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近日，光伏行業(yè)電池技術(shù)路線演繹方向引起市場(chǎng)的熱烈討論。

2023年，業(yè)內(nèi)關(guān)于以TOPCon、HJT、BC電池為代表的N型電池技術(shù)百花齊放，一眾知名企業(yè)各執(zhí)牛耳，向更高的光電轉(zhuǎn)換效率和更低的LCOE成本方向沖刺。其中，作為N型硅片龍頭的TCL中環(huán)在其《關(guān)于向不特定對(duì)象發(fā)行可轉(zhuǎn)換公司債券申請(qǐng)文件的第三輪審核問詢函的回復(fù)》進(jìn)一步提出兩大觀點(diǎn)：

TOPCon、BC（IBC、TBC、HBC）電池技術(shù)替代目前主流 PERC 電池技術(shù)是必然趨勢(shì)，公司未來可在現(xiàn)有TOPCon電池基礎(chǔ)上升級(jí)為TBC電池，進(jìn)一步提升光電轉(zhuǎn)化效率；

公司采用銅制程技術(shù)替代銀漿使用，電池金屬化降本取得顯著進(jìn)展，有望成為業(yè)內(nèi)率先推出銅制程TOPCon的公司。

如此種種，皆劍指極致LCOE（度電成本）。

攻克關(guān)鍵貴金屬成本項(xiàng)，TCL中環(huán)劍指極致LCOE

金屬化是光伏電池制備過程中重要的一環(huán)，根據(jù)Infolink《光伏技術(shù)趨勢(shì)報(bào)告》顯示，銀漿成本在TOPCon電池成本占比約為30%，實(shí)現(xiàn)以銀漿為代表的金屬化降本是光伏業(yè)內(nèi)金屬化降本的主要研究方向。

針對(duì)貴金屬成本問題，TCL中環(huán)在《關(guān)于向不特定對(duì)象發(fā)行可轉(zhuǎn)換公司債券申請(qǐng)文件的第三輪審核問詢函的回復(fù)》表示，公司目前在TOPCon電池銅制程工藝已進(jìn)入多輪次可靠性驗(yàn)證階段，是行業(yè)里最有希望率先推出銅制程TOPCon電池的公司；轉(zhuǎn)換效率方面，TCL中環(huán)已實(shí)現(xiàn)小批量銅制程TOPCn電池樣品效率明顯優(yōu)于主流銀漿產(chǎn)品0.3%。

據(jù)悉，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，銅制程工藝以銅作為電極，摒棄傳統(tǒng)銀漿方案，全面降低輔材成本、電池正面的遮光損失和柵線的電阻損耗，帶來電池成本結(jié)構(gòu)和光電效率的雙重增益，迎合N型電池金屬化工藝的發(fā)展方向。

銅制程技術(shù)商業(yè)應(yīng)用不僅需要企業(yè)自身技術(shù)的突破，同時(shí)需要各工藝流程之間的聯(lián)動(dòng)和全流程解決方案的形成。TCL中環(huán)表示，銅制程工藝技術(shù)的應(yīng)用可有效提升電池及組件性能，并對(duì)無主柵等組件互聯(lián)技術(shù)產(chǎn)生更好的匹配效果，進(jìn)一步提升產(chǎn)品性能及可靠性。

新型金屬化技術(shù)助力降本增效

接觸式金屬化工藝，絲網(wǎng)印刷仍為市場(chǎng)主流，改進(jìn)空間大

金屬化工藝分為接觸式和非接觸式。接觸式金屬化是指需要設(shè)備與硅片進(jìn)行接觸，制 得電極。目前常用的絲網(wǎng)印刷即屬于接觸式金屬化工藝技術(shù)。以絲網(wǎng)印刷為代表，技術(shù)改 進(jìn)主要圍繞圖形化展開。 絲網(wǎng)印刷分兩個(gè)環(huán)節(jié)，電極印刷和燒結(jié)。帶有柵線形狀的網(wǎng)板只有柵線部分能使?jié){料 穿過，其他部分的小孔都是被堵住的。硅片放置于網(wǎng)板下方，漿料倒至網(wǎng)板上方，使用刮 刀將漿料鋪滿網(wǎng)板，漿料滲入可通過的孔隙，在硅片上留下圖案，即柵線。再通過燒結(jié)使 漿料固化在已形成 p-n 結(jié)的硅片上，用作電極。

