2024年光伏电池四大关键技术跟踪方向

“降本增效、科技创新”促进光伏新技术迭代，加快下游扩产。

光伏新技术的研究把握了大方向的确定性，重点是长期趋势的确定。技术阶段主要是“0” 到 1”和“1 到 N”。

在新技术环节中，电池+组件设备有望成为技术迭代机会最大的环节。同时，国内替代电池设备的核心部件+HJT浆料有望成为下一阶段的重要突破。

本文梳理了2024年光伏电池四大关键技术的重点跟踪方向。

光伏电池行业概况

根据原材料和制备工艺，光伏电池可分为P型和N型。

P型电池的原料是P型硅片(掺硼)，主要包括Al-BSF(铝背场电池)和PERC(钝化发射极和背面电池)。

N型电池的原料是N型硅片(掺杂磷)，制备工艺包括TOPCon(隧道氧化层钝化接触)、HJT(本征非晶层异质结)等。

目前，P型电池的转换效率有限，N型电池是未来技术迭代的方向。

人工智能-BSF电池在2016年之前占据了光伏行业的绝对主流。自2016年以来，PERC电池的大规模生产进程加快，在短短五年内实现了人工智能-BSF技术的全面替代。

目前，N型电池正在蓬勃发展。TOPCon预计将从24年开始成为N型技术行业的主流。BC在单面市场的突出优势将逐渐占据一席之地（双面市场的成本降低过程可能会打开上限）。HJT成本降低措施引入后，利润将逐步增加，钙钛矿单结的可持续发展可能会引领未来。

01TOPCon：预计2024年将成为主流

德国Fraunhofer太阳能研究所于2014年首次提出TOPCon电池技术。

TOPCon是一种基于选择性载流子原理的隧道氧化层钝化接触太阳能电池技术。其电池结构为N型硅衬底电池，在电池背面制备一层超薄氧化硅，然后沉积一层掺合硅薄层，共同形成钝化接触结构，有效减少表面复合与金属的接触。

与PERC电池相比，TOPCon电池效率更高，理论极限效率高达28.7%，最接近晶体硅太阳能电池(29.43%)的理论极限效率。同时具有衰减性能低、生产成本效益高等明显优势，近年来逐渐被业内厂商采用。

TOPCon电池本质上是通过在电池片中的晶体硅上沉积硅膜形成钝化结构，可以减少光电转换过程中载流子的复合，提高载流子的使用寿命，提高电池的转换效率，通过微纳米隧道氧化层和载流子选择性微晶硅膜实现钝化性能和导电性能的双向提高。

目前国内很多加码TOPCon布局。

TOPCon作为第一个大规模生产的N型电池技术，生产能力快速增长，TOPCon生产大幅扩大，各厂家在建、待建生产能力巨大。

根据Infolink 根据Consulting数据，TOPCon的名义产能在2023年底超过600GW。

考虑到TOPCon电池技术的持续迭代和效率，加上中央能源国有企业在招标过程中对TOPCon需求的显著提高，预计24年的渗透率将进一步显著提高。

数据来源：PVInfoLink，各公司宣布，东吴证券

随着TOPCon成为2024年主流电池技术路线，竞争更加集中在效率和良率的提高上。

自2023年以来，TOPCon量产线的创新技术包括LP双插(仅针对LPCVD路线)、激光SE、激光辅助烧结，通过多晶硅层优化、辅助格栅细线化等技术的应用，进一步提高topcon电池的效率，降低银浆成本，包括0BB、双面poly、TBC、引进钙钛矿叠层等技术，TOPCon技术的效率天花板有望提高。

激光SE技术相对成熟，晶科能源、钧达股份等领先电池厂已进入量产应用阶段，双面poly已成为提高效率的下一个关键。

TOPCon电池有望在未来迅速释放叠加硅价格下跌带来的效率优势和产能，降低复制PERC电池的发展路线。2024年，PERC产能将加速退出，TOPCon时代将全面到来。

值得注意的是，随着2024年TOPCon竞争的加剧，下半年可能面临过剩的风险。

02HJT电池:规划产能初步启动

HJT是膜异质结电池，具有对称的双面电池结构，中间为N晶体硅，正面沉积非晶体硅膜和P非晶体硅膜，形成P-N结，背面沉积非晶体硅膜和N非晶体硅膜，形成背面场，电池两侧沉积透明导电膜（TCO）导电，最后采用丝网印刷技术形成双面电极。

