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一、分類(lèi)

光伏電池實(shí)際上包括晶硅電池和薄膜電池，因?yàn)楸∧る姵剞D(zhuǎn)換效率較低，不適合大規(guī)模發(fā)展，所以目前大部分光伏電池都是晶硅電池，今天我們也是討論晶硅光伏電池，簡(jiǎn)稱(chēng)光伏電池。

光伏電池的分類(lèi)緯度主要有三個(gè)，一是單晶和多晶，二是P型和N型，三是電池技術(shù)（主要包括PERC、PERT，PERL，IBC），下面我們一個(gè)個(gè)來(lái)解決。

1）單晶和多晶

單晶和多晶實(shí)際上都是由多晶硅料制成的，就是具體的結(jié)構(gòu)不一樣，然后表現(xiàn)在力學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)等性質(zhì)不一樣，我們只要記得，在同樣的技術(shù)條件下，單晶電池的轉(zhuǎn)換效率比多晶高，只是在具體產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中，由于技術(shù)跟進(jìn)、成本等原因，多晶加上某些電池技術(shù)后會(huì)比單晶有性?xún)r(jià)比。

由于成本的下降，單晶電池快速提高了市場(chǎng)份額。近兩年隨著單晶爐技術(shù)和長(zhǎng)晶工藝的發(fā)展，一臺(tái)單晶爐每月的產(chǎn)量由五年前500kg/月提升到現(xiàn)在的2.7噸/月，預(yù)計(jì)今年某些龍頭企業(yè)可以將產(chǎn)量提高到3.1噸/月；此外，由于單晶硅棒內(nèi)部晶格序列一致，使用金剛線切割技術(shù)減少了耗材使用量并增加了單位出片量，而多晶硅在這方面的改進(jìn)不明顯。目前單晶硅棒的長(zhǎng)晶成本已經(jīng)由幾年前的100多元/kg下降到42元/kg(隆基股份水平)，明年可進(jìn)一步優(yōu)化到35元/kg。2017年單晶電池的市場(chǎng)份額已經(jīng)超過(guò)30%，2018年預(yù)計(jì)會(huì)接近50%。

2）P型和N型

簡(jiǎn)化來(lái)說(shuō)，在純硅中摻入硼，就叫P型；在純硅中摻入磷，就叫N型。P型硅片的優(yōu)點(diǎn)是，因?yàn)榕鹋c硅分凝系數(shù)相當(dāng)，分散均勻度容易控制，所以制作工藝簡(jiǎn)單、成本低，而N型硅片摻磷元素，磷與硅相溶性差，拉棒時(shí)磷會(huì)分布不均。目前光伏行業(yè)主流產(chǎn)品是P型硅片，因?yàn)镻型硅片有較好的抗宇宙射線輻照能力，而太陽(yáng)能電池原本是從空間航空器應(yīng)用演化過(guò)來(lái)的，制作工藝已經(jīng)成熟簡(jiǎn)單，成本較低，所以就一直沿用到地面光伏電池上。

但是，P型硅片太陽(yáng)能電池的最高效率有其固有瓶頸，而N型硅片因?yàn)樯僮訅勖?，電池效率可以做得更高，再加上地面?yīng)用并不存在宇宙射線輻照的問(wèn)題，這幾年技術(shù)的進(jìn)步已經(jīng)把原來(lái)困擾N型硅片電池的發(fā)射結(jié)濃度分布、均勻性、表面鈍化等難題解決，而且P型和N型單晶硅的生產(chǎn)制備沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別，在離子注入設(shè)備國(guó)產(chǎn)化、并配上退火、清洗及氧化等工藝后，N型電池的成本正在向P型靠攏，特別是當(dāng)更多企業(yè)認(rèn)可并擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模時(shí)，兩者之間的生產(chǎn)成本會(huì)越來(lái)越接近。

3）電池技術(shù)PERC、PERT、PERL、IBC

PERC（PassivatedEmitter Rear Contact ），“鈍化發(fā)射極及背局域接觸”，即常規(guī)電池基礎(chǔ)上在背面做一層氧化鋁+氮化硅，然后再激光開(kāi)膜，開(kāi)膜部分要用到專(zhuān)用的鋁漿。

PERT（PassivatedEmitterRearTotally-diffused），“發(fā)射結(jié)鈍化背面全部擴(kuò)散”，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是背表面擴(kuò)散全覆蓋，目的是降低電池的背面接觸電阻和復(fù)合速率。

