池正面(miàn)的電極柵線(xiàn)全部轉移到電池背面(miàn)，PN 結和金屬接觸都(dōu)處于電池背部，呈叉指狀方式排列，減少正面(miàn)柵線(xiàn)對(duì)陽(yáng)光的遮擋，結合金字塔絨面(miàn)結構和減反層組成(chéng)的陷光結構，能(néng)夠最大限度地利用入射光。
P型仍是目前市場(chǎng)上主流的技術(shù)，已在不同的應用場(chǎng)景下經(jīng)(jīng)受了時(shí)間的考驗。N型量産效率有明顯提升，供應鏈相對(duì)成(chéng)熟，降本路線(xiàn)清晰，更容易實(shí)現産業(yè)化，目前要突破的最大難關(guān)便是成(chéng)本。N-P價(jià)差決定著(zhù)(zhe)N型對(duì)P型替代的進(jìn)(jìn)展速度，向(xiàng)左P型仍是主導，向(xiàng)右N型急速“狂飆”，P型瓶頸能(néng)否打破？N型會(huì )帶來(lái)怎樣(yàng)的驚喜？我們拭目以待。
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