1941年，第一個單晶硅太陽能電池誕生；20世紀50年代，貝爾實驗室推出了第一個商用光伏電池，其轉(zhuǎn)換效率為6%。到目前為止，光伏電池的發(fā)展歷史已經(jīng)超過80年。近期，中國光伏企業(yè)再次在歷史上留下濃墨重彩的一筆。

本文介紹了目前光伏電池的轉(zhuǎn)換效率記錄以及各種光伏電池技術(shù)路徑的比較。

 

隆基太陽能電池打破世界紀錄

在第十六屆中國新能源國際博覽會暨高峰論壇上，作為中國十大HJT太陽能電池制造商之一的隆基綠能宣布，已收到德國哈梅林太陽能研究所（ISFH）的最新認證報告。隆基綠能自主研發(fā)的硅異質(zhì)結(jié)電池的轉(zhuǎn)換效率達到26.81%。

“世界太陽能之父”馬丁·格林宣布，這是目前世界上硅基太陽能電池效率最高的記錄。這也是這家日本公司自2017年創(chuàng)下26.7%的紀錄以來，時隔五年創(chuàng)造的最新世界紀錄。隆基綠能中央研究院副院長徐希祥表示，2017年，日本Kaneka公司創(chuàng)造了26.7%的單晶硅電池效率紀錄，異質(zhì)結(jié)+IBC的復合技術(shù)打破了這一紀錄。

 

 

隆基綠能的新紀錄使用了異質(zhì)結(jié)技術(shù)，從24.7%和25.1%提高到26.81%。徐希祥表示，隆基也在致力于異質(zhì)結(jié)+IBC技術(shù)，未來效率將進一步提高。除了異質(zhì)結(jié)（HJT）電池，隆基在PERC和HPBC等技術(shù)路徑上也取得了顯著成就。目前，光伏行業(yè)主流PERC電池的轉(zhuǎn)換效率世界紀錄是隆基綠色能源創(chuàng)下的24.05%，非常接近ISFH 24.5%的實驗室效率極限；

本月初，隆基綠能還發(fā)布了搭載HPBC技術(shù)的光伏組件產(chǎn)品。目前，大規(guī)模生產(chǎn)的效率已超過25%。采用氫鈍化技術(shù)的PRO版本的效率為25.3%，超過了PERC電池的實驗室效率。

 

轉(zhuǎn)換效率——技術(shù)迭代的標尺

光伏電池的轉(zhuǎn)換效率是衡量光伏技術(shù)每次迭代的最關(guān)鍵的標準。從隆基創(chuàng)下的紀錄來看，每次漲幅的絕對值都不大，但對產(chǎn)業(yè)鏈下游的影響尤為顯著。

在20%轉(zhuǎn)換效率的基礎(chǔ)上，要將效率提高1%并不容易。從2017年至今，PERC電池的效率僅從20.5%左右提高到現(xiàn)在的23.5%左右。降低光伏成本，有減薄硅片和減少銀漿使用等方法，都是降低成本。

 

 

更關(guān)鍵的方法是增加。增量意味著電池效率提高后，成本自然會降低。具體來說，提高電池效率可能會使加工成本更高，但它降低了所有其他零件的加工成本。具體來說，在20%的基礎(chǔ)上，轉(zhuǎn)換效率每提高一個百分點，就可以為下游電站節(jié)省5%以上的成本，效果巨大。因此，對于更高的轉(zhuǎn)換效率，即使只提高0.01%，光伏公司也一直在努力。

隆基綠能創(chuàng)始人兼總裁李振國表示，下一代光伏電池技術(shù)，無論是TOPCon、HPBC、HJT，包括這些技術(shù)的一些集成和雜交，將在大約三年內(nèi)實現(xiàn)26%至27%的量產(chǎn)效率。對于單結(jié)光伏的最終產(chǎn)品，大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)接近27%的轉(zhuǎn)換效率。同時，在未來5-10年，雙結(jié)電池也有發(fā)展空間，可能達到40%的實驗轉(zhuǎn)化效率和30%-35%的量產(chǎn)效率。

 

光伏電池技術(shù)路徑比較

正如李振國所言，2022年是N型電池爆發(fā)的元年，TOPCon、HJT、IBC等下一代光伏電池技術(shù)發(fā)展如火如荼。

 

 

與傳統(tǒng)的P型電池相比，這些N型電池具有轉(zhuǎn)換效率高、雙能性高、溫度系數(shù)低的優(yōu)點，但制造工藝復雜，成本較高。業(yè)界普遍認為這是下一代電池技術(shù)。如今，主流的P型單晶PERC電池仍然是光伏發(fā)電行業(yè)最經(jīng)濟的技術(shù)，但其量產(chǎn)效率已接近24.5%的理論極限，很難大幅提高。

有人在研究今天的技術(shù)，但明天的技術(shù)必須得到重視，在TOPCon、HJT和IBC等熱門選項中，誰能脫穎而出，取代PERC成為主流？

從上面的比較可以看出，在目前的N型電池賽道上，TOPCon贏在當下，HJT贏在未來。在一定程度上，它高度概括了當前的形勢。TOPCon電池之所以在短期內(nèi)受到歡迎，是因為生產(chǎn)線可以從PERC生產(chǎn)線直接改進，經(jīng)濟效益更高。

預(yù)計2023年，國內(nèi)TOPCon電池產(chǎn)能將接近200GW，出貨量預(yù)計將超過100GW。從更長遠的角度來看，以HJT為代表的顛覆性創(chuàng)新技術(shù)，其工藝更簡單，產(chǎn)業(yè)化的成本降低路徑清晰明了，未來效率提升空間很大，但與PERC生產(chǎn)線不兼容的高成本使其短期競爭力不足。

目前，大部分HJT電池生產(chǎn)線仍以小規(guī)模為主。這一次隆基的新世界紀錄可能意味著HJT電池有望在2-3年內(nèi)實現(xiàn)量產(chǎn)。據(jù)預(yù)測，HJT電池項目的總產(chǎn)能將超過150GW。但IBC電池是一條平臺型長期電池技術(shù)路線，在國內(nèi)實現(xiàn)量產(chǎn)仍有一定難度。同時，經(jīng)典的IBC效率溢價難以覆蓋成本溢價，與TOPCon和HJT相結(jié)合的TBC和HBC路徑有望吸引產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型。

 

 

目前，部署IBC電池的中國公司不在少數(shù)，如隆基綠能、愛科、中國光伏組件制造商之一天合、中來、中國太陽能電池制造商之一晶澳科技 Solar等。預(yù)計今年將實施少量產(chǎn)能。更進一步，光伏技術(shù)的未來遠不止“硅”。目前主流的單結(jié)電池的上限有限，雙結(jié)電池的空間更大。

展望技術(shù)前沿，鈣鈦礦電池和砷化鎵多結(jié)薄膜電池的轉(zhuǎn)換效率高于目前的量產(chǎn)技術(shù)。鈣鈦礦晶體硅堆疊電池和砷化鎵多結(jié)電池的轉(zhuǎn)換效率超過30%，這也是值得關(guān)注的技術(shù)方向。參考歷史經(jīng)驗和行業(yè)發(fā)展規(guī)律，無論是選擇TOPCon、HJT還是其他光伏電池技術(shù)路徑，各市場主體對N型電池的投資不僅符合技術(shù)變革的趨勢，也希望在潛在的行業(yè)席位洗牌中占據(jù)更有利的位置。技術(shù)本身沒有對錯之分，它最終會被工業(yè)化。