PERL（PassivatedEmitterRearLocally-diffused），“發(fā)射結(jié)鈍化背面局部擴(kuò)散”，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是背面局部接觸處重?fù)诫s以降低電池背面局部接觸區(qū)域的接觸電阻和復(fù)合速率。

IBC（InterdigitatedBackContact），“叉指狀背接觸”，指的是把基底與發(fā)射區(qū)的接觸電極以叉指形狀全部做在電池背面，這樣設(shè)計(jì)后就不用考慮對(duì)電池光學(xué)方面的影響，可以更加專(zhuān)注于電池電性能的提高。

PERC主要用在P型電池上；PERT、PERL、IBC主要應(yīng)用在N型電池上，其中PERT/PERL技術(shù)由于相對(duì)比較簡(jiǎn)單的電池結(jié)構(gòu)，且與現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)有比較好的兼容性，所以它們的規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)該會(huì)在IBC技術(shù)之前。

二、趨勢(shì)

光伏電池的種類(lèi)就是由以上三個(gè)維度進(jìn)行組合而成，由于在技術(shù)成熟、條件相同的情況下，單晶會(huì)比多晶更有效率，所以從目前行內(nèi)企業(yè)的布局看，未來(lái)幾年趨勢(shì)比較明顯的光伏電池種類(lèi)是P型單晶PERC電池、N型單晶電池（PERT、PERL、IBC都可能用到），部分產(chǎn)業(yè)專(zhuān)家的觀點(diǎn)是，未來(lái)3年內(nèi)將以P型單晶PERC電池為主要趨勢(shì)，N型單晶電池的產(chǎn)業(yè)規(guī)模化會(huì)相對(duì)晚2-3年。

1）在第一部分提到“具體產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中，由于技術(shù)跟進(jìn)、成本等原因，多晶加上某些電池技術(shù)后會(huì)比單晶有性?xún)r(jià)比”，但是一旦技術(shù)和成本跟上后，單晶性?xún)r(jià)比就出來(lái)了，所以長(zhǎng)期來(lái)看，單晶替代多晶的趨勢(shì)比較確定。

同樣是使用PERC電池技術(shù)疊加于單晶硅片和多晶硅片，PERC+單晶硅片可以帶來(lái)1.2%的效率提升，而PERC+多晶硅片目前只能帶來(lái)0.8%的效率提升，以晶澳太陽(yáng)能為例，其多晶+干法黑硅+perc的60片電池組件最高功率能做到290W，而單晶+perc組件功率可以做到305W。

從整個(gè)光伏電站建設(shè)成本來(lái)看，近些年隨著組件價(jià)格的不斷下滑，電站建設(shè)的BOS成本占比越來(lái)越高（BOS成本指的是在電站建設(shè)過(guò)程中的運(yùn)輸、安裝、土地、支架、線纜、設(shè)計(jì)、入網(wǎng)等成本），所以1W裝機(jī)容量要分?jǐn)傇絹?lái)越多的間接費(fèi)用，這就使得高功率組件更容易得到市場(chǎng)青睞，因?yàn)榭梢愿行У財(cái)備N(xiāo)BOS成本，比如“270W的多晶標(biāo)準(zhǔn)組件”的單瓦BOS成本就比“315W的PERC單晶半片組件”高出近0.559元。

2）PERC技術(shù)早就在1984年誕生、2012年開(kāi)發(fā)成功，于2014年開(kāi)始推向市場(chǎng)，2016年在領(lǐng)跑者項(xiàng)目的推動(dòng)下得到大面積推廣。目前從部分企業(yè)公布的數(shù)據(jù)來(lái)看，晶科能源P型多晶PERC電池轉(zhuǎn)換效率達(dá)22.04%，P型單晶PERC電池效率最新紀(jì)錄達(dá)23.45%，隆基P型單晶PERC電池轉(zhuǎn)換效率達(dá)到23.26%，說(shuō)明P型PERC電池的轉(zhuǎn)換效率已足夠滿(mǎn)足2017年“領(lǐng)跑者”指標(biāo)（多晶硅電池和組件轉(zhuǎn)換效率分別達(dá)到19.5%和17%以上，單晶硅電池和組件轉(zhuǎn)換效率分別達(dá)到21%和18%以上）。

