周浪：太陽電池技術(shù)與產(chǎn)品發(fā)展大勢(shì)試析

2022年11月16日，由中國(guó)高科技行業(yè)門戶OFweek維科網(wǎng)主辦的“OFweek 2022（第十三屆）太陽能光伏產(chǎn)業(yè)大會(huì)暨光伏行業(yè)年度評(píng)選頒獎(jiǎng)典禮”在深圳成功舉辦。

會(huì)議現(xiàn)場(chǎng)高朋滿座，氣氛熱烈。南昌大學(xué)光伏研究院院長(zhǎng)周浪教授，帶來《太陽電池技術(shù)與產(chǎn)品發(fā)展大勢(shì)試析》的主題演講。

圖片圖南昌大學(xué)光伏研究院院長(zhǎng)周浪

周浪首先介紹了光伏發(fā)展的歷史，20世紀(jì)50年代貝爾實(shí)驗(yàn)室誕生的第一塊太陽能電池，轉(zhuǎn)換效率只有6%。2020年，大規(guī)模量產(chǎn)電池效率已經(jīng)達(dá)到了22%水平。但在原來的基礎(chǔ)上，引入了半導(dǎo)體材料，與硅片襯底形成了異質(zhì)結(jié)，有硅異質(zhì)結(jié)（簡(jiǎn)稱“HAC”）和TOPCON兩大類。

兩類電池技術(shù)的原創(chuàng)都不出自中國(guó)，分別在日本和德國(guó)曾被長(zhǎng)時(shí)間研發(fā)。HAC電池在發(fā)電效率上曾經(jīng)一路領(lǐng)先，然而一些中國(guó)頭部企業(yè)堅(jiān)定、潛心TOPCON電池，使其效率和良率以更快的進(jìn)度追平HAC電池。

周浪認(rèn)為，在可見的未來，背接觸硅異質(zhì)結(jié)電池（HBC或 IBH）和鈣鈦礦/硅異質(zhì)結(jié)疊層電池是重要發(fā)展方向。

其中，背接觸硅異質(zhì)結(jié)電池（HBC 或 IBH）產(chǎn)品目標(biāo)效率26.5%。有降低成本潛力。但沒有背面進(jìn)光發(fā)電，只適合于屋面系統(tǒng)。預(yù)期兩年出產(chǎn)品。

鈣鈦礦/硅異質(zhì)結(jié)疊層電池產(chǎn)品目標(biāo)效率28%?？杀趁孢M(jìn)光發(fā)電。目前1平方厘米小樣品率已超過31%。大尺寸和穩(wěn)定性難度很大，迄今沒有公認(rèn)解決方案。預(yù)期5~10年出產(chǎn)品。

具體方面，周浪指出HAC電池的經(jīng)典結(jié)構(gòu)是四層氫化非晶硅薄膜，缺點(diǎn)是正面薄非晶硅膜吸光，使電流不高。更理想的單面HAC結(jié)構(gòu)，是能夠避免正面寄生吸收，也能兼具高開壓性能。就需要一種利用遂穿氧化硅薄膜來鈍化的、正背面統(tǒng)一高溫工藝的結(jié)構(gòu)。這就與當(dāng)前大行其道的TOPCON電池高度相似。

對(duì)此，周浪提出了幾點(diǎn)結(jié)論

TopCon相比經(jīng)典HAC電池，是一種演進(jìn)，用遂穿氧化硅薄膜替代了本征非晶硅薄膜、用摻雜微晶硅薄膜替代了摻雜非晶硅薄膜，達(dá)到能夠承受電極柵線燒結(jié)制程高溫的目的。演進(jìn)的好處是電流增大，付出的代價(jià)是電壓下降、工藝復(fù)雜。經(jīng)過幾年的不懈努力，TopCon電池在效率上基本追平了經(jīng)典HAC電池，良率也翻了身。

然而HAC電池也并沒有停留在經(jīng)典結(jié)構(gòu)上不變。在正面以摻雜微晶硅替代摻雜非晶硅，乃至進(jìn)一步摻氧，來減小寄生吸收，已經(jīng)從研究走到初步試產(chǎn)，取得成功，使效率再升0.5%。

周浪認(rèn)為，按照這樣的演進(jìn)思維，終極選擇就是犧牲背面進(jìn)光，只適用于屋面光伏系統(tǒng)，考慮到屋面光伏市場(chǎng)足夠大，也不是不能接受。愛旭的ABC電池和隆基的HPBC電池，就是按照這樣的思路打造的產(chǎn)品。

隨后，周浪又分析了TOPCON和HAC電池在發(fā)電能力、成本上的差異，后者在成本上會(huì)略高一些。對(duì)此，周浪表示，HAC電池更高的效率可以幫助用戶在較短期內(nèi)收購(gòu)成本，不存在太大問題，對(duì)于以電站規(guī)模為標(biāo)的的用戶來說，就可能難以接受。但如果單純考慮初始投資成本就放棄了更高效率的電池技術(shù)，顯然不利于光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

最后，周浪也給參會(huì)觀眾留下了一個(gè)值得探討的問題。為何發(fā)達(dá)國(guó)家市場(chǎng)較能夠接受高效高價(jià)的電池技術(shù)，而國(guó)內(nèi)市場(chǎng)較難接受？是國(guó)外更尊重技術(shù)進(jìn)步 ？ 還是國(guó)外科技普及程度更高？值得我們深思。