P型向左，N型向右
Published:
2023-11-13 16:56
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光伏的列車駛到丁字路口，是該向左，還是向右？
向左，探索慣性；向右，打破慣性。
向左還是向右？
經歷了數(shù)百年探索，20世紀末，光伏技術逐漸興起，市場不斷擴大。政策的支持與技術的進步使得光伏電池生產成本逐步下降，效率逐漸提升，光伏發(fā)電逐漸成為更多人的選擇。時至今日，光伏已成為全球能源供應的重要組成部分。IEA預計2024年全球光伏新增裝機將增至310GW。電池技術已從10年前多晶硅與單晶硅之爭，升級到P型與N型的共贏，除了傳統(tǒng)的硅，鈣鈦礦、石墨烯等一系列更具發(fā)展?jié)摿Φ碾姵丶夹g正在市場化發(fā)展中不斷完善。
2021年是電池技術變革的拐點之年，光伏行業(yè)唯一的主旋律就是降本增效，N型電池由于轉換效率高，開始逐步登上舞臺，被人們所接納。
P型硅襯底太陽能電池：在P型半導體材料上擴散磷從而形成 N+/P型結構，擴散工藝簡單，成本較低，目前占據電池片主流市場，但最高轉換效率具有瓶頸；
N型硅襯底太陽能電池：在N型半導體材料上注入硼從而形成 P+/N 型結構，作為高效率電池代表具備高少子壽命與無光致衰減特性，但制造成本較高。
一般來說，在導電型半導體上制作相反導電型半導體的方式一般有高溫熱擴散、離子注入和外延生長三種，后兩者因為成本較高、工藝較復雜等原因，一般用于電子工業(yè)領域。
以P型硅片為襯底制作電池的發(fā)射極時，業(yè)內一般是在前表面進行磷擴散，所需的反應溫度不用太高、時間較短，硅片也相對不容易發(fā)生曲翹、碎片、氧沉淀的問題，有利于電池良率的提高。
相比之下，N型硅片需要對表面進行硼擴散，在推結時所需的溫度更高，至少 900℃以上，且時間更長，還可能形成難以刻蝕的富硼層，控制難度大。從中環(huán)股份此前公開報價來看，目前同樣厚度和尺寸的 N 型硅片價格會比P型硅片高 6-8%左右。
P型向左，仍是主導
PERC電池的工藝流程相對簡單且設備成熟，近兩年來，標配一些提效工藝，如激光SE、堿拋、光注入/電注入等。PERC技術以背面鈍化層的沉積和激光開槽為主，后續(xù)在此基礎上進行工藝改進優(yōu)化時增加正面SE激光和光注入/電注入退火等工藝。
P型仍是目前市場上主流的技術，并且已經經歷了多年的發(fā)展和改進。它們在產量、效率和成本方面都具備競爭優(yōu)勢，且已經建立了穩(wěn)定的供應鏈和市場份額。其制備工藝和性能特點已經相對成熟，并且在不同的應用場景下經受了時間的考驗。
PERC電池的理論極限效率為24.5%，目前業(yè)內電池量產效率已經普遍超過23%，實驗室記錄也已經較長時間未再有突破，業(yè)界多數(shù)企業(yè)已轉向新型電池技術。雖然N型電池表現(xiàn)出強大的潛力，但并不意味著會完全取代P型電池。
N型向右，極速狂飆
行業(yè)里普遍認為2022年是“N型技術元年”，N型電池進入商業(yè)化進程，全球N型產品總產量超過10GW。而N型電池又主要包括TOPCon、HJT、IBC，尤其是TOPCon和HJT，得到了主流廠商的認可，它們相比P型電池的量產效率有明顯提升，供應鏈也相對成熟，降本路線清晰，更容易實現(xiàn)產業(yè)化。
是TOPCon還是HJT，亦或是IBC？市場上眾說紛紜。
近年來，TOPCon由于其高轉換效率、低衰減性能、高量產性價比等明顯優(yōu)勢，逐步被行業(yè)企業(yè)采納。其理論極限效率為28.7%，是最接近晶體硅太陽電池理論極限效率（29.43%）的技術，遠高于PERC（24.5%），具有非常大的研發(fā)潛力。2023年作為TOPCon技術爆發(fā)的一年，市占率有望占比超過25%。
HJT優(yōu)勢可概況工藝流程短、轉換效率高、無LID與PID，低衰減、溫度系數(shù)低，發(fā)電量高、雙面率高，JT正反面結構對稱,而且TCO薄膜是透光的,天然就是雙面電池,HJT的雙面率能達到90%以上，雙面PERC的雙面率僅為75%+。據solarzoom測算，考慮10%-20%的背面輻照及電池片雙面率的差異,HJT電池單瓦發(fā)電量高出雙面PERC電池約2%-4%。
與TOPCon和HJT的鈍化思路不同，IBC是將電池正面的電極柵線全部轉移到電池背面，PN 結和金屬接觸都處于電池背部，呈叉指狀方式排列，減少正面柵線對陽光的遮擋，結合金字塔絨面結構和減反層組成的陷光結構，能夠最大限度地利用入射光。
P型仍是目前市場上主流的技術，已在不同的應用場景下經受了時間的考驗。N型量產效率有明顯提升，供應鏈相對成熟，降本路線清晰，更容易實現(xiàn)產業(yè)化，目前要突破的最大難關便是成本。N-P價差決定著N型對P型替代的進展速度，向左P型仍是主導，向右N型急速“狂飆”，P型瓶頸能否打破？N型會帶來怎樣的驚喜？我們拭目以待。
