2月15日,由索比光伏網主辦的2023“光能杯”跨年分享會暨2022第十屆光伏行業頒獎盛典,在蘇州市蘇州園區香格里拉大酒店(蘇州工業園區協鑫廣場)隆重舉辦。
SEMI中國光伏標準技術委員會主席,一道新能首席技術官宋登元出席了本屆“光能杯”跨年分享會分論壇——創新分享會,并作主題為《TOPCon電池技術的產業化現狀及發展趨勢》的分享。

宋登元在分享中提到,技術迭代有幾個先決條件:一是電池效率要比前一代的高1.5-2個點;二是產業生態的成熟,不是只有一家能夠做出來,整個產業跟不上,這樣成本降不下來;三是壽命,壽命應該和上一代持平,比如說晶硅能是25年、30年;最后就是LCOE,材料、設備、工藝都要好。
宋登元強調,能源屬性就得革著化學能源的命,低成本高性價比的技術一定會有生命力。“技術沒有終極技術,我們看投資人編上來的詞說‘終極技術’,我不太贊同,技術進步是無窮無盡的,沒有終極技術,一定是技術迭代。對于TOPCon來說,目前毫無疑問已經成為技術迭代的主力,它的效率一定會超過26%,成為晶硅乃至碳中和重要的支撐力量。”
下文為現場致辭實錄整理:
非常感謝有這么一個機會能見到這么多老朋友,分享我們的技術進展,能和大家一塊聊聊光伏技術迭代的未來。
剛才沈文忠教授給了我們整個光伏產業發展的全景圖,內容非常翔實,我也有非常大的收獲。
下面我針對關于N型TOPCon技術的進展情況跟大家分享一下一道的經驗以及對技術的認識。
剛才沈教授說的,我們去年TOPCon是發展的元年,特別是今年的年初,技術提效實際上超出了我的預期,發展非常快,技術迭代這個詞就成為一個熱搜詞,也是很多的投資人、業界朋友問什么時候能夠真正發生技術迭代,條件是什么,所以在這兒通過一道新能最近發布的TOPCon3.0的技術路線和各位朋友聊一聊關于下面技術的發展以及發展預期的情況。
我簡單介紹一下一道新能,太有典型性,代表了我們行業的飛速發展,大家說光伏行業發展非常迅猛,剛才沈教授那個全景圖,光伏已經成為我們可再生能源,特別是實現2060年能源替代的主力軍,其他能源的發展空間受限,現在有一些核心的東西還沒有克服。這么快的產業必然有發展特別快的企業來支撐,一道新能就是這樣一個代表。它的成立非常短,2018年8月8日成立,去年的8月8日沈教授帶隊到一道新能,四年多的企業發展非常迅速,主要得益于這個企業從發展之初就定位于是一種技術引領的技術型的公司以及光伏全場景應用解決方案的服務商,所以我們在建立的時候,我們就同時建立了首條的TOPCon技術的研發生產線,這是我們國內建設最早的。
2019年基于1.0 plus開始量產,2021年TOPCon2.0量產,2022年TOPCon3.0量產,我們的組件出貨量排名No.9,銷售收入突破了百億大關。2023年銷售收入肯定在200-300億之間。產能方面2022年底就到了20GW的電池和20GW的組件,還有下游全場景的解決方案。今年就到了30GW的電池和30GW的組件,最新的都是TOPCon3.0的技術。
再說說整個國內的產業布局,從全景圖來看,總部在浙江衢州,還有一個基地是在江蘇的臺州,這兩個基地是我們最大的電池生產基地,所以有兩個研發中心,我也是來回經常在江蘇和浙江之間穿梭,負責兩個研發中心的工作。我們的基地布局還是考慮市場的需求還有央企合作伙伴的合作戰略,大家知道去年盡管我們排名剛進入前十,但是國家大的能源集團集采的招標已經拿到了第三名,訂單非常旺盛。