絲網(wǎng)印刷的優(yōu)化目前主要從材料和設(shè)計(jì)出發(fā)。材料方面，通過銀漿國(guó)產(chǎn)化、銀包銅技 術(shù)等降低銀漿成本和耗量；設(shè)計(jì)方面，通過對(duì)主、細(xì)柵的設(shè)計(jì)優(yōu)化，如提高柵線質(zhì)量、增 加主柵數(shù)量、減小細(xì)柵寬度等提高電池的轉(zhuǎn)換效率，減少銀漿消耗。

降本路徑 1：鋼版印刷

常規(guī)絲網(wǎng)印刷使用的是網(wǎng)版由鋼絲織成，通過在網(wǎng)紗上根據(jù)相應(yīng)位置設(shè)計(jì)涂敷乳膠， 實(shí)現(xiàn)印刷。但在印刷過程中，由于絲網(wǎng)開口率普遍低于 75%，細(xì)柵部分不可避免地會(huì)受到 鋼絲網(wǎng)的遮擋。 鋼版印刷使用高清都合金鋼片，開口率達(dá) 100%，在細(xì)柵區(qū)域無任何遮擋。同時(shí)，鋼 版壽命長(zhǎng)，制作簡(jiǎn)單，對(duì)柵線形狀的保持能力也更佳。根據(jù) 2022 年華晟發(fā)布會(huì)披露，華晟 M6 版型異質(zhì)結(jié)電池使用單面鋼版印刷，可使單瓦銀耗降低 15mg；使用雙面鋼版印刷， 預(yù)計(jì)可降低單耗 25~30mg。

降本路徑 2：多主柵技術(shù)

2010年起光伏電池柵線設(shè)計(jì)朝著增加主柵數(shù)量和減小柵線寬度的方向發(fā)展，基本邏 輯是在印刷端通過減少銀漿用量降低成本。多主柵技術(shù)從 2BB 一路發(fā)展到近幾年的 MBB， 以及目前出現(xiàn)了在 MBB 基礎(chǔ)上發(fā)展的 SMBB 技術(shù)、無主柵技術(shù)等。

2BB 到 MBB 的設(shè)計(jì)優(yōu)化，體現(xiàn)在主柵數(shù)量及寬度的變化，一方面減少了銀漿用量；另 一方面縮短了電流的傳導(dǎo)距離，電阻損耗減少，使電池效率得到提高。MBB 技術(shù)的推出， 迅速搶占市場(chǎng)，得到廣泛應(yīng)用。根據(jù) CPIA 統(tǒng)計(jì)，2021 年 9BB 及以上技術(shù)占比高達(dá) 89%， 成為主流，未來市占率還將進(jìn)一步提升。SMBB 技術(shù)將主柵數(shù)增加至 12 及以上，在主柵增 加的同時(shí)，配合更細(xì)的焊帶提高串焊精度、降低主柵 PAD 點(diǎn)面積，減小主柵寬度，降低銀 漿耗量，提升轉(zhuǎn)換效率，目前主流廠商 SMBB 主柵數(shù)已增加到 16-20，線徑降低到 0.26mm。

為進(jìn)一步去銀降本，市場(chǎng)研發(fā)方向朝無主柵技術(shù)推進(jìn)，即采用銅絲焊帶替代原有銀主 柵直接匯集細(xì)柵電流，并實(shí)現(xiàn)電池片之間的互連。根據(jù)焊帶與電池片互連方式不同，目前 可將無主柵技術(shù)分為 SmartWire 方案和點(diǎn)膠焊接方案。SmartWire 方案通過層壓復(fù)合物薄 膜實(shí)現(xiàn)銅柵線和細(xì)柵的互連，最早由瑞士光伏設(shè)備企業(yè) Meyer Burger 于 2012 年應(yīng)用，該 種技術(shù)并不是沒有主柵，而是將主柵數(shù)量增加到 18 條以上，同時(shí)可以做得更細(xì)更薄。主 柵直接鏈接到相鄰電池的背面，代替了傳統(tǒng)焊帶的角色，在匯流同時(shí)實(shí)現(xiàn)電池互聯(lián)，不再 是傳統(tǒng)意義上的主柵。SmartWire 技術(shù)中的主柵材料多為銅線，可降低電池片銀耗近 80%。 除 Meyer Burger 外，德國(guó) Schmid、美國(guó) GT 公司也推出了自己的無主柵技術(shù)，路線與 SmartWire 類似。 由于 SmartWire 專利限制，國(guó)產(chǎn)設(shè)備廠商主推點(diǎn)膠焊接無主柵方案。點(diǎn)膠焊接方案無 需復(fù)合物薄膜，而是通過點(diǎn)膠體連接焊帶與電池片，細(xì)柵與焊帶直接接觸相連，采用密集 多焊絲設(shè)計(jì)，增加細(xì)柵線與焊絲的接觸點(diǎn)，銀漿單耗可降低 50%以上。2022 年以來我國(guó)無 主柵產(chǎn)業(yè)化節(jié)奏加快，電池/組件方面，東方日升、愛康科技陸續(xù)推出 0BB 電池/組件，設(shè) 備方面，奧特維/邁為/先導(dǎo)智能無主柵設(shè)備已進(jìn)入到中試和驗(yàn)證階段。