HJT结合了晶体硅电池和薄膜电池的优点，具有转换效率高、工艺温度低、稳定性高、衰减率低、双面发电等显著优点。

目前HJT的硅片厚度明显薄于PERC和TOPCon，硅片减薄潜力更大。

与TOPCon不同版本相比，HJT具有更高的组件效率和功率瓦数，标准版本领先约10W。

目前，“去银化”是光伏产业长期发展的必由之路。

银浆占电池非硅成本的比例较高，而HJT电池的银浆比例明显高于TOPCon和PERC。

HJT技术降本主要集中在三点:银包铜、铜电镀、OBB。

银包铜进展迅速。目前，银包铜方案已进入性能/寿命测试；加快电镀铜方案和设备的研发，有望成为最终方案。

由于异质结非晶硅膜工艺的特殊性，加工过程需要在250 在温度下完成后，银浆不能通过高温烧结与电池发射极熔化连接形成欧姆接触。在低温过程中，为了保证低电阻接触，需要使银颗粒直径更小，银的消耗也更多。银浆消耗的增加和低温银浆的高成本直接影响异质结的金属化成本，金属化也是生产成本和PERC 、TOPCon 差异最大的环节，所以要注重金属化环节的降本方案。

目前发展迅速的降本方案是“银包铜+0BB” 主流成熟的量产工艺可实现银包铜粉含量50%-70%，长期量产目标将银含量降至30% 甚至更低。

目前，银包铜浆的研发主要以国外为主，国内跟进。部分龙头光伏银浆企业布局银包铜浆项目，基本通过下游客户验证。主要布局厂家包括苏州固锝、帝科股份、聚和材料、博迁新材料等。其中，苏州固锝HJT银包铜低温浆银含量达到40%-50%，性能与纯银相当，业内首家实现批量供应。

铜电镀效率高，无寿命风险。随着设备和工艺的成熟，取代银铜已成为最终解决方案。其核心工艺是图形化和电镀工艺。代表制造商包括东威科技、海源复合材料和图形设备（基微安装、苏达维格、天准科技）、整线设备(迈为股份，东威科技)、金属化设备(罗博特科)等。

日本三洋公司于1990年开发了HJT电池，2010年核心专利过期后，多家公司开始专注于HJT技术的研发和产业化。

HJT主要推广华盛、金刚光伏、东方日升、连升科技、润海、光势能、晶澳科技、爱康、梅耶博格、隆基绿涌、明阳智能等国内厂商。

HJT电池生产工艺包括清洗制绒、非晶硅沉淀、TCO制备、丝网印刷、测试分选等。

降低成本和提高效率仍然是异质结电池产业化的关键话题。从提高效率的角度来看，双面微晶、铜电镀和钙钛矿的叠层方案是提高效率的明确途径。

在金属降本环节中，设备稳定性不足的痛点尚未解决，相关设备制造商的技术推广将有利于异质结产业化。

HJT主要设备技术路线及代表厂家：

资料来源：长城证券

此外，BC和钙钛矿技术路线突破迅速。

BC电池是目前各种背接触结构晶硅太阳能电的总称 ， 主要包括IBC、HBC、TBC、HPBC等。

作为一种平台技术，BC可以与PERC一起使用、TOPCon、结合HJT等主流电池技术，可以获得更高的转换效率。

BC技术路线以电池前无栅线为核心，通过调整电池内部结构工艺，大大提高了电池的光吸收和光转换能力，有效提高了部件输出功率和发电增益。

BC结构自然具有效率优势，因为前面没有遮挡。就具体转化效率而言，BC电池的理论转化效率极限为29.1%，略高于TOPCon的28.7%。

根据TaiyangNews 2023年11月发布的最新全球组件效率排名，配备BC电池技术的组件在效率方面具有显著优势，包括ABC白洞、龙基绿能HI-MO 6分列第 一 、 二 ，MaxeonMaxeon 6、ANDROMEDA BC电池组件在前五名中排名第四和第五，占据四席。

