關于光伏電池技術路線的展望

在持續(xù)推進“雙碳”目標的大背景下，隨著全球對清潔能源需求的持續(xù)攀升，光伏電池技術的創(chuàng)新與優(yōu)化已成為行業(yè)發(fā)展的關鍵驅動力。根據(jù)國際能源署的數(shù)據(jù)，2023年底全球光伏發(fā)電裝機容量已突破1.6太瓦，預計到2030年將達到4.5太瓦。這一迅猛增長不僅彰顯了光伏技術的巨大潛力，也為全球能源轉型提供了強有力的支撐。本文旨在通過對光伏電池技術路線的演變、當前主流技術路線的分析以及未來技術路線的展望，為行業(yè)從業(yè)者和研究者提供借鑒參考。

一、光伏電池技術路線的演變

光伏電池技術的演進歷程最早可追溯至20世紀中期。1954年，貝爾實驗室的研究團隊成功研制出首個實用化硅基光伏器件、光電轉換效率達到6% ，這一里程碑式突破不僅標志著現(xiàn)代光伏技術的正式起源，更構建了半導體光伏器件的理論框架與工藝基礎。

20世紀70年代，光伏電池技術迎來第一次重大突破。單晶硅電池的效率提升至 15% 左右，并開始應用于航天領域。進入80年代，多晶硅電池的出現(xiàn)進一步降低了生產(chǎn)成本，使得光伏發(fā)電逐漸進入民用市場。90年代，薄膜太陽能電池技術的興起為光伏行業(yè)帶來了新的發(fā)展機遇。其輕質、柔性的特點使其在建筑一體化和便攜式設備中得到了廣泛應用。

進入21世紀，光伏電池技術迎來快速發(fā)展期。PERC技術的出現(xiàn)顯著提高了電池轉換效率，率先成為市場主流；近年來，TOPCon、BC和HJT等新型技術不斷涌現(xiàn)，技術特點各有千秋，進一步推動光伏電池技術的革新和進步。

二、當下主流技術路線分析

光伏電池技術從傳統(tǒng)的晶硅電池逐漸擴展到薄膜電池、鈣鈦礦電池等多種技術路線。其中，PERC電池技術曾長期占據(jù)市場主導地位，但近年來其市場份額逐漸被TOPCon、HJT、BC等新型高效電池技術所替代。這些技術路線在產(chǎn)品特點、性價比和市場供需等方面各有優(yōu)劣。

（一）PERC技術

PERC（鈍化發(fā)射極及背面電池）技術是一種高效晶體硅太陽能電池技術，其核心特征是通過在電池背面引入介質層鈍化，進而大幅提升電池的光電轉換效率。PERC技術的理論極限效率為 24.5% ，2024年PERC電池的量產(chǎn)轉化效率已達 24.2% ，接近理論極限值。

PERC屬于成熟技術，從生產(chǎn)成本來看，PERC電池具有較高的性價比，2024年末PERC電池成本約0.28元/W。PREC電池生產(chǎn)工藝相對成熟，設備投資成本較少，生產(chǎn)成本較低。此外，PERC電池的高效率和長壽命也使其在市場上具有較高的競爭力。

PERC技術曾占據(jù)光伏電池市場的主導地位，2021年PERC電池的市場份額超過 90% ；近幾年，隨著N型電池技術（如TOPCon、HJT、BC等）的發(fā)展和市場占有率的提升，PERC電池的市場份額逐漸下降，2024年PERC電池的市場份額已降至 30% 以內(nèi)。

（二）TOPCon技術

TOPCon（隧穿氧化層鈍化接觸）技術是一種高效晶體硅太陽能電池技術，通過在電池背面引入超薄氧化硅層和多晶硅層形成鈍化接觸結構，進而減少載流子復合，提高電池效率。TOPCon電池的理論極限效率為28.7%，2024年T0PCon電池的量產(chǎn)效率已突破 26% 。

2024年末TOPCon電池成本約0.3元/W，具有較高的性價比。與PERC電池相比，雖然TOPCon生產(chǎn)工藝相對復雜，設備投資成本較高，但其更高的轉換效率和良好的性能使其在市場上有很高的競爭力。此外，TOPCon電池的雙面發(fā)電性能也使其在特定應用場景中具有優(yōu)勢。

