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    康康课堂:一文带你看懂TOPCon的秘密

    爱康科技 2023-07-18 0

    随着N型高效电池与P型电池的效率进一步拉大,HJT、TOPCon、XBC等N型产品的竞争力愈发凸显,光伏行业开始加速迈向“N”型时代。与此同时,TOPCon电池因其高效率、高双面率、低衰减等性能优势,相对成熟的设备及工艺优势,及兼容PERC产线、设备升级成本低等成本优势,在N型技术渗透率提升初期占得先机,成为当前阶段广受市场认可的极具性价比的主流电池技术之一。


    TOPCon的定义及原理

    TOPCON(Tunnel Oxide Passivating Contact)中文名为隧穿氧化层钝化接触,是一种发源于2013年的先进N型硅片电池技术。TOPCon电池是以N型硅作为衬底的隧穿氧化物钝化接触太阳能电池。与PERC电池相比,它采用了具有优异电荷传输特性的隧道氧化物(tunnel oxide)作为电池背面的电荷传输层,再沉积一层20nm左右的掺杂多晶硅薄层,形成背面钝化接触结构,可有效降低表面复合和金属接触复合,提高开压,提高能量转化效率。


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    技术迭代初期,TOPCon性价比优势凸显

    从性能层面来说,TOPCon具备以下优势:1)转换效率高。得益于TOPCon电池独特的钝化接触设计,其转换效率极限高达28.7%,而目前TOPCon领先企业的电池量产效率已达到25.5%以上,相比主流PERC电池(目前量产转化效率23.5%,理论极限24.5%)有显著的提升。2)高双面率。TOPCon双面电池单瓦发电量高出双面PERC电池约3%以上。在同样的地面电站应用场景下,会产生更高的发电量增益。3)低温度系数。N型TOPCon组件的温度系数低至-0.30%/℃,优于P型组件的-0.35%/℃,在高温环境下发电性能表现出优异的稳定性。4)低衰减。掺磷的N型晶体硅中硼含量极低,基本上无硼氧复合,衰减率具有优势。爱康TOPCon组件首年衰减为1%,线性年度衰减为0.4%,相比 PERC 组件首年 2%、线性0.45%有大幅提升,可带来全生命周期单瓦组件发电量增益。5)弱光表现优势。TOPCon电池同时兼顾对短波和长度的响应度,在早晚及阴天等弱光下发电能力表现依然优异。

    从经济层面来说,TOPCon具备以下优势:1)与PERC电池制造工艺高度兼容,技术升级难度降低。TOPCon可在PERC工艺技术上进行延伸,只需要新增硼发射极的制备、生长隧穿氧化层、沉积多晶硅并对其进行掺杂、扩散后的清洗等四道工序,降低了技术升级的难度,加速了TOPCon技术的推广。2)产线平滑转换,设备投资成本低。新建TOPCon新线设备投资需2.0-2.5亿元,HJT新线为3.5-4.0亿元。而TOPCon与存量PERC产线具有较好的设备兼容性,只需新增硼扩散及多晶硅/非晶硅沉积的LPCVD / PECVD / PVD设备,设备投资额在0.5-0.7亿元,避免了新设备的大规模投入和产线的大面积改造,因此经济性较高。3)TOPCon产品有很大的溢价空间。TOPCon组件相较PERC组件具有更高的单瓦发电量、更高的发电增益和更低的系统成本,因此带来了较大的溢价空间。


    TOPCon渗透率加速,产能迅速放量

    TOPCon技术已逐步在市场中得到应用,并表现出显著的增长趋势。根据中国光伏行业协会(CPIA)的统计,“TOPCon电池的市场占比由2021年的3%,提升至2022年的8.9%,2023年预计将达到21.1%。”据PV InfoLink统计,2023年底TOPCon名义产能将有望超过600GW,组件出货有望达到约120GW上下的水平,TOPCon 组件产品在2023年的市占比将在25-30%左右,24年有望成长至60%左右。

    未来,随着硅片薄片化、银浆耗量降低、设备国产化进程推进,TOPCon成本将进一步降低,叠加SE激光掺杂、双面POLY、叠层电池等提效方法,TOPCon效率和发电量将持续提升,为N型技术商业化大规模量产注入活力。


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    图片来源:CPIA中国光伏行业协会


    爱康布局TOPCon技术,引领N型高效未来

    近几年,光伏全球市场需求旺盛,行业加速向N型升级。爱康凭借长期积累的技术研发优势和生产制造经验,开始启动“HJT+TOPCon”双轮驱动发展战略,以异质结高效电池及组件为核心,同步产业化布局TOPCon产线,率先领跑N型光伏主赛道。在TOPCon组件方面,爱康现有AK iTopper 4.0/5.0/6.0三个高效系列。


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    图片来源:爱康AK iTopper系列高效TOPCon组件


    爱康TOPCon双玻组件的双面率高达75-85%,背面可带来7%-25%的发电增益,相比于P型组件有效增加了发电量。首年衰减1%,线性年度衰减为0.4%,可以保证25年不低于89.4%的发电量。特殊表面钝化层为TOPCon带来效率优势,爱康TOPCon组件最高转换效率可达22.46%,且效率提升潜力大,可实现全生命周期内更高的发电量输出。

    主动拥抱N型技术,是顺应行业趋势、响应市场需求的应有之义,也是各企业不断创新突破、加速迭代升级的动力所趋,爱康将持续加大研发投入,推进光伏高效电池片技术降本增效步伐,助力N型产业化高质量发展。

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