BC电池工艺复杂，良率低，成本高，量产难度大，等待行业扩产。

目前ABC量产率只有93%，HPBC量产率只有95%，成本低，大规模扩产有限。但TBC量产技术与TOPCon结合度高，量产可行性更大。

BC在单面市场具有效率+美观优势，预计将率先成交量；随着效率的提高+双面率优化+成本的降低，双面市场可能会进一步打开上限。

作为BC方向的领先布局，龙基绿能和爱旭分别于2022年11月和2022年6月发布了HPBC和ABC的电池，其他领先企业都有技术储备，但仍在观望。

目前，隆基绿能已投产30GWHPBC电池产能，预计24Q1全面生产，未来新增产能也将聚焦BC电池技术。

珠海6.5GWABC项目已完成产能建设，单月排产约400MW。此外，义乌基地15GW ABC电池组件产能正在建设中，BC电池组件总产能将达到25GW。

此外，俊达股份有限公司预计将于2024年推出BC产品。相关布局厂商还包括通威股份、普乐科技、晶科能源、天河光能、晶澳科技、东方日升、金阳新能源、金石能源等。

04钙钛矿:下一代电池方向

钙钛矿电池以钙钛矿结构材料命名，其中钙钛矿层起着核心作用。

钙钛矿太阳能电池是以钙钛矿结构材料为吸光材料的太阳能电池。它是第三代薄膜电池的代表，包括单结钙钛矿电池和钙钛矿叠层电池。它具有转化效率高、价格低、重量轻、灵活性大的特点。目前正处于工业化初期。

钙钛矿具有很强的吸光性，更容易释放电子产品。在玻璃或柔性材料上涂抹钙钛矿只需0.1-0.5um，能吸收大部分阳光。晶硅至少需要110-150um才能达到同样的效果。

目前晶硅电池的效率已逐渐接近理论效率极限的29.4%，而钙钛矿单结电池的肖克利-奎伊瑟（S-Q）理论效率极限为33.7%，全钙钛矿叠层电池理论效率可达44%，目前晶硅-钙钛矿叠层电池实验室效率已达33.9%(隆基数据)。

据美国国家可再生能源实验室报道，2023年11月3日（NREL）根据最新的认证报告，隆基绿能自主研发的晶硅-钙钛矿叠层电池效率达到33.9%，是目前全球晶硅-钙钛矿叠层电池效率的最高纪录。2023年12月，协鑫光电实现36.9cm×55.5cm叠层组件26.34%的转换效率。

钙钛矿生产环节短，投资成本显著降低。晶体硅太阳能电池的生产需要通过多个环节进行循环。硅、硅片、电池和组件有不同的制造商，整个生产过程至少需要3天。钙钛矿电池可以在工厂完成所有的生产过程，从原材料到组件可以在45分钟内完成所有的过程。

单结钙钛矿仍有渗透空间，叠层钙钛矿或引领下一代技术。

层压电池组合不同带间隙宽度的电池，分段利用太阳光谱。宽带间隙电池吸收短波段阳光，窄带间隙电池吸收长波段阳光。双层层压电池的理论极限转换效率可达45%左右。

晶硅电池具有成熟的工艺和1.12EV带间隙宽度，通常用作与钙钛矿叠层的底电池，而宽带间隙钙钛矿通常用作全钙钛矿叠层电池的顶电池，窄带间隙钙钛矿用作底电池。

鉴于钙钛矿生产成本低、光电转换效率高、灵活性高的显著优势，多家龙头企业完成了中试线投产，实现了钙钛矿0-1的突破，并进入了GW级钙钛矿产线。

目前，我国已有极电光能、纤纳光能、协鑫光电等厂家布局钙钛矿轨道，工业化前景良好。

极电光能于2023年4月宣布吉瓦级生产线开工，预计将于2024年底完工。

2023年12月，协鑫光电在苏州举行了世界上第一个大规格(2.4米*1.2米)钙钛矿生产基地奠基仪式，进入了吉瓦商业运营的新时代。

京东方、比亚迪、第一光伏、丰田汽车、中国核电等行业巨头也纷纷布局钙钛矿电池。

在钙钛矿电池组件生产设备方面，需要镀膜、激光、涂装、包装四种设备，其中镀膜设备价值最高。

从目前钙钛矿电池企业的产业化来看，各公司根据各自的材料体系选择不同的钙钛矿膜制备路线，以狭缝涂料和真空蒸镀为主流路线。

现有订单的钙钛矿设备企业：包括整线设备制造商（捷佳伟创、京山轻机等）、激光设备制造商(大族激光、迈为股份、帝尔激光、杰普特、德龙激光等)。)主流电池板环节渗透率提高。、蒸镀设备制造商(京山轻机，子公司盛成与头部钙钛矿企业协鑫绑定较深，奥来德)、曼恩斯特涂料设备；上游原料包括：TCO玻璃-金晶技术、耀皮玻璃；靶材-隆华技术等。

钙钛矿产业化进程作为光伏技术改革的新方向，不断推进。乐晴智库精选