一、BC電池具備良好的發(fā)展前景,工藝復雜性問題仍有待突破
IBC(InterdigitatedBackContact)太陽電池,即交叉背接觸太陽電池。該結(jié)構(gòu)電池于1975年由Schwartz和Lammert提出,是一種將太陽電池的發(fā)射極、背場、基區(qū)、發(fā)射極電極和背場電極均設(shè)計在電池背表面的高效率硅基太陽電池。IBC電池將柵線做到背面,避免金屬柵線電極對太陽光線的遮擋,能夠最大限度地利用入射光,減少光學損失。
IBC電池的前表面為堿制絨形成的隨機金字塔結(jié)構(gòu),并采用磷源低濃度摻雜形成n前表面場。電池的前表面沉積由SiO2和PECVD制備的SiNx疊層鈍化減反膜;電池的背面沉積SiO2,同時鈍化n*背場、n型基區(qū)和p*發(fā)射極。電池背面p區(qū)和n*區(qū)由未進行重摻雜的基區(qū)分隔開來。使用光刻或化學刻蝕工藝,使金屬電極在電池背面呈叉指狀排列。
IBC電池片正反面外觀
資料來源:觀研天下數(shù)據(jù)中心整理
IBC電池可與PERC、TOPCon和HJT電池結(jié)構(gòu)結(jié)合,形成多樣化晶硅電池結(jié)構(gòu)。IBC技術(shù)作為平臺型技術(shù),可與P型、HJT、TOPCon等技術(shù)結(jié)合,形成HPBC、HBC、TBC等電池結(jié)構(gòu)。HBC電池可以發(fā)揮IBC電池高短路電流和HJT電池高開路電壓優(yōu)勢,更好的提高轉(zhuǎn)換效率。2014年,夏普公司利用光刻技術(shù)將HJT電池結(jié)構(gòu)與IBC電池結(jié)構(gòu)相結(jié)合,制造出HBC電池。該電池結(jié)構(gòu)實現(xiàn)正面與硅基底接觸層為本征的非晶硅薄層,上層覆蓋n型摻雜的非晶硅層作為前表面場,在前場覆蓋SiNx減反射層以及背面在硅基底上先后沉積i-α-Si:H/p-a-Si:H、i-α-Si:H/n-a-Si:H,并且呈交指式結(jié)構(gòu),最后用真空蒸發(fā)和光刻法制備電極。
TBC電池是TOPCon與IBC技術(shù)結(jié)合形成的電池,也被稱為POLO-IBC電池。多晶硅氧化物選擇鈍化接觸技術(shù)是通過生長SiO2和沉積本征多晶硅,并通過高溫退火使正背面的SiO2鈍化薄層形成局部微孔,通過微孔和隧穿特性實現(xiàn)電流導通。TBC電池能在不損失電流的基礎(chǔ)上提高鈍化效果和開路電壓,獲得更高的光電轉(zhuǎn)換效率。TBC可使用N型晶硅基底或者P型晶硅基底,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,技術(shù)難點主要集中在背面電極隔離、多晶硅鈍化質(zhì)量的均勻性以及與IBC工藝路線的集成等。
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根據(jù)觀研報告網(wǎng)發(fā)布的《中國BC電池行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析與投資前景研究報告(2025-2032年)》顯示,IBC電池具備更高的轉(zhuǎn)換效率,潛在優(yōu)勢明顯。IBC電池具有以下優(yōu)勢:一是IBC電池將前電極轉(zhuǎn)移到電池背面,使電池前表面無電極遮擋,從而電池的短路電流密度提高4-8%;二是電極排布在電池背面,可使金屬化面積增大,減少串聯(lián)電阻損失,提高填充因子;三是IBC電池在前表面鈍化和光學性能方面的優(yōu)化都更加靈活,無需受限于前表面的接觸電阻與復合問題;四是受益于全背面電極設(shè)計,簡化電池組件封裝焊接,提高了產(chǎn)出率。
IBC電池與PERC、TOPCon和HJT電池對比
項目 | PERC電池 | TOPCon電池 | HJT電池 | IBC電池 |
理論最高轉(zhuǎn)換效率 | 24.50% | 28.70% | 27.50% | 29.10% |
量產(chǎn)效率 | 23.40% | 25% | 25.20% | 26.60% |
生產(chǎn)成本 | 低 | 低 | 較高 | 高 |
銀漿消耗量 | 84mg/片 | 109mg/片 | 115mg/片 | 13mg/瓦 |
