在光伏行業(yè)陷入寒冬期的當下，對技術(shù)路線(xiàn)的預判比以往任何時(shí)候都更加重要。選錯方向，大概率就將失去未來(lái)。
2023年以來(lái)，隨著(zhù)光伏行業(yè)新舊技術(shù)和產(chǎn)能迭代，PERC退場(chǎng)，TOPCon以技術(shù)最領(lǐng)先、產(chǎn)業(yè)化成熟度最高、設備單吉瓦投資最低、未來(lái)提效空間大等優(yōu)勢，迅速占據市場(chǎng)主流。與此同時(shí)，XBC、HJT、鈣鈦礦等各種路線(xiàn)并存，行業(yè)也進(jìn)入了“技術(shù)大討論”。
在近期由中國光伏行業(yè)協(xié)會(huì )牽頭舉辦的2024 TOPCon太陽(yáng)能電池技術(shù)發(fā)展趨勢研討會(huì )上，技術(shù)大咖們就“未來(lái)五年TOPCon都將是行業(yè)主流”再次達成共識。
五位CTO大咖同臺“論道”TOPCon（來(lái)源：CPIA）
在討論熱火朝天的同時(shí)，行業(yè)不妨理性地復盤(pán)一下：如今市場(chǎng)的TOPCon技術(shù)和產(chǎn)品是何以占據主流江湖地位的？到底靠的是什么？從技術(shù)端、應用端到生態(tài)維度，TOPCon的制勝法寶是什么？
技術(shù)端：TOPCon雙面率壓倒性?xún)?yōu)勢高達15%
技術(shù)大拿們能斷言TOPCon技術(shù)在5年內都是主流，主要是TOPCon產(chǎn)品相比其他技術(shù)路線(xiàn)產(chǎn)品的兩大“制勝”優(yōu)勢：低輻照優(yōu)勢及雙面率優(yōu)勢。
光伏組件大部分時(shí)間都是在低于1000W/m2的輻照度下工作，因此低輻照性能越優(yōu)，組件單瓦發(fā)電能力越高。XBC因其背接觸的工藝結構，而具有低并聯(lián)電阻特性，導致其低輻照性能相比TOPCon低了約5%。
而TOPCon組件卻具有顯著(zhù)的低輻照性能優(yōu)勢。天合光能以青海電站為例的實(shí)證數據顯示，由于具備低輻照優(yōu)勢，TOPCon比XBC單瓦發(fā)電能力提升約1%；而在常州，在早上7—8點(diǎn)時(shí)，TOPCon相比TBC高了6.9%；晚上在18—19點(diǎn)時(shí)，相對增益更是高達8.3%—8.4%。
另一大優(yōu)勢在于，雙面率成為T(mén)OPCon吊打XBC的“撒手锏”。
“雙面率”是指光伏電池組件正反面的發(fā)電能力之比，即背面效率/正面效率。背面效率與正面效率差異越小，雙面率越高，在雙面場(chǎng)景下單瓦發(fā)電能力越強。
據天合光能戰略、產(chǎn)品與市場(chǎng)負責人張映斌博士介紹，“TOPCon的雙面率較XBC高15%，在5%—30%的地面反射率下，單瓦發(fā)電能力增益0.4%-1.09%。”
對此，業(yè)內技術(shù)專(zhuān)家對華夏能源網(wǎng)進(jìn)一步解釋其中原理稱(chēng)，雙面率高不高，取決于兩大因素：發(fā)電運營(yíng)狀態(tài)下，組件和電池對太陽(yáng)光的遮擋和吸收。
一方面，遮擋越多，電池表面收集的光照越少，發(fā)電效率就越受限。上述技術(shù)專(zhuān)家介紹，“TOPCon為正背雙面接觸結構，即柵線(xiàn)、電極分布于兩面。而XBC為交叉指狀背接觸結構，柵線(xiàn)、電極全部集中在背面。兩相比較，TOPCon背面遮擋率為1.8%（電流損失占比），而XBC的背面遮擋率達到7.5%（電流損失占比），遠大于TOPCon。因此XBC正背面的效率差遠大于TOPCon正背面效率差，雙面率遠低于TOPCon雙面率，單瓦發(fā)電能力顯著(zhù)低于TOPCon。
TOPCon與XBC雙面率對比
另一方面，再從光照吸收角度看。電池背面光的吸收還受Poly-Si厚度影響。Poly-Si是一種微晶硅，是XBC和TOPCon都引入的一種鈍化材料，涂于電池片背面，形成Poly-Si膜，其對光能的寄生吸收，直接影響背面發(fā)電效率，也間接影響雙面率性能。“Poly-Si越厚，對光的寄生吸收越多，射入到硅基底的光就越少，就越不利于背面發(fā)電。這主要是被Poly-Si寄生吸收的這部分光不會(huì )轉換成光生載流子，是一種無(wú)效吸收。”專(zhuān)家解釋。
