一道新能宋登元：TOPCon最具長(zhǎng)生命周期基因和最優(yōu)發(fā)電量

2024年8月16日，中國(guó)光伏行業(yè)協(xié)會(huì)主辦的“2024 TOPCon太陽(yáng)能電池技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)研討會(huì)”在上海召開，會(huì)議圍繞TOPCon電池技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)及路徑、技術(shù)創(chuàng)新及應(yīng)用、實(shí)證發(fā)電數(shù)據(jù)、未來(lái)行業(yè)格局等議題展開深入討論。來(lái)自中國(guó)光伏行業(yè)協(xié)會(huì)的領(lǐng)導(dǎo)、光伏TOP10企業(yè)的CTO、行業(yè)技術(shù)專家、第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)和設(shè)計(jì)院、媒體機(jī)構(gòu)等200余人出席會(huì)議。一道新能CTO宋登元博士受邀參會(huì)，與晶科、晶澳、天合、通威的CTO們共同作為《TOPCon提效路徑與技術(shù)趨勢(shì)》圓桌對(duì)話嘉賓，對(duì)話由上海市太陽(yáng)能學(xué)會(huì)名譽(yù)理事長(zhǎng)、上海交通大學(xué)太陽(yáng)能研究所所長(zhǎng)沈文忠教授主持，以下為宋登元博士對(duì)話環(huán)節(jié)發(fā)言的內(nèi)容摘要。

1、近年來(lái)，n型產(chǎn)品完成了對(duì)p型產(chǎn)品的迭代，其中n型 TOPCon市占比尤為突出。TOPCon技術(shù)快速占領(lǐng)市場(chǎng)的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)是什么?對(duì)行業(yè)發(fā)展有怎樣的意義?

宋登元： 一道新能作為新生代企業(yè)，從創(chuàng)立之初就堅(jiān)定選擇了TOPCon技術(shù)，我們就認(rèn)為TOPCon是一種一定能夠替代PERC的下一代的主流技術(shù)，所以一道新能義無(wú)反顧地選擇了這種技術(shù)，時(shí)間證明這種選擇是對(duì)的。

我認(rèn)為三個(gè)因素決定了TOPCon最具長(zhǎng)生命周期的基因，關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在：一是低的度電成本、二是良好的產(chǎn)業(yè)生態(tài)、三是高的電池效率。低的度電成本(LCOE)是核心，有了這個(gè)優(yōu)勢(shì)，這種技術(shù)就可能替代上一代技術(shù)成為新的主流技術(shù)。但低的LCOE需要有兩個(gè)支撐，一是良好的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，另一個(gè)是高的電池效率潛力。中國(guó)光伏的競(jìng)爭(zhēng)力，并不是僅體現(xiàn)在某一個(gè)環(huán)節(jié)，而是產(chǎn)業(yè)鏈、創(chuàng)新鏈特別完整，這是任何一個(gè)西方國(guó)家不可比擬的。TOPCon兼容上一代PERC關(guān)鍵設(shè)備和工藝，我國(guó)對(duì)TOPCon整線全套核心設(shè)備自主可控，產(chǎn)線投資及電池和組件所用的輔材成本較其他N型技術(shù)具有顯著的經(jīng)濟(jì)性，并且還在持續(xù)下降，因此TOPCon建立了良好的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。有了好的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，技術(shù)的成本下降就非常快，這就是為什么2024年TOPCon市場(chǎng)將到達(dá)70%以上的根本原因。

TOPCon也有高的效率潛力。TOPCon具有高達(dá)28.7%的理論效率，是一種最接近晶硅29.4%理論效率極限的高效電池，提效潛力巨大。提升電池效率的目的是服務(wù)于降本，電池效率提升意味著太陽(yáng)光子的利用率增加，使單位面積的電池和組件發(fā)電量增加，從而降低成本。

2、預(yù)計(jì)TOPCon的行業(yè)主流地位還將保持幾年?在技術(shù)創(chuàng)新和儲(chǔ)備，提升產(chǎn)品效率和性價(jià)比，最大限度發(fā)揮價(jià)值方面我們能做哪些?