硅片薄片化 | 150μm | 125μm | 120μm | 120-140μm |
生產(chǎn)線兼容 | - | 可在PERC產(chǎn)線上升級 | - | 可與PERRC、HJT、TOCon電池結(jié)合 |
設(shè)備投資額 | 1.42億/GW,可兼容182mm及210mm的大尺寸產(chǎn)品 | 1.55億/GW | 3.51億/GW | 3-4億元/GW |
市場份額 | 73% | 23% | 2.60% | 0.90% |
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IBC電池生產(chǎn)工序較長,加工難度較高。晶硅電池近幾年迅速發(fā)展,經(jīng)歷從鋁背場結(jié)構(gòu)、鈍化發(fā)射極和背局域接觸結(jié)構(gòu)到隧穿氧化層鈍化接觸結(jié)構(gòu)以及異質(zhì)結(jié)和叉指式背接觸結(jié)構(gòu)。其中,清洗制絨工藝、摻雜工藝、刻蝕工藝、減反射膜鈍化膜工藝和電極制備工藝多為通用工藝,工藝水平已經(jīng)較為成熟。相對于其他太陽能電池工藝,IBC電池工藝的難點是如何在背面制備出呈叉指狀間隔排列的P區(qū)和N區(qū),以及在背面形成金屬化接觸和柵線。核心在于擴散摻雜、鈍化鍍膜、金屬化柵線制備。IBC電池工藝需要多步掩膜和激光開槽,PN電極之間有漏電風險,極大地增加工藝復雜性,增加加工難度和生產(chǎn)成本。
不同技術(shù)路線太陽能電池制造工藝
/ | PERC電池 | TOPCon電池 | HJT電池 | IBC電池 |
生產(chǎn)工序 | 清洗制絨、正面磷擴散、激光SE、BSG去除和背面刻蝕、背面氧化鋁沉積、正背面氮化硅沉積、絲網(wǎng)印刷和燒結(jié)、測試分選 | 清洗制絨、正面硼擴散、激光SE、BSG去除和背面刻蝕、氧化層鈍化接觸制備、正面氧化鋁沉積、正背面氮化硅沉積、絲網(wǎng)印刷和燒結(jié)、測試分選 | 制絨清洗、非晶硅薄膜沉積、TCO薄膜沉積、電極金屬化、測試分選 | 清洗制絨、正面磷擴散、SiNx掩膜、激光開槽、清洗掩膜、硼擴散、正背面氮化硅沉積、絲網(wǎng)印刷燒結(jié)、測試分選。 |
技術(shù)成熟度 | 技術(shù)成熟 | 技術(shù)成熟 | 商業(yè)化進程加速 | 商業(yè)化進程加 |
資料來源:觀研天下數(shù)據(jù)中心整理
二、BC電池應用于分布式市場,并向集中式場景拓展
IBC電池目前主要應用于價值量較高的分布式光伏領(lǐng)域,應用場景有進一步拓寬的需求。BC電池正面無柵線,美觀度更高,但另一方面成本更高導致的售價更高,產(chǎn)品主要應用于對價格敏感度更低的分布式光伏市場。隆基綠能BC電池在國內(nèi)國外分布式市場不斷發(fā)力。國內(nèi)市場方面,隆基BC電池應用于家庭戶用、工業(yè)園區(qū)、商業(yè)中心屋頂以及與建筑結(jié)合實現(xiàn)光伏建筑一體化。例如,福建福州金鍛700kW工商業(yè)發(fā)電項目使用隆基綠能的Hi-MOX6Max組件,該組件使用HPBC電池,同時運用專利邊框及封裝技術(shù),使得組件抗載荷能力實現(xiàn)20%提升,首年衰減率僅為1%,并具備“防積灰”功能。湖州長興拓可機械有限公司1.98MW廠房屋頂光伏項目采用3048塊愛旭N型ABC單玻650W組件,可有效解決雜草/樹木遮擋影響發(fā)電效率的問題,更好保證發(fā)電量。
資料來源:企業(yè)官網(wǎng)
數(shù)據(jù)來源:企業(yè)官網(wǎng)
2024年,國內(nèi)BC組件的集中式市場招標實現(xiàn)量的突破。BC光伏組件在海外實現(xiàn)良好銷售,國內(nèi)集中式光伏發(fā)電項目招標實現(xiàn)0-1突破。根據(jù)TrendForce集邦咨詢中國光伏產(chǎn)業(yè)招投標數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計,2024年光伏組件招標量約297GW,其中,明確招標HJT/BC類組件項目容量共計15.7GW(其中HJT/BC招標量分別約12.6GW/1.15GW,另外1.5GWHJT/BC均可),較2023年實現(xiàn)大幅增長。具體來看,中國華能、粵水電、中國華電和國家電投集團等央國企發(fā)電集團在光伏組件招標中明確采購BC電池產(chǎn)品,尤其是2024年9月中國華能招標過程中明確將BC組件單獨設(shè)置標段,體現(xiàn)發(fā)電集團支持創(chuàng)新,差異化產(chǎn)品需求。預計隨著BC組件生產(chǎn)成本的降低和性價比的顯現(xiàn),BC組件市場滲透率有望提升。