隨著P型電池轉化效率逐漸接近“天花板”，N型替代加速，TOPCon電池憑借其產(chǎn)品優(yōu)勢和較高的性價比已成為目前市場的主流，2024年TOPCon電池的市場份額已超過 60% 。

（三）BC技術

BC（全背電極接觸）技術是一種高效晶體硅太陽能電池技術，通過將電池的正負極全部放置在背面，減少了正面電極的遮光損失，提高了電池效率。BC電池的主要技術特點包括高轉換效率、良好的外觀和較高的可靠性。BC電池的極限轉換效率為 29.1% ，2024年BC電池的量產(chǎn)效率已達到26. 5% 以上。

2024年末BC電池成本約0.35元/W，較TOPCN電池高0.05元/W左右。BC電池生產(chǎn)工藝較長，設備投資成本較高，但其高效率和良好的外觀使其在高端市場中具有較高的競爭力。此外，BC電池具有衰減小、溫度系數(shù)低等特點，BC電池的高可靠性也使其在特定應用場景中具有優(yōu)勢。

BC電池的滲透率正在快速提升，2024年下半年BC行業(yè)單月產(chǎn)出已達到2-3GW，預計2025年龍頭企業(yè)的BC電池出貨量將超過50GW；產(chǎn)能方面，隆基綠能、愛旭股份等企業(yè)已開始大規(guī)模布局BC電池產(chǎn)能，例如，隆基綠能計劃2025年底BC總產(chǎn)能達到70GW，頭部企業(yè)的積極布局也將加速BC電池的市場滲透。

（四）HJT技術

HJT（異質結）技術是一種高效晶體硅太陽能電池技術，通過在晶體硅基底上沉積非晶硅薄膜的結構，形成異質結，這種結構能夠有效鈍化晶體硅表面的缺陷，減少電子-空穴復合，提高電池的開路電壓和填充因子，進而提高電池效率。HJT電池的主要技術特點包括高轉換效率、低溫度系數(shù)、高弱光響應和良好的雙面發(fā)電性能。HJT電池的極限轉換效率可以超過29% ，2024年HJT電池的量產(chǎn)效率已達到 26% 以上。

2024年末HJT電池成本在0.4—0.5元/W，較TOPCN電池高0.1元/W以上。HJT電池生產(chǎn)工藝流程較短，但對設備的精度和穩(wěn)定性要求較高，并且成本控制難度大，包括銀漿成本、靶材成本、設備折舊成本等。HJT的高效率和良好的性能使其在市場上具有較高的競爭力，其雙面發(fā)電性能在特定應用場景中具有優(yōu)勢。

三、光伏電池需求分析

光伏是全球實現(xiàn)“雙碳”目標的重要路徑之一，隨著光伏經(jīng)濟效益的逐步顯現(xiàn)，疊加各國光伏政策的引導支持，未來光伏市場規(guī)模將保持增長態(tài)勢，光伏電池技術將持續(xù)創(chuàng)新，光伏電池將實現(xiàn)更高的發(fā)電效率以及更低的制造成本。

（一）光伏電池的整體需求將保持穩(wěn)定增長。在全球范圍內(nèi)，隨著雙碳目標的確定，多國政府已開始推動向清潔能源的全面轉型，光伏作為清潔能源的重要組成部分，市場對光伏電池需求的將持續(xù)增長。尤其在一些新興市場，如中東、中亞、南亞、拉丁美洲和非洲，由于光照資源豐富、建設成本低以及部分地區(qū)電價高等因素，光伏項目的經(jīng)濟性優(yōu)勢逐漸顯現(xiàn)，其增速將高于其他地區(qū)。

（二）高效率光伏電池的市場需求將穩(wěn)步增長。隨著全球對可再生能源需求的增加，以及光伏技術的不斷進步，高效率光伏電池因其更高的轉換效率和更低的度電成本，其經(jīng)濟效益開始顯現(xiàn)、并逐漸成為市場主流選擇，未來高效率光伏電池替代低效產(chǎn)品是大勢所趨。