非接觸式金屬化工藝眾望所歸，為未來行業(yè)趨勢(shì)

非接觸式金屬化指硅片與設(shè)備不發(fā)生接觸制得電極，如激光轉(zhuǎn)印、銅電鍍等。非接觸 式相比接觸式金屬化，更能節(jié)省銀漿用量，降低成本。

激光轉(zhuǎn)印為較為成熟的非接觸式金屬化工藝，有望小規(guī)模放量

激光圖形轉(zhuǎn)印技術(shù)（Pattern Transfer Printing，PTP）最早來自以色列 Utilight 公司，并取得全球?qū)＠?020 年成為帝爾激光的全資子公司，主營(yíng)激光技術(shù)的研發(fā)，以 尋求與以色列激光高科技技術(shù)和團(tuán)隊(duì)展開全面合作。帝爾激光轉(zhuǎn)印已在 PERC 產(chǎn)線上已完 成論證， TOPCon 的實(shí)驗(yàn)論證也在進(jìn)行中，公司致力于提供激光轉(zhuǎn)印整線解決方案，前后 道工序均由公司獨(dú)立研發(fā)進(jìn)行。 激光轉(zhuǎn)印技術(shù)采用激光圖形化掃描，將漿料從柔性透光材料轉(zhuǎn)移至電池表面，從而形 成柵線。具體包括漿料填充和轉(zhuǎn)移兩大工藝步驟：1）將漿料填充至刻有溝槽的銀漿載板 上，溝槽為所需柵線形狀；2）銀漿載板倒置于電池片正上面，激光照射載板背面，利用 激光能量高的特點(diǎn)，汽化漿料，掉落在電池片表面。激光轉(zhuǎn)印適用于所有電池技術(shù)，也適 用于所有類型的漿料（低高溫銀漿、銅漿、銀包銅等）。

站在當(dāng)下時(shí)點(diǎn)，激光轉(zhuǎn)印的主要優(yōu)勢(shì)在于：1）柵線更細(xì)，漿料節(jié)省更多；2）印刷高 度一致性、均勻性好，低溫銀漿同樣適用；3）可以兼容不同的電池工藝和電池結(jié)構(gòu)，提 高電性能；4）非接觸式印刷更能保證硅片在生產(chǎn)過程中的完整性，降低破片率，滿足未 來薄片化趨勢(shì)。 激光轉(zhuǎn)印技術(shù)也具有明顯的技術(shù)壁壘。現(xiàn)階段如何更好地匹配不同漿料與激光功率之 間的關(guān)系仍需要一定時(shí)間的摸索。激光功率過低，不利于漿料與載板分離，順利落下；激 光功率過高，漿料汽化過度反而容易改變載板形狀，增大柵線線寬。此外，轉(zhuǎn)印膜壽命、 后續(xù)污染處理問題，也尚處在突破階段。

電鍍工藝或?yàn)橄乱淮饘倩h(huán)節(jié)主流工藝，產(chǎn)業(yè)化步伐持續(xù)加快

電鍍銅是降本效的雙優(yōu)化路徑。從柵線成分角度，銅電鍍得到的柵線為純銅，電阻 率約為 2uΩ·cm，絲網(wǎng)印刷技術(shù)使用的銀漿由于摻雜了有機(jī)物，柵線電阻率大幅增加至約 5uΩ·cm，因此銅柵線的電流輸運(yùn)效率更高。從工藝角度，電鍍銅采用圖形化技術(shù)，相比 絲網(wǎng)印刷，可以實(shí)現(xiàn)更低的線寬，減小遮光面積，提高效率。從成本角度，金屬原材料銀 價(jià)比銅價(jià)高出 2 個(gè)數(shù)量級(jí)，用銅柵線替換銀柵線能夠大幅度降本，對(duì)異質(zhì)結(jié)電池技術(shù)落地 尤有吸引力。

