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光伏行业专题报告:龙头全面倒向 BC 方案,产业链影响几何
IBC 电池工艺难度较高,与其他技术具有较好的兼容性
IBC 电池正面无栅线,背面呈插指状排列 P、N 区以及金属化栅线
1975 年,Schwartz 和 Lammert 首次提出背接触式太阳电池概念。经过多年发展,人们研发出了叉指式背接触(IBC)
太阳电池。IBC 最大特点是正面无栅线,而是在电池背面制备出呈叉指状间隔排列的 P、N 区,以及在其上面分别形成
金属化栅线。
IBC 电池发射极位于电池背面,而入射光中能量较大的光子在电池前表面区域被吸收生成电子空穴对之后,前表面处
的非平衡少子需运动至少整个衬底厚度 并达到背面 pn 结附近才可以被有效收集、分离,因此 IBC 电池对硅片体寿
命要求更高。由于 N 型硅片具有更高的体寿命,能够保证非平衡载流子在复合前顺利到 达背面 pn 结区域,因此目
前大部分 IBC 电池均以 N 型硅片为衬底。
在 IBC 电池的正面结构中,一般先是通过掺磷形成 n+FSF(正表面场),能够有效阻挡少子向较高缺陷密度的表面
附近移动,降低少子复合几率。之后再在 正面形成 SiO2/SiNx 叠层钝化,一是起到减反作用,提高电池对光的吸收
率,二是可以抑制电池表面少子复合。
电池背面通过掺硼/磷形成交叉排布的 n+BSF(背表面场)/p+emitter(发射极),两者之间由未进行重掺杂的基区分
隔开来,且各掺杂区对应的正负电极 栅线也交叉排布在 IBC 电池的背表面。其中 p+emitter 与 N 型硅片形成 PN 结,
n+BSF 与前表面 n+FSF 形成高低结,增强电池具备发电能力。另外,背面钝化层用 于钝化 n+BSF、n 型基区以及
p+emitter。
BC 结构可与 TOPCon、HJT 结合,兼容性较好
与 TOPCon、HJT、PERC 等技术不同的地方在于,IBC 主要通过背面图形化工艺将 p+发射极、n+背场区以及银栅线放
置于电池背面, 是电池背面图形结构的变化。而其他三种电池技术路线则主要是通过改变电池钝化的膜层结构,实现
效率以及其他特性的改变。因此,IBC 电池在电池继续优化性能、提升效率的过程中可以与其他钝化电池技术相结合,
例如将 HJT 非晶硅钝化技术与 IBC 相结合可 开发 HBC 电池;也有将 TOPCon 钝化接触技术与 IBC 相结合可研发 TBC
(POLO-IBC)电池。
IBC 电池工艺在 PERC 基础上增加硼扩、镀掩膜、激光图形化等步骤
相较于其他电池技术,IBC 电池生产工艺更为复杂,难度更高。其工艺流程主要包含制绒、钝化、掺杂、背电极制备等
过程,核心难 点主要在于如何通过低成本手段在电池背面进行图形化加工,以在背面制备出叉指状间隔排列的 N、P
区,以及在 N、P 区上方分别形成金 属化接触和栅线。经典的 IBC 电池生产工艺可以分为以下几步:制绒清洗、磷扩
散、镀掩膜、激光开槽、清洗、硼扩散、清洗、正面镀氮化硅层、背面 镀氮化硅层、激光开槽、丝网印刷与烧结等。
IBC 电池难点在于掺杂、钝化镀膜、金属化三个方面
IBC 电池生产工艺难点主要集中在掺杂、钝化镀膜、金属化栅线三个方面。首先,背面图形化需要用到掩膜,使得 IBC
电池材料成本增 加;其次,IBC 电池背面 P 区和 N 区交替分布,对 N、P 之间的基区精度要求很高,否则容易产生漏
电现象;最后,背面金属电极需要开孔 并且对准扩散区,也对工艺难度和精度提出了较高的要求。扩散掺杂过程中通