（三）高性價比產(chǎn)品仍將是市場的主流選擇?；乜垂夥姵氐陌l(fā)展歷史，PERC電池技術曾長期占據(jù)市場主導地位，雖然更高轉化率的TOPCon電池在2017年就進入小規(guī)模量產(chǎn)階段，但初期成本較高、裝機量增長較慢，直到其生產(chǎn)成本大幅降低、性價比凸顯后，TOPCN電池的市場份額才于近期全面超過PERC電池。在未來相當長的時間內(nèi)，高性價比產(chǎn)品仍將是市場的主流選擇，尤其是在對成本敏感的應用場景中。

（四）光伏電池產(chǎn)品將面臨著多元化場景需求的機遇。隨著“雙碳”戰(zhàn)略的快速推進，光伏電池的應用領域也在不斷拓展，從家用屋頂?shù)姆植际桨l(fā)電系統(tǒng)到大型地面電站，從商業(yè)建筑的集成光伏幕墻到農(nóng)業(yè)大棚的光伏遮陽板，再到各類便攜式移動電源和交通設施的能源供應，光伏電池產(chǎn)品須展現(xiàn)出高度的適應性和靈活性。這不僅要求光伏電池在效率、耐候性、安全性等方面持續(xù)提升，還需在設計、尺寸、安裝方式上實現(xiàn)多樣化，以滿足不同應用場景下的特定需求。

四、對未來技術路線的展望

在雙碳的大背景下，光伏技術日新月異，結合現(xiàn)有技術路線，未來五年內(nèi)，筆者更看好BC技術的發(fā)展趨勢。

一是BC技術具備更高的轉換效率。BC技術因其獨特的結構設計，被廣泛認為是最接近單結晶硅電池極限轉換效率的技術，業(yè)內(nèi)普遍認為單結晶硅電池的理論極限效率為 29.4% =而BC電池的理論極限效率可達到29.1% 。從市場實踐來看，愛旭股份的ABC電池量產(chǎn)轉換效率已達到 26.8% ，認證轉換效率最高達到 27% ，隆基綠能的HPBC電池轉換效率最高達到27.09% 、創(chuàng)造了世界紀錄。

二是BC電池性價比逐步提升，降本路徑明確。受益于轉換效率的提升、規(guī)模效應、技術工藝的進步和設備成本的降低，BC電池的生產(chǎn)成本已大幅降低，2024年末BC電池成本約0.35元/W，較TOPCN電池高0.05元/W左右。目前頭部企業(yè)BC電池的良率在 98% 左右、仍有提升空間，并且未來降本路徑明確，可通過減少銀漿耗量、優(yōu)化高溫工藝、提高良率等技術改進來實現(xiàn)。

三是BC電池具有良好的外觀和較高的可靠性。其全背電極設計使得電池正面無金屬柵線，外觀更加美觀，適用于高端市場和建筑一體化應用，此外，BC電池的高可靠性使其在惡劣環(huán)境下仍能保持穩(wěn)定的性能，適用于各種復雜應用場景。BC電池的高效率和良好的外觀使其在高端市場中具有較高的競爭力，根據(jù)國際能源署（IEA）2023年的報告，BC電池在高端市場中的份額已從2020年的 3% 增長至2023年的 10% ，預計到2025年將達到20% 。隨著高端市場對高效、美觀光伏產(chǎn)品的需求增加，BC電池的市場份額不斷擴大，預計未來幾年BC技術將在高端市場中占據(jù)重要地位，并逐漸向中端市場滲透。

四是BC電池的平臺技術與兼容性。BC電池的設計可以與其他高效電池技術（如TOPCon和HJT）相結合，形成更高效的復合結構，例如，BC-TOPCon和BC-HJT等復合技術可以進一步提升電池的轉換效率和性能。此外，BC電池的平臺技術可以與現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝和設備進行整合，降低技術升級的成本和難度，這使得BC技術在未來的技術路線中具有更大的靈活性和適應性，能夠快速響應市場需求和技術變化。

綜上，未來五年，光伏電池技術將朝著高效化、低成本化和多元化等方向演變，BC技術憑借其高轉換效率、良好的外觀、高可靠性和平臺技術的兼容性，有望實現(xiàn)更快的發(fā)展速度，成為光伏市場主流。

（作者單位：山東鐵路發(fā)展基金有限公司）