IBC電池技術，為何沒有成為光伏行業(yè)主流？

近日，TCL中環(huán)宣布以2億美元認購參股公司MAXN的可轉債，以用于支持其基于IBC電池技術的Maxeon 7系列產(chǎn)品研發(fā)。在發(fā)布公告后的第一個交易日，TCL中環(huán)的股價強勢漲停。而同樣是采用IBC電池技術的愛旭股份，隨著ABC電池即將量產(chǎn)，自4月27日以來股價漲幅已超4倍。

隨著光伏行業(yè)逐步進入N型時代，以TOPCon、HJT、IBC為代表的N型電池技術成為了企業(yè)爭相布局的焦點。數(shù)據(jù)顯示，TOPCon現(xiàn)有產(chǎn)能54GW，在建及規(guī)劃產(chǎn)能146GW;HJT現(xiàn)有產(chǎn)能7GW，在建及規(guī)劃產(chǎn)能180GW。

不過，相比于TOPCon和HJT，IBC的擁簇卻并不多，僅有TCL中環(huán)、愛旭股份、隆基綠能等區(qū)區(qū)幾家企業(yè)，現(xiàn)有、在建及規(guī)劃產(chǎn)能規(guī)模合計不超過30GW。要知道，擁有近40年發(fā)展史的IBC早已實現(xiàn)了商業(yè)化落地，生產(chǎn)工藝已經(jīng)發(fā)展成熟，且效率與成本均具有一定優(yōu)勢。那么，究竟是何種原因?qū)е翴BC沒有成為行業(yè)的主流技術路線?

轉換效率更高、外形美觀且具備經(jīng)濟性的平臺型技術

資料顯示，IBC是一種背結背接觸的光伏電池結構，由SunPower首次提出，距今已有近40年歷史。其正面采用SiNx/SiOx雙層減反鈍化薄膜，無金屬柵線;而發(fā)射極、背場以及對應的正負金屬電極呈叉指狀集成在電池背面。由于正面沒有柵線遮擋，因此能夠最大限度的利用入射光，增加有效發(fā)光面積，減少光學損失，繼而達到提高光電轉換效率的目的。

數(shù)據(jù)顯示，IBC的理論轉換效率極限為29.1%，高于TOPCon和HJT的28.7%和28.5%。目前，MAXN最新的IBC電池技術的平均量產(chǎn)轉換效率已經(jīng)達到25%以上，新產(chǎn)品Maxeon 7有望提高至26%以上;愛旭股份的ABC電池平均轉換效率預計能夠達到25.5%，實驗室最高轉換效率更是高達26.1%。而對比企業(yè)披露的TOPCon和HJT的平均量產(chǎn)轉換效率，一般在24%-25%之間。

受益于單面結構，IBC還可以與TOPCon、HJT、鈣鈦礦等電池技術疊加，形成轉換效率更高的TBC、HBC以及PSC IBC，因此也被譽為是一項“平臺技術”。目前，TBC和HBC的實驗室最高轉換效率已經(jīng)達到26.1%和26.7%。而根據(jù)國外某研究團隊進行的PSC IBC電池性能模擬仿真結果顯示，在25%光電轉換效率正面制絨的IBC底電池上制備的3-T結構PSC IBC轉換效率高達35.2%。

在極限轉換效率更高的同時，IBC也具備較強的經(jīng)濟性。根據(jù)業(yè)內(nèi)專家的測算，目前TOPCon和HJT的單W成本較PERC高0.04-0.05元/W和0.2元/W，而完全掌握IBC生產(chǎn)工藝的企業(yè)，成本能夠做到與PERC持平。與HJT類似的是，IBC的設備投資額相對較高，達到3億元/GW左右。不過，受益于低銀耗的特性，IBC的單W成本更低。值得一提的是，愛旭股份的ABC已經(jīng)實現(xiàn)了無銀技術。

此外，IBC由于正面無柵線遮擋，外形較為美觀，更適用于戶用場景以及BIPV等分布式市場。尤其是面對價格敏感度更低的戶用市場，消費者非常樂意為美觀的外形付出一定的溢價。比如在部分歐洲國家戶用市場非常暢銷的黑組件，由于與深色屋頂搭配更為美觀，因此相較于常規(guī)PERC組件獲得了更高的溢價水平。不過，黑組件由于制備工藝的問題，其轉換效率要低于PERC組件，而“天生麗質(zhì)”的IBC則不會產(chǎn)生這樣的問題，其在外形美觀的同時，轉換效率也更高，因此應用場景更為廣泛、產(chǎn)品溢價能力更強。

生產(chǎn)工藝成熟，但技術難度高

既然IBC在轉換效率更高的同時，也具備經(jīng)濟性優(yōu)勢，那么為何布局IBC的企業(yè)卻少之又少?前述中曾提到，只有完全掌握IBC生產(chǎn)工藝的企業(yè)，成本才能夠與PERC基本持平。因此，復雜的生產(chǎn)工藝，尤其是存在較多類半導體工藝，是導致其“擁簇”較少的核心原因。

從傳統(tǒng)意義上講，IBC主要有三種工藝路線：一是以SunPower為代表的經(jīng)典IBC工藝，二是以ISFH為代表的POLO-IBC工藝(TBC與其同宗同源)，三是以Kaneka為代表的HBC工藝。而愛旭股份的ABC技術路線，則可以看做是第四種工藝路線。