作為N型技術引領者,我們一直專注于N型技術發展,定位非常明確,從2018年成立的時候就開始做TOPCon的基礎研究,去年我們也發布了TOPCon的技術路線圖,沈教授也是到衢州發布會現場也是發布了全場景的N型解決方案,分布式的道品牌,“道”還是非常有講究的,后面是ON,O就是我們的開關,點亮N型。
簡單說完公司我們回顧整個行業,為什么說TOPCon是光伏技術迭代的主力軍,沈文忠教授大的條件都說了,我再細微的深度解讀一下。
這張圖我用了很長一段時間,主要覺得它的能夠把光伏的歷史講清楚,我們回顧晶體歸發展的過程,我們就可以預測未來什么樣的技術會成為主流技術,這個就會看得很清楚。我們晶硅發展到今天,實際上進行過技術迭代,發生在不長的時間,最早的太陽能電池是BSF電池,BSF電池簡單但是也不是我們發明的是美國一九七幾年的時候就提到這種鋁背場電池,當時產業化的都是這種電池,不管是多經還是單晶的,光伏最核心的就是第一性原理就是性價比或者LCOE。我們國家從上世紀末開始發展,英里、天河(音)這些公司都是開始做鋁背場電池,鋁背場電池被中國人推到了極致,在2010年以后,效率隨著我們產業的增大,效率到了極限,這種電池結構基本上在多晶,很多都是進入光伏行業,大家記得很清楚,大概用18%多一點,如果用上黑硅技術是19.5%,單晶就是20.5%的水平。再往后走,再找新的電池結構替代它,那時候我們看左邊候選的技術有幾種,一種是PERC電池,PERC電池發明的很早,馬丁格林這個團隊做1982年就發明了,最近他們獲得了一個英國女王獎,這個女王工程獎不是講的科學發現,是工程技術,PERC電池成為主流,現在發電的基本都是PERC技術,發明的很早,但是具備產業化的生態比較晚,當時正好在這個時候PERC電池,實際上還有異質結電池、IBC電池、PERT電池。
這些候選技術比較下來,我剛才說技術迭代的發生有幾個先決條件。一是電池效率要比前一代的高,高多少呢?我的判斷是產業化達到超過它1.5-2個點。二是產業生態的成熟,你不能說一家能夠做出來,整個產業跟不上,這樣成本降不下來。三是壽命,這三個條件剛才沈教授已經談到了,壽命應該和上一代持平,比如說晶硅能是25年、30年。最后就是LCOE就是材料、設備、工藝都要好。
我們回顧了第一次技術迭代,我們再看第二次,PERC電池又到了極限了,中國人特別厲害,做什么都可以做到極限。發展的時候,PERC就是20%多一點,然后發展到21%、22%,發展到22%我覺得已經很難了,馬來西亞有一個電池會議,好像是2016、2017年參加電池會議,碰到我一個同學,我就問他,因為他們是PERC最早的,我說產業化效率可以做到多少?他說22.5%就到頭了。沒有想到又推到23%,現在主流的企業是之23.2%-23.5%之間。你的效率趨勢至少產業化之后能夠到24.5%。第二,產業生態完整,第三壽命要長,最重要的是材料、設備、工藝,這些投資算上來SOE應該跟PERC差不多,這也可以,所以這樣來看,目前這三種技術,一種是TOPCon,還有一種是異質結,還有一種是xBC,比較起來TOPCon具備了我剛才說的技術迭代的三個要素,沈教授剛才說TOPCon去年特別火,去年真正是一個元年,現在我們中國光伏行業統計的數據,這個路懸突還沒有正式發布,去年的出貨量占到整個晶硅電池的8.1%這是每個企業調研的數據真正的出貨量,我們不看產能,產能的變數太多,我們看落地的出貨量是8.1%,大概接近20GW左右。2023年預測是18%-20%,我們全球的出貨量在增長,實際上今年按的基礎是240GW的出貨量,8%這樣算下來就是20GW左右,2023年是60GW出貨量。