電池片技術(shù)突破帶來短暫一級(jí)市場(chǎng)機(jī)會(huì)

從過往情況來看，每隔5年左右，就會(huì)有新的技術(shù)路線在低成本、規(guī)?；に囀侄蜗买?yàn)證實(shí)現(xiàn)，通過增強(qiáng)電池片對(duì)光的吸收利用率和增加少數(shù)載流子的壽命，從而不斷逼近S-Q極限理論值，降低度電成本，從而實(shí)現(xiàn)全行業(yè)的降本增效。

第一代光伏電池片技術(shù)路線是鋁背場(chǎng)電池（AL-BSF）是指在晶硅太陽(yáng)能電池P-N結(jié)制備完成后，再沉積一層鋁膜從而減少少數(shù)載流子復(fù)合的概率，增大載流子壽命，提升轉(zhuǎn)換效率。

第二代電池片技術(shù)路線——PERC技術(shù)是在鋁背場(chǎng)電池的基礎(chǔ)上增加背面的介質(zhì)鈍化層，既可以通過內(nèi)反射增加光吸收的幾率同時(shí)也可以降低少數(shù)載流子的復(fù)合速度，從而提高少子的壽命。

下一代高效電池片技術(shù)路線潛在方向之一的TOPCon（隧穿氧化層）技術(shù)是將襯底硅片從P型換為了少子壽命更高的N型，且通過增加隧穿氧化層進(jìn)一步降低載流子界面復(fù)合的概率，增加載流子壽命。另一方向HJT（異質(zhì)結(jié)）技術(shù)則是通過雙面對(duì)稱的結(jié)構(gòu)增大雙面率，提升光的吸收，并通過更低的接觸阻抗促進(jìn)載流子的有效運(yùn)輸，降低載流子的復(fù)合速率。

面向未來，學(xué)界與產(chǎn)業(yè)界還提出了疊層電池的概念，利用各吸光層的帶隙對(duì)應(yīng)的吸收光波長(zhǎng)度的差異，層層過濾吸收，實(shí)現(xiàn)最大化的吸光效率。正是有了疊層電池概念的加持，一級(jí)市場(chǎng)對(duì)于異質(zhì)結(jié)為代表的可做疊層新技術(shù)的關(guān)注度極高，市場(chǎng)普遍認(rèn)為技術(shù)的相容性決定了其具有更大的發(fā)展?jié)摿Α?br />
隨著電池片技術(shù)的迭代，后進(jìn)者因其沒有落后的產(chǎn)能布局掣肘，能夠很快憑借著新的工藝和設(shè)備生產(chǎn)出下一代更高效且度電成本低的產(chǎn)品。而擁有落后技術(shù)的龍頭公司會(huì)糾結(jié)于已有的巨量沉默成本和新技術(shù)所需要的研發(fā)及產(chǎn)能投入，左右為難。若工藝上革新改良所帶來的轉(zhuǎn)換效率的增益不能夠彌補(bǔ)新老技術(shù)的差距，這些公司往往就會(huì)將目光放在從硅料、非硅材料到設(shè)備端的降本問題上，以期待自身的成本優(yōu)勢(shì)大于新技術(shù)轉(zhuǎn)換效率提升帶來的可接受溢價(jià)，從而贏得部分市場(chǎng)空間。

通過對(duì)行業(yè)的分析，我們發(fā)現(xiàn)通威之所以能成為行業(yè)頭部，正如硅片從多晶到單晶的轉(zhuǎn)變給了隆基綠能機(jī)會(huì)一樣，是抓住了單晶替代多晶的機(jī)遇。從水產(chǎn)飼料跨界而來進(jìn)入光伏領(lǐng)域，不僅沒有落后產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)能掣肘，更是在后續(xù)PERC技術(shù)革新潮流中瞄準(zhǔn)時(shí)機(jī)，在2018年就大規(guī)模擴(kuò)產(chǎn)PERC電池產(chǎn)量，一舉成為了行業(yè)的領(lǐng)先者。

一般而言，在新技術(shù)對(duì)老技術(shù)的優(yōu)勢(shì)對(duì)比初現(xiàn)且得到產(chǎn)業(yè)端小規(guī)模量產(chǎn)可行性論證后，從電池片廠到設(shè)備端都會(huì)出現(xiàn)短暫的一級(jí)市場(chǎng)機(jī)會(huì)。

原標(biāo)題：光伏電池技術(shù)演進(jìn)與降本關(guān)系緊密，金屬化工藝“首當(dāng)其沖”