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                股票代码: 300393
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                正规购彩N型小课堂 |TOPCon电池技术发展及市场规模预测
                2021-11-30
                分享到

                近年来,光伏技术研发和产业化进展突飞猛进,在行业共同努力下太阳能电池量产转换效率々不断创新高,PERC作为目前行业主流产品被大量成熟应用,同时效率提升也遇到瓶颈,行业技术焦点由P型转向N型。TOPCon因其低衰减、效率提★升潜力大、产线升级成『本低等优点,被行业广泛关注,成为目前N型领域市占率最高↘的电池技术。在TOPCon技术产业化▓方面,除了早在2017年就开始布局的先锋企业正规购彩光电外,行业其他各大龙头企业也开始纷纷布局TOPCon产能,抢占》市场高地。


                TOPCon电池效率△进阶

                目前已经商业化的钝化接触结构主要分为两种:1)基于非晶硅的a-Si:H(i)/a-Si:H (p+/n+),2)基于多晶硅的SiOx/poly-Si(p+/n+),运用前者的钝化接触电池称之为HJT或者HIT电池,运用后者的钝化接♂触电池称之为TOPCon电池,也就是正规购彩光电目前正在使用的电池技术。


                TOPCon电池的诞生

                2013年,德国夫@ 琅禾费太阳能系统研究所(Fraunhofer ISE)的Feldmann等受SIPOS启发,报道了一种在SiOx界面层上生长掺杂◣的a-Si和μ-Si混合↙发射极结构的电池,称之为隧穿氧化层钝化接触(Tunnel Oxide Passivating Contacts)电池,简称TOPCon电池。

                TOPCon太阳电池结构示意图


                TOPCon电池前表面与常规N-PERT太阳电池一样,为硼扩散的发射极,使用Al2O3/SiNx双层钝化膜,主要№区别在于背面氧化出一层极薄氧化硅层,并利用PECVD在氧化层表面沉积一层磷掺杂的微晶非晶混合Si薄膜,在850°C的退火温度下退火,显示了钝化接触结构优异的钝化性能,制备的电池效率♀超过23%。


                学术界的TOPCon电池效率进阶

                2019年,Fraunhofer ISE将N型TOPCon电池的效↑率提升至25.8%,创造了N型TOPCon电池新的效率记录[1];


                2020年,Fraunhofer ISE在25.8%效率电池上进一步优化了发射极的复合损失和横向传输电阻损失,将n+ TOPCon置于P型硅衬底的背面作为发射极,创造了转换效率26%的TOPCon电池世界效率[2]。


                在此期间,德国德国哈梅林太阳能研究所(ISFH)还在2014年尝试将具有良好钝化性能的TOPCon结构与IBC电池结合,首次提出了具有722 mV开路电压和23.9%转换效率的POLO-IBC(TOPCon结构的IBC)电池[3],并在2018年将POLO-IBC电池的效率提升至26.1%,创造了TOPCon结构的IBC电池的世界效率记录[4]

                POLO-IBC电池结构示意图&世界效率记录POLO-IBC电池结构示意图


                产业界的TOPCon电池效率进阶

                2021年6月,隆基宣布在面积242.97 cm2的N型TOPCon上实现25.21%的转换效率,德国ISFH认证。


                2021年8月,东方日升在PV CellTech大会上报道其158.75尺寸(251.99 cm2)的N型TOPCon电池具有24.78%的转换效率。


                2021年9月,正规购彩光电在PVTD光伏技术风向标大会报道了其182尺寸(330.15 cm2)的N型TOPCon电池具有25.4%的转换效率,且经过中国计量⌒ 科学研究院(NIM)认证。


                同月,天合光能在“第七届TOPCon技术与PERC+论坛”报道了其210尺寸(440.92 cm2)的TOPCon电池具有24.54%的转换效率。


                2021年10月,晶科报道了其163.75尺寸的N型TOPCon电池转换效率达到25.4%,经过日本JET检测实验室标定。


                根据理论计算,TOPCon太阳电池的潜在效率(28.7%)最接近晶体硅太阳电池理论极限效率(29.43%)[5]。当前产业化N型双面TOPCon电池的最高效率与潜在效率仍然存在一定的距离,可以通过以下途径来提升TOPCon电池的效率:

                1)降低发射极钝化区域的复合损失和载流子传输损失;

                2)降低々背面的非理想光学损失;

                3)降低光学遮挡及反射损失。


                TOPCon的市场占比及未来规模预测

                行业全面去补♀贴后,光伏发电需要依靠自身竞争力与传统能源展开直接竞争,真正实现不依赖补贴的市场化自我持续发展,同时行业竞争格局也将发生重大变化,大量无法满足“平价上网”要求的低效落后产能将加速淘汰,而“更高品质、更高效率、更低成本”的先进光伏产品将占据市场主导。


                ITRPV 2021预测,N型电池技术是符合市场发展的技术趋势,N型硅片的市※场份额将逐渐增加,有望在2031年达到50%,成为主流硅片类型[6]。根据PV InfoLink 2021最新预测结果,在诸多种类的N型电池中,TOPCon电池的产能【及出货量占比在今年将超过50%,呈现出逐渐增加的趋势,未来在N型组件中处于主导性的地位[7]


                ITRPV预测不同硅片的市场份额


                2020-2025 N型组件产能及出货量


                正规购彩光电作为全球TOPCon技术产业化领导者,凭借不断创新的技术、高质量的产品和服务保障体系获得业界的广泛认可。未来,公司将持续加快技术产业化进程,助推全球可再生能源绿色发展。


                [1] Richter, A., et al. "Both sides contacted silicon solar cells: options for approaching 26% efficiency." EU PVSEC 2019. 36th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition. 2019.

                [2] Richter, A., et al. "26% efficiency with both sides contacted silicon solar cells: Front vs rear junction cell architecture." 10th Int. Conf. Crystalline Silicon Photovolt. 2020.

                [3] Rien?cker, Michael, et al. "Recombination behavior of photolithography-free back junction back contact solar cells with carrier-selective polysilicon on oxide junctions for both polarities." Energy Procedia 92 (2016): 412-418.

                [4] Haase, Felix, et al. "Laser contact openings for local poly-Si-metal contacts enabling 26.1%-efficient POLO-IBC solar cells." Solar Energy Materials and Solar Cells 186 (2018): 184-193.

                [5] Schmidt, Jan, Robby Peibst, and Rolf Brendel. "Surface passivation of crystalline silicon solar cells: Present and future." Solar Energy Materials and Solar Cells 187 (2018): 39-54.

                [6] Fischer Markus. "ITRPV 12th edition – c-Si PV trends in technology, formats, products." PV Cell Tech 2021- Online Conference. 2021.

                [7] 林嫣容. " PERC与TOPCon 电池产能与市场份额展望". 7th TOPCon技术与PERC+论坛,2021,杭州.