從生產(chǎn)工藝成熟度來看，經(jīng)典IBC早已實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)，數(shù)據(jù)顯示SunPower已累計出貨35億片;ABC將于今年三季度實現(xiàn)6.5GW的量產(chǎn)規(guī)模，愛旭股份也正式發(fā)布了基于該技術的“黑洞”系列組件。相對而言，TBC、HBC的技術不夠成熟，實現(xiàn)商業(yè)化落地尚需時日。

具體到生產(chǎn)工藝上，IBC與PERC、TOPCon、HJT相比主要變化在于背電極的構型上，即形成叉指狀的p+區(qū)和n+區(qū)，其也是影響電池性能的關鍵。在經(jīng)典IBC的生產(chǎn)過程中，背電極的構型主要有絲網(wǎng)印刷、激光刻蝕、離子注入三種方法，由此也產(chǎn)生了三種不同的子路線，每種子路線所對應的工序多達14步、12步和9步。

資料顯示，工藝成熟的絲網(wǎng)印刷雖然表面看起來工藝簡單，具有顯著的成本優(yōu)勢。不過，由于其容易造成電池表面缺陷，摻雜效果難以控制，需要經(jīng)過多次絲網(wǎng)印刷和精確的對準工藝，因而增加了工藝難度以及生產(chǎn)成本。激光刻蝕具有復合低、摻雜類型可控等優(yōu)點，但工藝過程復雜，工藝難度大。離子注入具有控制精度高、擴散均勻性好等特點，但其設備昂貴，且容易造成晶格損傷。

參考愛旭股份的ABC生產(chǎn)工藝，其主要采用了激光刻蝕的方法，生產(chǎn)工序多達14步。根據(jù)公司在業(yè)績交流會上披露的數(shù)據(jù)，ABC的量產(chǎn)良率僅為95%，顯著低于PERC和HJT的98%以上。要知道，愛旭股份是專業(yè)化的電池片廠商，擁有極為深厚的技術積淀，出貨量常年穩(wěn)居全球第二。由此也直接印證了，IBC生產(chǎn)工藝的難度之高。

TOPCon、HJT的下一代技術路線之一

雖然IBC的生產(chǎn)工藝難度較高，但其平臺型的技術特征疊加更高的轉換效率極限，能夠有效延長技術生命周期，在保持企業(yè)市場競爭力的同時，亦可降低技術迭代所帶來的經(jīng)營風險。尤其是與TOPCon、HJT、鈣鈦礦疊加形成轉換效率更高的疊層電池，更是被業(yè)內(nèi)一致認為是未來的主流技術路線之一。因此，IBC大概率會成為當下TOPCon和HJT陣營的下一代技術路線之一。目前，已有多家企業(yè)披露正在進行相關的技術研究。

具體而言，由TOPCon和IBC疊加形成的TBC，將POLO技術用于正面無遮擋的IBC，在不損失電流的基礎上提高鈍化效果和開路電壓，繼而提高光電轉換效率。TBC具有穩(wěn)定性好、選擇性鈍化接觸優(yōu)異以及與IBC技術兼容性高等優(yōu)勢。其生產(chǎn)工藝技術難點在于背面電極隔離、多晶硅鈍化質(zhì)量的均勻性以及與IBC工藝路線的集成等。

由HJT與IBC疊加形成的HBC，其前表面無電極遮擋，采用減反射層取代TCO，在短波長范圍內(nèi)光學損失更少，成本更低。HBC由于鈍化效果更好、溫度系數(shù)更低，在電池端轉換效率優(yōu)勢明顯同時，在組件端的發(fā)電量也更高。不過，IBC嚴格的電極隔離、制程復雜及工藝窗口窄等生產(chǎn)工藝問題依然是阻礙其產(chǎn)業(yè)化的難點。

由鈣鈦礦和IBC疊加形成的PSC IBC，能夠?qū)崿F(xiàn)吸收光譜互補，繼而通過提升太陽光譜的利用率來提高光電轉換效率。雖然從理論上講PSC IBC的極限轉換效率更高，但在疊加后對晶硅電池產(chǎn)品穩(wěn)定性的影響以及生產(chǎn)工藝對現(xiàn)有產(chǎn)線的兼容程度，是制約其發(fā)展的重要因素之一。

引領光伏行業(yè)的“顏值經(jīng)濟”

從應用層面來看，隨著全球范圍內(nèi)分布式市場的爆發(fā)，擁有更高轉換效率、顏值更高的IBC組件產(chǎn)品擁有廣闊的發(fā)展前景。尤其是其高顏值特性，能夠滿足消費者對于“美”的追求，有望獲得一定的產(chǎn)品溢價。參考家電行業(yè)，“顏值經(jīng)濟”成為疫情前市場增長的核心驅(qū)動力，而那些僅僅注重產(chǎn)品質(zhì)量的企業(yè)，卻逐漸被消費者所拋棄。此外，IBC也非常適合BIPV，這將成為其中長期內(nèi)的潛在增長點。

就市場格局而言，目前IBC領域僅有TCL中環(huán)(MAXN)、隆基綠能和愛旭股份等少數(shù)玩家，而分布式的市場份額，則已經(jīng)占到了整體光伏市場的一半以上。尤其是隨著價格敏感度更低的歐洲戶用光儲市場的全面爆發(fā)，高效率、高顏值的IBC組件產(chǎn)品，大概率會受到消費者的熱捧。