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 近年來，光伏技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展突飛猛進(jìn)，在行業(yè)共同努力下太陽能電池量產(chǎn)轉(zhuǎn)換效率不斷創(chuàng)新高，PERC作為目前行業(yè)主流產(chǎn)品被大量成熟應(yīng)用，同時效率提升也遇到瓶頸，行業(yè)技術(shù)焦點由P型轉(zhuǎn)向N型。TOPCon因其低衰減、效率提升潛力大、產(chǎn)線升級成本低等優(yōu)點，被行業(yè)廣泛關(guān)注，成為目前N型領(lǐng)域市占率最高的電池技術(shù)。在TOPCon技術(shù)產(chǎn)業(yè)化方面，除了早在2017年就開始布局的先鋒企業(yè)中來光電外，行業(yè)其他各大龍頭企業(yè)也開始紛紛布局TOPCon產(chǎn)能，搶占市場高地。

TOPCon電池效率進(jìn)階

目前已經(jīng)商業(yè)化的鈍化接觸結(jié)構(gòu)主要分為兩種：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+），運用前者的鈍化接觸電池稱之為HJT或者HIT電池，運用后者的鈍化接觸電池稱之為TOPCon電池，也就是中來光電目前正在使用的電池技術(shù)。

TOPCon電池的誕生

2013年，德國夫瑯禾費太陽能系統(tǒng)研究所（Fraunhofer ISE）的Feldmann等受SIPOS啟發(fā)，報道了一種在SiOx界面層上生長摻雜的a-Si和μ-Si混合發(fā)射極結(jié)構(gòu)的電池，稱之為隧穿氧化層鈍化接觸（Tunnel Oxide Passivating Contacts）電池，簡稱TOPCon電池。


TOPCon電池前表面與常規(guī)N-PERT太陽電池一樣，為硼擴散的發(fā)射極，使用Al2O3/SiNx雙層鈍化膜，主要區(qū)別在于背面氧化出一層極薄氧化硅層，并利用PECVD在氧化層表面沉積一層磷摻雜的微晶非晶混合Si薄膜，在850°C的退火溫度下退火，顯示了鈍化接觸結(jié)構(gòu)優(yōu)異的鈍化性能，制備的電池效率超過23%。

學(xué)術(shù)界的TOPCon電池效率進(jìn)階

2019年，F(xiàn)raunhofer ISE將N型TOPCon電池的效率提升至25.8%，創(chuàng)造了N型TOPCon電池新的效率記錄[1]；
2020年，F(xiàn)raunhofer ISE在25.8%效率電池上進(jìn)一步優(yōu)化了發(fā)射極的復(fù)合損失和橫向傳輸電阻損失，將n+ TOPCon置于P型硅襯底的背面作為發(fā)射極，創(chuàng)造了轉(zhuǎn)換效率26%的TOPCon電池世界效率[2]。
在此期間，德國德國哈梅林太陽能研究所（ISFH）還在2014年嘗試將具有良好鈍化性能的TOPCon結(jié)構(gòu)與IBC電池結(jié)合，首次提出了具有722 mV開路電壓和23.9%轉(zhuǎn)換效率的POLO-IBC（TOPCon結(jié)構(gòu)的IBC）電池[3]，并在2018年將POLO-IBC電池的效率提升至26.1%，創(chuàng)造了TOPCon結(jié)構(gòu)的IBC電池的世界效率記錄[4]。

產(chǎn)業(yè)界的TOPCon電池效率進(jìn)階

2021年6月，隆基宣布在面積242.97 cm?的N型TOPCon上實現(xiàn)25.21%的轉(zhuǎn)換效率，德國ISFH認(rèn)證。

2021年8月，東方日升在PV CellTech大會上報道其158.75尺寸（251.99 cm?）的N型TOPCon電池具有24.78%的轉(zhuǎn)換效率。

2021年9月，中來光電在PVTD光伏技術(shù)風(fēng)向標(biāo)大會報道了其182尺寸（330.15 cm?）的N型TOPCon電池具有25.4%的轉(zhuǎn)換效率，且經(jīng)過中國計量科學(xué)研究院（NIM）認(rèn)證。

同月，天合光能在“第七屆TOPCon技術(shù)與PERC+論壇”報道了其210尺寸（440.92 cm?）的TOPCon電池具有24.54%的轉(zhuǎn)換效率。

2021年10月，晶科報道了其163.75尺寸的N型TOPCon電池轉(zhuǎn)換效率達(dá)到25.4%，經(jīng)過日本JET檢測實驗室標(biāo)定。

根據(jù)理論計算，TOPCon太陽電池的潛在效率（28.7%）最接近晶體硅太陽電池理論極限效率（29.43%）[5]。當(dāng)前產(chǎn)業(yè)化N型雙面TOPCon電池的最高效率與潛在效率仍然存在一定的距離，可以通過以下途徑來提升TOPCon電池的效率：

1）降低發(fā)射極鈍化區(qū)域的復(fù)合損失和載流子傳輸損失；

2）降低背面的非理想光學(xué)損失；

3）降低光學(xué)遮擋及反射損失。

TOPCon的市場占比及未來規(guī)模預(yù)測

行業(yè)全面去補貼后，光伏發(fā)電需要依靠自身競爭力與傳統(tǒng)能源展開直接競爭，真正實現(xiàn)不依賴補貼的市場化自我持續(xù)發(fā)展，同時行業(yè)競爭格局也將發(fā)生重大變化，大量無法滿足“平價上網(wǎng)”要求的低效落后產(chǎn)能將加速淘汰，而“更高品質(zhì)、更高效率、更低成本”的先進(jìn)光伏產(chǎn)品將占據(jù)市場主導(dǎo)。

ITRPV 2021預(yù)測，N型電池技術(shù)是符合市場發(fā)展的技術(shù)趨勢，N型硅片的市場份額將逐漸增加，有望在2031年達(dá)到50%，成為主流硅片類型[6]。根據(jù)PV Infolink 2021最新預(yù)測結(jié)果，在諸多種類的N型電池中，TOPCon電池的產(chǎn)能及出貨量占比在今年將超過50%，呈現(xiàn)出逐漸增加的趨勢，未來在N型組件中處于主導(dǎo)性的地位[7]。



中來光電作為全球TOPCon技術(shù)產(chǎn)業(yè)化領(lǐng)導(dǎo)者，憑借不斷創(chuàng)新的技術(shù)、高質(zhì)量的產(chǎn)品和服務(wù)保障體系獲得業(yè)界的廣泛認(rèn)可。未來，公司將持續(xù)加快技術(shù)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，助推全球可再生能源綠色發(fā)展。

原標(biāo)題：TOPCon電池技術(shù)發(fā)展及市場規(guī)模預(yù)測