XBC的Poly-Si厚度遠大于TOPCon，這就導致其Poly-Si寄生吸收對背面影響為19%（電流損失占比），而TOPCon為10.7%，有效利用的光更多。
“XBC的電池結構決定了其Poly-Si厚度更厚。作為發(fā)射極的一部分，Poly-Si如果太薄，電阻會(huì )太高，不利于優(yōu)化效率。另外，現在TBC電池所用漿料，也要求Poly-Si厚一點(diǎn)，才不會(huì )導致漿料燒穿。”上述專(zhuān)家表示，XBC對Poly-Si厚度的要求一定程度上還提高了單瓦成本。
隨著(zhù)背面技術(shù)的攻關(guān)，TOPCon的雙面率還有望進(jìn)一步提升。一道新能CTO宋登元博士在研討會(huì )中曾表示，這一技術(shù)未來(lái)的提升空間仍很大，目前一道新能也正致力于將TOPCon電池背面Poly-Si膜的厚度從目前的80微米降到50微米，減少寄生吸收，提升背部電流。
另?yè)旌瞎饽芗夹g(shù)專(zhuān)家表示，通過(guò)背面結構的減薄以及摻雜材料的改進(jìn)，TOPCon的Poly-Si的寄生吸收在目前10.7%的基礎上還能再降一半，進(jìn)一步提高雙面率。
實(shí)際上，HJT相關(guān)產(chǎn)品也具備雙面率高優(yōu)勢，但在技術(shù)不成熟、產(chǎn)業(yè)基礎還不夠深厚的現階段，暫無(wú)法與TOPCon相匹敵。
應用端：TOPCon綜合客戶(hù)價(jià)值有0.06-0.15元/W增益
在客戶(hù)價(jià)值就是生命線(xiàn)的光伏行業(yè)，TOPCon電池及產(chǎn)品在應用市場(chǎng)的表現，更能說(shuō)明其江湖地位。
中煤天津設計工程公司新能源設計研究院院長(cháng)董曉青透露，在中煤集團集采的光伏組件中，n型TOPCon組件的占比已從2023年的31%調整到今年的45%，此外p型、HJT也占有一定比例；同時(shí)是否把XBC組件納入集采“仍在討論中”。
作為央企典型，中煤的變化頗具代表性。
另?yè)綎|省太陽(yáng)能協(xié)會(huì )副會(huì )長(cháng)張曉斌透露，最近幾批大項目招標，TOPCon是主流，同時(shí)HJT的采購占比也在明顯提升。而在分布式市場(chǎng)，他表示“部分業(yè)內人士說(shuō)XBC類(lèi)產(chǎn)品更適合分布式場(chǎng)景。但截至目前，分布式市場(chǎng)70%以上仍然是TOPCon。在戶(hù)用租賃市場(chǎng)，我們更是很少見(jiàn)到XBC產(chǎn)品的應用。”
TOPCon如此受終端市場(chǎng)歡迎，主要也緣于TOPCon產(chǎn)業(yè)基礎好，既有價(jià)格優(yōu)勢，又有性能優(yōu)勢。
張曉斌表示，目前戶(hù)用光伏市場(chǎng)的出資方以融資租賃公司為主體，更希望盡快回本，在產(chǎn)品選擇更青睞行業(yè)主流品牌產(chǎn)品。“XBC的價(jià)格每瓦貴2、3分錢(qián)，尺寸還與統一規劃的尺寸不匹配，造成在戶(hù)用租賃市場(chǎng)的弱勢。”
對大基地建設組件“選型”更熟悉的董曉青介紹，目前光伏電站的場(chǎng)景，主要為大基地項目、沙戈荒、海上光伏、農光互補等，需要應對高溫高濕、高鹽霧、高腐蝕性、紫外線(xiàn)照射較強帶來(lái)的挑戰，TOPCon電池有高效率、高雙面率、低衰減率、特別優(yōu)秀的溫度系數、弱光性（即低輻照）佳、場(chǎng)地適用性較強六大優(yōu)勢，具有良好的穩定性，因而在這些場(chǎng)景的組件選型中取勝。
在張映斌看來(lái)，雙面率和低輻照這兩大優(yōu)勢對TOPCon最為關(guān)鍵。張映斌介紹說(shuō)，未來(lái)五年，全球光伏電站應用場(chǎng)景中70%以上為雙面場(chǎng)景，同時(shí)全球典型地區低輻照時(shí)長(cháng)占比超90%。TOPCon在這些場(chǎng)景中明顯更具性能優(yōu)勢，中午的時(shí)候，雙面率高起主要作用；而低輻照性能則在早晚發(fā)揮增益優(yōu)勢。
全球雙面場(chǎng)景占比（來(lái)源：CPIA）
綜合來(lái)看，XBC雖具有低BOS和低溫度系數優(yōu)勢，但綜合價(jià)值卻不及TOPCon——TOPCon不僅單瓦發(fā)電能力比XBC高1.87-3.53%，綜合客戶(hù)價(jià)值也高于XBC 0.06-0.15元/W。這也難怪TOPCon在全球70%以上的市場(chǎng)具有絕對優(yōu)勢。