我特別同意剛才沈文忠教授說的,光伏技術是一個成本為先的,不可能把一個實驗室的技術產業化,實際上沒有太大的意義,因為畢竟是一個能源屬性的產品,一定效果替代的是革命的對象革命對象是誰?不是我們的友商,是我們的化學能源,我要革化石能源的命,否則的話是發展不了的。
我們把技術迭代看清楚之后,我們看預測,很多機構都在預測,我把所有N型技術都列全了,TOPCon出貨量作為一個分子,大家看就非常明顯了,發現TOPCon在未來四年中,機構預測占了80%,毫無異議的說TOPCon是主力軍。
看行業能看清楚就看他要解決的問題,如果解決科學問題就離得更早了,如果解決核心的技術問題,有一些卡脖子也需要一定的時間,我們現在TOPCon解決的是工藝問題,工藝問題花時間大家就可以攻克了,“卡脖子”都不好說,有一個不確定性。工藝問題就有確定性,我們看2016年的PERC問題很快就解決了,包括鈍化層的生長方式,包括三洋華旅的質量,當時主要是衰竭問題和良率問題,TOPCon可以用在N型也可以用在P型上。多凈化的方法就比較多了,LPCVD、PECVD等等,現在良率問題基本解決了,我們說技術迭代發生,我們說產業化的進程,實際上從這兩個方面就可以看得非常清楚,它已經走向產業化,解決的是工藝問題,所以就有下面這張圖,這就是功率效率提升的過程。BSF單晶和PERC真實發生的這是我們記錄了每年的效率提升后面的TOPCon是根據這個趨勢預測出來的,一旦產業化了,就會符合光伏的學習區縣或者叫摩爾定律,剛才沈教授展示那張圖,縱坐標就是成本,橫坐標是產量產量搞一個數量級,成本一定降百分之二十幾。TOPCon這么大的出貨量,成本一定下降很快,下降很快的驅動力就是效率提升,效率提升不是說提升效率而提升效率,是為了服務LCOE,是為了服務成本,光伏是一個成本為先、經濟性為先的產業,如果效率不能服務成本降低,實際上這種效率是沒有意義的。舉個例子,我們說航天,是用的砷化鎵電池板,現在達到了47%的效率,我們就用在空間站上,如果我們強調是效率為先我們發展砷化鎵就好了,可是現在誰都不發展,因為效率提升了成本也下不來,所以效率是為降本服務的。
我們看右邊這個,不管什么企業,基本上能夠做到24%以上,做到25%相對困難一些,但是隨著產業化進程,每年0.3-0.5個點,未來的TOPCon一定會這么發展,因為符合整個大的規律,我們看PERC和BSF都是這么發展過來的。
另外就是全行業的努力,設備成本降得快,工藝成本也降得快。
最后用點篇幅介紹一下一道新能TOPCon 3.0的技術。TOPCon有很多技術路線,一道新能堅持左邊的技術路線,從2018年建第一條線就是用LPCVD的,也是從單插片逐漸過渡到雙插片,最重要的就是二氧化硅成膜質量非常好,因為它是基本中高溫的工藝,二氧化硅也是這樣所以效率特別穩定,這樣為整個良率奠定比較好的基礎,所以我們一直在LPCVD。是不是將來要做LPCVD也得評估我們實驗室里有一條PVD的線,也有一條PECVD的線,從經濟上來說,對于目前我們掌握LPCVD很深的企業,LPCVD還是比較好的技術。
這就是我們的技術路線,最根本的是技術鈍化,開始我們是在背面,PERC全背面的擴場變成了鈍化的,到了1.0Plus在正面做文章,正面就是用雙層鈍化+三氧化二鋁,背面負荷一做就是5菲安(音)左右,正面還是比較大的挑戰,正面做好以后就會超過23%。
2.0技術就是24.5%以上做得好可以做到24.7、24.8%左右。