常需要用到掩膜进行背面图形化设计,常见工艺包括光刻法、印刷法、激光法、离子注入法。钝化镀膜则是为了降 低
电池少子寿命。另外 IBC 电池栅线都在背面,不需要考虑遮光,所以可以更加灵活地设计栅线,降低串联电阻。另外,
N 和 P 的接触孔 区需要与各自的扩散区对准,否则会造成电池漏电失效。
TBC 采用隧穿层+poly 层的结构进行钝化,工艺流程部分与 TOPCon 相同
TBC 电池在普通 IBC 电池结构的基础上叠加 TOPCon 的钝化结构,在保留 IBC 正面高电流优点的同时可以进一步提高
电池开路电压,从 而提升电池转换效率。TOPCon 电池背面隧穿氧化层及 poly 层,主要是通过 LPCVD、PECVD、PVD
等方法进行沉积。TBC 电池在隧穿层和 poly 层制备时, 有部分工序与 TOPCon 电池兼容,其主要差异体现在如何实
现背面的局域掺杂,以及背面金属电极的制作。
Sunpower 最早量产,国内爱旭、隆基有望率先放量
IBC 电池成本高,量产难度大,实现低成本量产的企业并不多
虽然 IBC 电池转换效率较高,但由于背面图形化工艺难度较大,且成本较高,因此目前实现大规模低成本量产的企业数
量并不多。SunPower 在其早期研发基础上,2004 年研发出 A-300 系列 IBC 电池产品。该电池采用点接触和丝网印刷
技术,电池面积为 148.9cm², 最高效率为 21.5%。2007 年,SunPower 公司经过对 A-300 IBC 电池工艺的优化和改
进,研发出可量产的平均效率 22.4%的第二代 IBC 电池。2014 年,其在 N 型 CZ 硅片上制备的第三代 IBC(Maxeon Gen
3)电池,并将硅片厚度减薄至 145μm,面积 121 cm²,最高效率可达 25%。
Sunpower 量产时间最早,并不断优化电池结构
2019 年 SunPower 对电池、组件生产部门拆分为新实体 Maxeon,并于同年推出 Gen5&Gen6,采用更大尺寸硅片以
及更为简化的工艺 流程,进一步降低了制造成本。目前,Maxeon 计划推出 Gen7(Maxeon7),有望通过优化电池
结构,在简化生产工艺、降低成本的同 时,也使电池具有了更高效率。
Maxeon7 采用新型金属化工艺,进一步降低成本
Gen7 电池又名 Maxeon7,该电池在效率方面进一步优化,达到了 26%的量产效率;同时采用新型低成本金属化工艺,
以铜栅线替代 银栅线,降低了金属化成本;相较于此前的 Gen5&Gen6,Maxeon7 采用更简化的生产工艺,从而进一
步降低成本,同时该电池技术也能 够应用于 G12 硅片。
爱旭 ABC 组件功率优势明显,2023 年底左右有望形成 25GW 产能
爱旭股份于 2022 年 6 月发布 ABC 组件,并依据终端客户类型,产品可进一步分为“黑洞”和“白洞”,其中“黑洞”产品
采用黑色背 板,组件功率较“白洞”产品有轻微损失但“颜值”更高,适合对美观性要求更高的户用分布式客户;“白洞”
产品采用白色背板,具 有 ABC 电池本身正面无栅线的美观性的同时发电功率也高于“黑洞”产品,更适合于对发电功
率要求更高的工商业分布式客户。另外,公司于 2023 年 5 月 SNEC 展上推出 ABC 双面双玻白色背板组件产品,组
件交付功率可以达到 605-620W ,突破了 BC 组件过往多 适用于分布式场景的局限,进一步打开产品市场空间。
隆基 HPBC 已投产,2023 年出货预计 15GW 左右
隆基绿能于 2022 年 11 月发布 HPBC 电池,以及采用 HPBC 电池制成的 HIMO6 组件,采用 P 型 IBC 结构,组件功率