全球雙面場(chǎng)景TOPCon優(yōu)勢
此外，光伏發(fā)電的并網(wǎng)政策也在反過(guò)來(lái)影響用戶(hù)產(chǎn)品選擇。對光伏第一大省山東情況非常了解的張曉斌表示，“即將出臺的新的分布式管理辦法中有一條很關(guān)鍵，叫‘未來(lái)一般工商業(yè)不允許全額上網(wǎng)，大型工商業(yè)以上的不允許上網(wǎng)’。這將使未來(lái)工商業(yè)光伏的開(kāi)發(fā)模式也變成‘盡快回本’。未來(lái)TOPCon的優(yōu)勢會(huì )更加顯著(zhù)。”（業(yè)內普遍認為，TOPCon的回本周期為3-5年時(shí)間。與之相比，XBC的回本周期在六年）。
綜合來(lái)看，張曉斌認為：“TOPCon可以說(shuō)是一個(gè)德智體美勞全面發(fā)展的‘同學(xué)’，所有的場(chǎng)景，TOPCon都完美適配并結合。當客戶(hù)遇到選擇難題時(shí)，選擇TOPCon不會(huì )出錯。”
產(chǎn)業(yè)端：TOPCon的生態(tài)優(yōu)勢上還無(wú)人能及
在競爭激烈的光伏市場(chǎng)，比拼性能是必要的，但性能不是全部。任何一項太陽(yáng)能電池技術(shù)，能否獲得絕對領(lǐng)先優(yōu)勢，還與這一因素密切相關(guān)：上下游產(chǎn)業(yè)鏈配套支撐的良好生態(tài)。
宋登元在研討會(huì )中表示，“從產(chǎn)業(yè)生態(tài)看，TOPCon全鏈條的技術(shù)創(chuàng )新，產(chǎn)業(yè)生態(tài)非常完整。這是成為主流技術(shù)必備的要素。”
TOPCon技術(shù)發(fā)展至今，已經(jīng)建立了良好的上下游產(chǎn)業(yè)生態(tài)，因而整體投資會(huì )大幅下降，這是其他技術(shù)路線(xiàn)所不具備的優(yōu)勢。
具體而言，其一，TOPCon相關(guān)產(chǎn)線(xiàn)可兼容了上一代PERC關(guān)鍵設備和工藝；其二，我國對TOPCon整線(xiàn)全套核心設備自主可控；其三，TOPCon產(chǎn)線(xiàn)投資及電池、組件所用的輔材成本較其他n型技術(shù)明顯要低，并且還在持續下降。
天合光能副總裁、光伏科學(xué)與技術(shù)全國重點(diǎn)實(shí)驗室副主任陳奕峰以HJT電池來(lái)舉例做對比，HJT的溫度系數和雙面率都很好，但與TOPCon量產(chǎn)的效率并未拉開(kāi)差距——效率只高0.2%，組件功率大概高5W左右，HJT裝備的單GW投資卻幾乎是TOPCon的3倍。
張映斌在分享中進(jìn)行了一個(gè)測算，假如XBC成為主流，根據當前700GW的市場(chǎng)需求計算，超過(guò)50%，意味著(zhù)僅主產(chǎn)業(yè)鏈就至少要投建400GW，投資額至少需要1000億。“基于目前行業(yè)的艱難情況以及資本融資受限背景，這1000億要從哪里來(lái)？”
實(shí)際上，光伏產(chǎn)品要想實(shí)現從實(shí)驗室研發(fā)到大規模市場(chǎng)應用，光靠某一家企業(yè)的力量是遠遠不夠的，這離不開(kāi)整個(gè)行業(yè)生態(tài)的支持。TOPCon這三年來(lái)能夠迅速占據主流（2024年預計TOPCon市場(chǎng)占比將超過(guò)70%），正是得益于從產(chǎn)品、技術(shù)到產(chǎn)業(yè)合作等環(huán)節上，全產(chǎn)業(yè)鏈的配套與融合不斷加深。
從未來(lái)技術(shù)發(fā)展趨勢的角度看，XBC和HJT等“后浪”們各有千秋，在理論效率上更具有天花板優(yōu)勢，但目前擺在他們面前最嚴峻的挑戰在于，要如何加速擴大其產(chǎn)業(yè)生態(tài)“朋友圈”？
正如天合光能董事長(cháng)高紀凡所言，“一人行可以走得快，眾人行可以走的遠。面對復雜的行業(yè)變局，堅持協(xié)同而不是脫鉤，堅持合作而不是獨行。”
站在穿越新一輪周期的關(guān)鍵時(shí)點(diǎn)上，光伏行業(yè)需要盡快跨越技術(shù)溝壑，在協(xié)作共贏(yíng)中實(shí)現高質(zhì)量發(fā)展。