2024年以來我國BC組件招標情況
招標時間 | 招標公司名稱 | 項目名稱 | BC產(chǎn)品集采規(guī)模 |
2024.9 | 中國華能集團有限公司 | 2024年光伏組件(第二批)框架協(xié)議采購項目 | 1GW |
2024.9 | 廣東水電二局集團有限公司 | 2024-2025年度光伏組件集中采購招標項目 | 100MW |
2024.8 | 中國華電集團 | 2024年第二批光伏組件集中采購項目 | 0.5GW |
2024.10 | 國家電力投資集團有限公司 | 二〇二四年度第51批集中招標(第一批光伏電池組件設(shè)備) | 200MW |
資料來源:觀研天下數(shù)據(jù)中心整理
BC電池市場滲透率將逐步提升。根據(jù)中國光伏行業(yè)協(xié)會披露的中國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖統(tǒng)計,2023年,國內(nèi)N型TOPCon電池市場占比約23.0%,異質(zhì)結(jié)電池片市場占比約2.6%,XBC電池片市場占比約0.9%。近兩年新投產(chǎn)的N型太陽能電池產(chǎn)能多為TOPCon產(chǎn)能,2024年TOPCon電池市場份額有望超過60%,占據(jù)絕對主流位置。BC電池有望隨著頭部廠商產(chǎn)能落地,滲透率將提高。
數(shù)據(jù)來源:CPIA,觀研天下數(shù)據(jù)中心整理
三、龍頭企業(yè)擴產(chǎn)BC技術(shù)路線,其他電池廠緊密跟隨
隆基和愛旭在BC電池商業(yè)化進程較為領(lǐng)先。盡管BC電池技術(shù)出現(xiàn)的時間較早,但是由于面臨著生產(chǎn)工藝復雜、成本高昂等產(chǎn)業(yè)化問題,同時,疊加光伏產(chǎn)業(yè)進入調(diào)整周期產(chǎn)品盈利承壓,BC電池商業(yè)化進展較慢。從主要光伏企業(yè)在BC領(lǐng)域的進展來看,隆基和愛旭在BC產(chǎn)品研發(fā)進度、產(chǎn)能和出貨情況領(lǐng)先,而其他廠商多為中試線階段。從過往光伏技術(shù)迭代進程來看,新技術(shù)初期龍頭企業(yè)具備資金實力、規(guī)模和成本優(yōu)勢,能夠承擔前期大規(guī)模的研發(fā)投入和產(chǎn)業(yè)化初期的虧損。后續(xù)二三線企業(yè)做跟進。
隆基綠能依托深厚的技術(shù)積累和先進的智能制造優(yōu)勢,基于HPBC電池技術(shù),公司推出多款針對不同應用市場的BC產(chǎn)品,如Hi-MOX6高效防積灰組件、Hi-MOX6雙玻耐濕熱組件、Hi-MOX6別墅款組件、Hi-MO9組件、Hi-MOX10組件等。其中,Hi-MOX10電池量產(chǎn)效率超過26.6%,量產(chǎn)組件效率達24.8%,最高量產(chǎn)功率達670W。公司在BC電池領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了行業(yè)領(lǐng)先,并進入大規(guī)模商業(yè)應用階段,并得到分布式光伏市場的認可。2024年前三季度,公司BC組件銷量13.77GW,占比26.88%。根據(jù)公司發(fā)布的公告,預計到2025年底,隆基綠能BC組件產(chǎn)能有望達70GW(HPBC2.0產(chǎn)能50GW),2026年底國內(nèi)電池基地計劃全部遷移至BC產(chǎn)品。
