隨著光伏行業(yè)逐步進(jìn)入N型時(shí)代，以TOPCon、HJT、IBC為代表的N型電池技術(shù)成為了企業(yè)爭(zhēng)相布局的焦點(diǎn)。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(jì)不超過30GW。要知道，擁有近40年發(fā)展史的IBC早已實(shí)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(shì)。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(shù)路線?
轉(zhuǎn)換效率更高、外形美觀且具備經(jīng)濟(jì)性的平臺(tái)型技術(shù)
資料顯示，IBC是一種背結(jié)背接觸的光伏電池結(jié)構(gòu)，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(chǎng)以及對(duì)應(yīng)的正負(fù)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(xué)損失，繼而達(dá)到提高光電轉(zhuǎn)換效率的目的。
數(shù)據(jù)顯示，IBC的理論轉(zhuǎn)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(shù)的平均量產(chǎn)轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)達(dá)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(zhuǎn)換效率預(yù)計(jì)能夠達(dá)到25.5%，實(shí)驗(yàn)室最高轉(zhuǎn)換效率更是高達(dá)26.1%。而對(duì)比企業(yè)披露的TOPCon和HJT的平均量產(chǎn)轉(zhuǎn)換效率，一般在24%-25%之間。
受益于單面結(jié)構(gòu)，IBC還可以與TOPCon、HJT、鈣鈦礦等電池技術(shù)疊加，形成轉(zhuǎn)換效率更高的TBC、HBC以及PSC IBC，因此也被譽(yù)為是一項(xiàng)“平臺(tái)技術(shù)”。目前，TBC和HBC的實(shí)驗(yàn)室最高轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)達(dá)到26.1%和26.7%。而根據(jù)國(guó)外某研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行的PSC IBC電池性能模擬仿真結(jié)果顯示，在25%光電轉(zhuǎn)換效率正面制絨的IBC底電池上制備的3-T結(jié)構(gòu)PSC IBC轉(zhuǎn)換效率高達(dá)35.2%。
在極限轉(zhuǎn)換效率更高的同時(shí)，IBC也具備較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)業(yè)內(nèi)專家的測(cè)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(shè)備投資額相對(duì)較高，達(dá)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(shí)現(xiàn)了無銀技術(shù)。
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(chǎng)景以及BIPV等分布式市場(chǎng)。尤其是面對(duì)價(jià)格敏感度更低的戶用市場(chǎng)，消費(fèi)者非常樂意為美觀的外形付出一定的溢價(jià)。比如在部分歐洲國(guó)家戶用市場(chǎng)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(jià)水平。不過，黑組件由于制備工藝的問題，其轉(zhuǎn)換效率要低于PERC組件，而“天生麗質(zhì)”的IBC則不會(huì)產(chǎn)生這樣的問題，其在外形美觀的同時(shí)，轉(zhuǎn)換效率也更高，因此應(yīng)用場(chǎng)景更為廣泛、產(chǎn)品溢價(jià)能力更強(qiáng)。
生產(chǎn)工藝成熟，但技術(shù)難度高
既然IBC在轉(zhuǎn)換效率更高的同時(shí)，也具備經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)，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(fù)雜的生產(chǎn)工藝，尤其是存在較多類半導(dǎo)體工藝，是導(dǎo)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(shù)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(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)，數(shù)據(jù)顯示SunPower已累計(jì)出貨35億片;ABC將于今年三季度實(shí)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(shù)的“黑洞”系列組件。相對(duì)而言，TBC、HBC的技術(shù)不夠成熟，實(shí)現(xiàn)商業(yè)化落地尚需時(shí)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(gòu)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(guān)鍵。在經(jīng)典IBC的生產(chǎn)過程中，背電極的構(gòu)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(duì)應(yīng)的工序多達(dá)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(jiǎn)單，具有顯著的成本優(yōu)勢(shì)。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(duì)準(zhǔn)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(fù)合低、摻雜類型可控等優(yōu)點(diǎn)，但工藝過程復(fù)雜，工藝難度大。離子注入具有控制精度高、擴(kuò)散均勻性好等特點(diǎn)，但其設(shè)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(dá)14步。根據(jù)公司在業(yè)績(jī)交流會(huì)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(shù)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(shù)路線之一
雖然IBC的生產(chǎn)工藝難度較高，但其平臺(tái)型的技術(shù)特征疊加更高的轉(zhuǎn)換效率極限，能夠有效延長(zhǎng)技術(shù)生命周期，在保持企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的同時(shí)，亦可降低技術(shù)迭代所帶來的經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)。尤其是與TOPCon、HJT、鈣鈦礦疊加形成轉(zhuǎn)換效率更高的疊層電池，更是被業(yè)內(nèi)一致認(rèn)為是未來的主流技術(shù)路線之一。因此，IBC大概率會(huì)成為當(dāng)下TOPCon和HJT陣營(yíng)的下一代技術(shù)路線之一。目前，已有多家企業(yè)披露正在進(jìn)行相關(guān)的技術(shù)研究。
具體而言，由TOPCon和IBC疊加形成的TBC，將POLO技術(shù)用于正面無遮擋的IBC，在不損失電流的基礎(chǔ)上提高鈍化效果和開路電壓，繼而提高光電轉(zhuǎn)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(shù)兼容性高等優(yōu)勢(shì)。其生產(chǎn)工藝技術(shù)難點(diǎn)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(zhǎng)范圍內(nèi)光學(xué)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(zhuǎn)換效率優(yōu)勢(shì)明顯同時(shí)，在組件端的發(fā)電量也更高。不過，IBC嚴(yán)格的電極隔離、制程復(fù)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(diǎn)。
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(bǔ)，繼而通過提升太陽光譜的利用率來提高光電轉(zhuǎn)換效率。雖然從理論上講PSC IBC的極限轉(zhuǎn)換效率更高，但在疊加后對(duì)晶硅電池產(chǎn)品穩(wěn)定性的影響以及生產(chǎn)工藝對(duì)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(lǐng)光伏行業(yè)的“顏值經(jīng)濟(jì)”
從應(yīng)用層面來看，隨著全球范圍內(nèi)分布式市場(chǎng)的爆發(fā)，擁有更高轉(zhuǎn)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(fèi)者對(duì)于“美”的追求，有望獲得一定的產(chǎn)品溢價(jià)。參考家電行業(yè)，“顏值經(jīng)濟(jì)”成為疫情前市場(chǎng)增長(zhǎng)的核心驅(qū)動(dòng)力，而那些僅僅注重產(chǎn)品質(zhì)量的企業(yè)，卻逐漸被消費(fèi)者所拋棄。此外，IBC也非常適合BIPV，這將成為其中長(zhǎng)期內(nèi)的潛在增長(zhǎng)點(diǎn)。
就市場(chǎng)格局而言，目前IBC領(lǐng)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(chǎng)份額，則已經(jīng)占到了整體光伏市場(chǎng)的一半以上。尤其是隨著價(jià)格敏感度更低的歐洲戶用光儲(chǔ)市場(chǎng)的全面爆發(fā)，高效率、高顏值的IBC組件產(chǎn)品，大概率會(huì)受到消費(fèi)者的熱捧。
評(píng)論