达到 580W 以上。隆基 HPBC 西咸项目 30GW 产能目前已经投产,2023 年公司 HPBC 组件出货有望达到 15GW,在
全年组件出货中的占比有望达到 15-20%。目前公司储备电池项目包括铜川 12GW,西咸 50GW,西安 2*12GW,将于
2024 年下半年开始逐步投产,预计将大部分采用 BC 技术。
IBC 电池核心优势在于高效率+美观性,能够带来较高产品溢价
IBC 电池具有高功率、低衰减等优势,且单面发电更适合分布式场景
相较于 PERC、TOPCon、HJT 等双面电池,IBC 电池由于前表面避免了金属栅线电极的遮挡,能够最大限度地利用入射
光,减少光学 损失,因此具有更高的短路电流。同时正面增加的 n+FSF 也能进一步降低少子复合速率提升开路电压,
使得 IBC 电池在转换效率上具有明 显优势。
Maxeon 于 2022 年发布的 Maxeon7 电池量产效率达到 26%以上,相较于主流的 PERC 电池领先 2-3 个 pct,相较于
TOPCon、HJT 等 N 型 电池技术高出 1 个点左右。从国内厂商所发布的 BC 类电池产品来看,目前爱旭 ABC 电池目前
量产效率也已达到 26.5%以上,72 片 182 版型组件功率达到 600- 620W。隆基 HPBC 采用 P 型硅片作为基底,标准
版量产效率突破 25%,叠加氢钝化技术后量产效率可达 25.3%,相较于同是 PERC 电池高 出 1.5 个 pct 以上。
IBC 电池具有少子寿命高,衰减小,温度系数低的优势
在其他电池性能参数方面,IBC 电池一般采用 N 型硅片基底,N 型硅片具有少子寿命高、无硼氧复合、衰减小、温度系
数低的优势。例 如爱旭 ABC 组件除了高功率优势以外,首年衰减不高于 1%,次年不高于 0.35%,并提供 30 年线性
功率输出保障。另外,隆基 HPBC 虽然采用 P 型硅片,但在衰减速率上也相对 PERC 也具有明显优势,首年衰减不高于
1.5%,次年衰减不高于 0.4%。
BC 优势一:节省电站 BOS 成本,享受高额溢价
我们假设 BOS 成本中除逆变器以外,其他成本与电站面积相关,那么随着组件功率瓦数的增加,相应的 BOS 成本也会
得到一定节省。据我们测算,在美国、意大利、澳洲市场,组件功率每提升 10W,电站 BOS 成本将分别下降 0.033、
0.015、0.011 美元/W,对应人民 币 0.23、0.11、0.08 元/W。在 BC 组件功率比 PERC 组件高出 60W 的前提下,三
市场 BC 组件相较于 PERC 组件的溢价空间将分别达到 1.4、 0.6、0.5 元/W 的水平。
BC 优势二:更高的单瓦发电量,带来更高溢价空间
由于 IBC 电池具有低衰减特性,也能够为组件端带来一定溢价。IBC 组件首年衰减 1%,线性衰减 0.35%;PERC 组件
首年衰减 2%,线 性衰减 0.5%。在组件瓦数相同的情况下,IBC 组件 25 年发电量比 PERC 组件高出 3.04%。
BC 优势三:产品美观性适用分布式场景,带来额外溢价
IBC 组件单面发电且正面没有栅线的特点更适合于分布式场景。由于 IBC 正面完全没有栅线遮挡,PN 结、栅线均位于
背面,正面较为 美观。从外观上来看,IBC 组件中除了电池片之间缝隙以及边框以外,其他部分均为黑色;如果将背板
以及边框也改为黑色材料,那么组 件产品将变为全黑色组件。
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