愛旭股份掌握N型ABC技術(shù)大規(guī)模、低成本、高良率量產(chǎn)的相關(guān)技術(shù)及管理能力。截止2024年中期,公司N型ABC電池轉(zhuǎn)換效率可達27.3%,生產(chǎn)良率達97.5%,N型ABC組件量產(chǎn)交付效率可達24.2%,生產(chǎn)良率超99%。公司推出“黑洞”系列、“慧星”系列和“恒星”系列光伏組件產(chǎn)品,分別應對分布式、工商業(yè)和集中式應用場景。2024年上半年,公司N型ABC組件銷售量1.62GW,較2023年增長232%。公司布局珠海、義烏和濟南生產(chǎn)基地,N型號ABC供應將進入加速階段。
主要光伏企業(yè)在BC電池領(lǐng)域的研發(fā)進展和出貨情況
公司名稱 | 研發(fā)進度 | 產(chǎn)品類型以及出貨情況 | 產(chǎn)能情況 | 重大項目中標情況 |
隆基綠能 | Hi-MOX10電池量產(chǎn)效率超過26.6%,量產(chǎn)組件效率達24.8%,最高量產(chǎn)功率達670W,較行業(yè)TOPCon主流組件功率高30W以上 | 基于HPBC電池技術(shù),公司推出了多款針對不同應用市場的BC產(chǎn)品,如Hi-MOX6高效防積灰組件、Hi-MOX6雙玻耐濕熱組件、Hi-MOX6別墅款組件、Hi-MO9組件、Hi-MOX10組件等。2024年前三季度,BC組件銷量13.77GW,占比26.88%。 | 公司的BC電池產(chǎn)能主要集中在西咸新區(qū)一期年產(chǎn)12.5GW電池項目以及銅川12GW電池等。其中,西咸新區(qū)一期項目預計2024年底開始投產(chǎn),銅川項目預計2025年3月開始投產(chǎn)。公司計劃將現(xiàn)有PERC設(shè)施及產(chǎn)能將改造成BC二代電池工廠。到2025年底,隆基綠能BC組件產(chǎn)能有望達70GW(HPBC2.0產(chǎn)能50GW)。2026年底國內(nèi)電池基地計劃全部遷移至BC產(chǎn)品。 | 內(nèi)蒙古能源集團達拉特旗防沙治沙50萬千瓦光伏一體化一期項目 |
晶澳科技 | 公司推出的N型BC電池轉(zhuǎn)換效率最高達到25.6%,并具備高密度封裝技術(shù)等提質(zhì)增效技術(shù),72版型組件功率可達630W,組件效率超過22.5%。 | - | - | - |
晶科能源 | 公司完成全鈍化接觸、高溫金屬化等關(guān)鍵技術(shù)開發(fā),形成成套工藝,同步開展中試驗證和差異化提效技術(shù)開發(fā)。 | - | - | - |
阿特斯 | 中試線研發(fā) | - | - | - |
中來股份 | 中試線研發(fā) | - | - | - |
鈞達股份 | 中試線研發(fā) | - | - | - |
愛旭股份 | 愛旭ABC電池量產(chǎn)效率已達27.3%,組件量產(chǎn)效率達24.2%,電池片良率97.5%,組件良率超99%,累計申請BC相關(guān)專利587項,授權(quán)223項。 | “黑洞”系列:針對戶用市場,主打高顏值與高效率,適配分布式場景?!盎坌恰毕盗校好嫦蚬ど虡I(yè)場景,集成防陰影遮擋優(yōu)化技術(shù),提升發(fā)電穩(wěn)定性?!昂阈恰毕盗校哼m用于集中式電站,功率達645-655W,較TOPCon組件高25-30W,溢價能力顯著。 | 珠海基地:10GW產(chǎn)能,已完成0BB技術(shù)改造,滿屏組件量產(chǎn)中。義烏基地:15GW產(chǎn)能,2024年9月實現(xiàn)滿產(chǎn),剩余7GW產(chǎn)線升級為地面電站專用產(chǎn)品。濟南基地:一期10GW組件車間2025年1月投產(chǎn),電池車間預計2025年下半年全面達產(chǎn);總規(guī)劃30GW,2029年全部建成??偰繕耍?025年ABC組件出貨超20GW,遠期產(chǎn)能規(guī)劃100GW+。 | 粵水電2024-2025年度光伏組件集中采購項目; |
TCL中環(huán) | 控股子公司Maxeon是IBC電池技術(shù)的發(fā)明者,擁有超過1900項相關(guān)專利,第7代組件產(chǎn)品經(jīng)美國國家可再生能源實驗室(NREL)認證,組件轉(zhuǎn)換效率達到24.9% | Maxeon7組件 | 在馬來西亞和墨西哥設(shè)立制造工廠 | - |
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