在隆基樂(lè)葉、尚德、天合光能等主流光伏公司的推動(dòng)下，2017 年P(guān)ERC電池已經(jīng)明確成為行業(yè)技術(shù)升級(jí)的主流技術(shù)。據(jù)PV Infolink統(tǒng)計(jì)，2017年P(guān)ERC電池產(chǎn)能由2016年底的15GW提升到近34GW，PERC組件產(chǎn)量達(dá)9.5GW左右，2018年P(guān)ERC技術(shù)將逐漸成為產(chǎn)線標(biāo)配，而且未來(lái)幾年內(nèi)仍將是市場(chǎng)主流。隆基自己的預(yù)測(cè)是，P型單晶PERC產(chǎn)品市占率將在2020年接近50%。

3）N型電池的轉(zhuǎn)換效率比P型電池高，比如德國(guó)Fraunhofer利用Topcon技術(shù)制備的N型PERT電池轉(zhuǎn)化效率達(dá)25.1%，美國(guó)SUNPOWER公司N型IBC電池的實(shí)驗(yàn)室最高轉(zhuǎn)換效率是25%，多家公司量產(chǎn)的平均效率也都超過(guò)了21%。此外，N型電池相對(duì)P型電池還有以下優(yōu)勢(shì)：

1、應(yīng)用在雙面電池上時(shí)，N型電池的背面轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到正面的80%以上，而 P型目前只能達(dá)到65%；

2、P型電池的光致衰減率為2-10%，而N型在整個(gè)生命周期內(nèi)無(wú)光致衰減，在有效保證光伏電站發(fā)電量的同時(shí)，也帶來(lái)了2-10%的發(fā)電量增益；

3、P型電池的溫度系數(shù)為0.42%，而N型為0.38%，更低的溫度系數(shù)帶來(lái)1.5%以上的發(fā)電量增益；4、和P型電池相比，N型有更好的弱光響應(yīng)，光伏電站在上午更早啟動(dòng)發(fā)電，下午更晚發(fā)電，有效增加光伏電站的發(fā)電量；

N型目前的劣勢(shì)是成本高，主要是在硅片、銀漿和制造工藝上。不過(guò)，從發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，成本較低的可能性還是挺大。在硅片上，因?yàn)镹型硅片制作過(guò)程中成本并沒(méi)有增加，只是目前使用的用戶(hù)不夠多，規(guī)?；?yīng)小所以成本高；此外，N型硅片可以做的更薄，而P型的硅片太薄則會(huì)犧牲效率。因此，將來(lái)N型的硅片價(jià)格會(huì)和P型接近。在銀漿方面，N型雙面電池的銀漿消耗比較大，但是通過(guò)多主柵技術(shù)可以大幅度降低銀漿的使用量，預(yù)計(jì)跟P型電池的銀漿量差值會(huì)越來(lái)越小。N型另一個(gè)問(wèn)題是，目前P型已經(jīng)有完備的檢測(cè)體系，而N型還缺乏一個(gè)大家普遍接受的衡量和檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)。

雖然N型電池成本稍高，但同樣效率也更高，只要N型效率比P型高0.5%，電池端的成本差異就可以忽略，而組件端成本會(huì)更低。根據(jù)多家研究機(jī)構(gòu)（IHS、VDMA及ITRPV）預(yù)計(jì)，到2027年，N型電池的市場(chǎng)份額將從目前的5%增至55%。

三、公司

P型單晶PERC光伏電池路線的代表是隆基股份，其已經(jīng)計(jì)劃在2018年6月底，將所有電池產(chǎn)線全部升級(jí)為PERC電池產(chǎn)線，到2018年下半年將擁有3.5-4GW的自主PERC電池產(chǎn)能，加上外部戰(zhàn)略合作等，將共擁有約8GW的PERC電池產(chǎn)能。N型單晶光伏電池路線的代表是中來(lái)股份，公司“年產(chǎn)2.1GW N型單晶雙面太陽(yáng)能電池項(xiàng)目”預(yù)計(jì)2018年底全部建成投產(chǎn)，到時(shí)公司將成為全球最大的N型單晶雙面電池規(guī)?；a(chǎn)企業(yè)。由于隆基股份的市場(chǎng)預(yù)期比較一致，而光伏電池是中來(lái)股份新增業(yè)務(wù)。

原標(biāo)題：光伏電池入門(mén)：分類(lèi)、趨勢(shì)以及公司機(jī)會(huì)