【行业】TOPCon:PERC延续者精进不休(21页)
TOPCon 是 Thin Oxide Passivated Contact(隧穿氧化层钝化接触)的缩写,该类电池属于钝化接触型电池。PERC 电池由于金属电极与硅衬底直接接触,产生大量的少子复合中心,对效率产生负面影响。因此,有学者在电池设计方案中提出用薄膜将金属与硅衬底隔离的方案,经过多年的探索,目前 TOPCon 结构已基本稳定。如下图 TOPCon 电池结构所示,在金属电极接触区域,制备一层超薄隧穿氧化层和高掺杂的多晶硅薄膜,形成钝化接触结构,超薄氧化层可以使多子电子隧穿进入多晶硅层同时阻挡少子空穴复合,进而电子在多晶硅层横向传输被金属收集,从而极大地降低了金属接触复合电流,提升了电池的开路电压和短路电流。现 TOPCon 的典型结构主要有以下特征:1)正表面织构化;2)正表面钝化膜采用 AlOx/SiNx 复合膜;3)前表面电极可以采用 5 主栅、12 主栅、无主栅;4)背表面抛光;5)背表面采用 2nm 的 SiO2 钝化膜;6)SiO2 钝化膜外侧沉积一层 n+多晶硅;7)多晶硅采用 SiNx 钝化;8)背电极采用银栅线,主栅同正面。
TOPCon 转化效率上限高,发展空间大。ISFH 在 2019 年 SiliconPV 的报告会上基于载流子选择性的概念从理论上对不同结构太阳能电池的理论效率极限做了细致分析,结论是钝化接触电池(例如 TOPCon 电池)具有更加高的效率极限(28.2%~28.7%),高于 HIT 的 27.5%极限效率,同时也远远高于 PERC 电池(24.5%),最接近晶体硅太阳能电池理论极限效率(29.43%)。在近两年的推广中,TOPCon 不断刷新量产效率,2021 年晶科 TOPCon 电池效率达 24.9%。除了在效率端拥有更大的空间,在产业化上,TOPCon 更大的吸引力在于,可基于现有 PERC 产线升级改造实现。
PREC 转换效率瓶颈显现,庞大产能存隐忧。PERC 电池效率极限在 24.5%,市场对 PERC 电池的效率挖掘逐步进入瓶颈期,2019 年隆基已可将 PERC 电池效率提升至 24.06%,市场对 PERC 也显现出“效率焦虑”,因此近年对新技术的探讨也是越来越火热,并已有电池企业将停止 PERC 产能新建,转而加速新电池技术布局。面对被新技术颠覆的可能性,PERC 的优势在于不断降低成本显示出性价比进行防守,但效率端的短板将成为制约 PERC 走得更远的最大障碍。2020 年 10 家头部电池企业的 PERC 产能便已 143GW,未来随着新电池技术的崛起,如 PERC 在效率和成本端均被颠覆,该些庞大的电池设备资产均存在转为沉没成本的风险。而在未来的几项高效电池技术 HJT、IBC 和 TOPCon 中, TOPCon 与现有 PERC 电池产线兼容,可实现从现有 PERC 技术升级为 TOPCon,具备巨大发展潜力。