3.0技術是通過SE技術和背面做了一些工作,4.0就相對比較難了,正面鈍化還要加強,更好的載流子選擇技術,有一些方案不方面現在說,我們可以私下交流。
3.0是依托兩個技術,一個就是一旦到了2.0以后,實際上重點解決的就是兩個問題,對于高效電池,因為效率本身已經很高了中間那段波譜,從450-900,基本上量子效率非常高,接近92%、93%,中間都超過95%,要解決短波長的問題必須解決正面的問題,正面現在可以經濟上解決的就是激光SE技術,實驗室很容易實現,激光種類很多,容易縮形。這種技術涉及到激光的能力,因為硼擴散非常不好擴散,激光怎么保型,這些都殘雜一些科學技術在里面。一道新能徹底攻克了i-SE技術,效率超過了25%以上,這是正面做的工作
還有一部分就是背面工作,理論上越薄越好,但是薄就容易燒穿,這就涉及到多晶硅技術的進步,同時還使用微摻雜,進一步降低吸收。我們看右面這個圖,來達到3.0批量化的量產。
這是一個量產的圖,實際上這是1月份的,2月份通過優化,大概能到25.25%、25.3%左右,平均效率道路25%,對于光伏產業就是里程碑的意義,25%是什么概念呢?晶硅電池第一個達到25%效率是小面積4平方厘米的,用PERC的改進技術,是在1999年達到的25%。我們國家到25%是在2018年天河做出來的IBC的電池,就算天河第一個25%,產業化過25%才經過了四年的時間,因為再往上提升,我剛才說的基本的迭代規則,你得比這個還得高1.5個點,同樣有很大的降本空間也是可以的,但是這種難度非常大所以一道新能作為我們國家專注于N型電池的黑馬企業,為TOPCon的技術迭代做出了非常重要的貢獻。
技術路線是被投資人問得最多的問題,到了3.0之后,還有4.0,TOPCon技術路線我覺得到26%產業化是沒有問題的,經濟性還是有一些挑戰,再往上怎么走,當然也可以走,是不是經濟上代價能夠承受,我們說LCOE是第一原理,我現在還是看不太準,往這個方向努力吧,再努力也沒有別的辦法,不及什么材料的,吸收了波譜,如果能夠優化到最佳的能代結構1.4%,再提高也就是講故事了,要想做得高一定是疊層,至于做什么疊層,盡管現在晶硅和鈣鈦礦疊還是有很多挑戰,但是我覺得未來不管什么技術,我們說不忘初心,初心是什么?一定不要偏離這個硅,就是上帝賜給我們人類最好的材料,這么好的產業技術,這么好晶硅的結構,我們上面疊什么電池,不管疊什么材料,比如說鈣鈦礦發展非常快,我們疊鈣鈦礦,那一定是晶硅電池,這樣才能享受晶硅電池的紅利和產業基礎。
N型電池有很多材料帶來的特性,弱光、衰減小等等一共是七種,基本上都高5%左右這就是招標溢價N型要比P型高3-5分錢,畢竟站電投資方最重要花錢,要取得經濟收益的,最終看的還是LCOE,真正體現你產品的價值就是在光伏發電上,這是毫無疑問的,N型會給客戶帶來最大的價值。
最后展望幾句,我做光伏也很多年了,很長一段時間跟隨沈老師,光伏是一個能源屬性的產品,所以能源屬性就得革著化學能源的命,低成本高性價比的技術一定會有生命力。技術沒有終極技術,我們看投資人編上來的詞說“終極技術”,我不太贊同,技術進步是無窮無盡的,沒有終極技術,一定是技術迭代。對于TOPCon來說,目前毫無疑問已經成為技術迭代的主力,它的效率一定會超過26%,成為晶硅乃至碳中和重要的支撐力量。
一道作為專注于N型技術的,我們希望和在座的各位一道努力,一道同行,把光伏產業做得更好,能夠在我們國家碳中和的戰略發展中起到支撐作用。
謝謝大家!