宋登元：我認(rèn)為TOPCon占市場(chǎng)主流的時(shí)間至少有5年甚至更長(zhǎng)。從光伏理論上，TOPCon鈍化原理先進(jìn)、并且理論效率高;從產(chǎn)業(yè)生態(tài)看，TOPCon全鏈條的技術(shù)創(chuàng)新，產(chǎn)業(yè)生態(tài)非常完整;從用戶端看，TOPCon的發(fā)電量高于其他N型技術(shù)，這些都是主流技術(shù)必備的要素，會(huì)促進(jìn)TOPCon的持續(xù)降本增效，從而延長(zhǎng)它的生命周期。

對(duì)于TOPCon未來(lái)的技術(shù)提升，我們也做了很多仿真研究，如果以25.5%的效率為基礎(chǔ)，在整體TOPCon電池結(jié)構(gòu)基本不改變的情況下，產(chǎn)業(yè)化效率提升到27.5%以上應(yīng)該是沒有問(wèn)題的，提升到28%以上就會(huì)需要做一些電池結(jié)構(gòu)的改變，對(duì)于28%的效率目標(biāo)，一道新能有兩個(gè)方向：

第一，基于目前的材料和結(jié)構(gòu)，TOPCon還有很大的提升空間，電池前面和背面都有許多提效工作要做。首先是背面，盡管我們?cè)诒趁嬉呀?jīng)做到全面接觸鈍化了，但現(xiàn)在80微米的Poly-Si膜的厚度還是比較厚的，多晶硅對(duì)長(zhǎng)波長(zhǎng)的光會(huì)產(chǎn)生較多的寄生吸收，從而降低短路電流，未來(lái)要降低到50微米以下，對(duì)于電流的提升是比較大的。電池特性仿真表明電池正面改進(jìn)的提效要比背面更顯著，在正面引入接觸鈍化技術(shù)，如Poly-finger，另外繼續(xù)提升發(fā)射極方塊電阻和降低金屬柵線下的復(fù)合電流都會(huì)改進(jìn)電池的開路電壓和填充因子，從而推進(jìn)效率的提升。

第二個(gè)方向是研發(fā)新材料體系。現(xiàn)在我們說(shuō)的接觸鈍化，核心是載流子選擇性接觸技術(shù)，這種技術(shù)只對(duì)一種導(dǎo)電類型的載流子具有選擇性，TOPCon電池中隧穿氧化物本身具有載流子選擇性，可以很好地選擇電子，是比較好的電子選擇性接觸材料。我們研究新的選擇性載流子接觸材料，配合材料不同的功函數(shù)，能夠在正面很好的選擇空穴，我們稱為TOPCon/CSPC結(jié)構(gòu)，會(huì)達(dá)到28%以上的效率，甚至接近晶硅電池的理論極限。

3、不同技術(shù)在測(cè)試、實(shí)證中得出的數(shù)據(jù)差異較大，甚至得出完全相反的結(jié)論。如何評(píng)價(jià)這種現(xiàn)象?在實(shí)際應(yīng)用中，哪種技術(shù)表現(xiàn)更佳?

宋登元：對(duì)于光伏來(lái)說(shuō)，要建設(shè)一個(gè)合格的光伏實(shí)證基地，它的要求是極其嚴(yán)格和專業(yè)的。光伏系統(tǒng)實(shí)證基地的建立和運(yùn)行，并得到相對(duì)誤差較小的發(fā)電數(shù)據(jù)需要非常強(qiáng)的專業(yè)團(tuán)隊(duì)和良好基礎(chǔ)設(shè)施的支撐。如果沒有這個(gè)前提條件，得到的數(shù)據(jù)并不具備權(quán)威性。為什么得出的數(shù)據(jù)會(huì)相互不一樣、甚至出現(xiàn)打架現(xiàn)象?影響實(shí)證發(fā)電數(shù)據(jù)的因素非常多，簡(jiǎn)單說(shuō)包括安裝方式、安裝容量、廣譜條件、光環(huán)境、溫度、風(fēng)速、降雨降雪、數(shù)據(jù)采集的不確定度、采樣周期、采樣季節(jié)(全年還是部分季節(jié)或時(shí)段)等，如果這些條件不同，最后的結(jié)果很可能差別比較大，甚至數(shù)據(jù)是相反的。為獲得準(zhǔn)確的發(fā)電數(shù)據(jù)，國(guó)家投入巨資建立了很多國(guó)家級(jí)的光伏第三方實(shí)證平臺(tái)，國(guó)家光伏、儲(chǔ)能實(shí)證實(shí)驗(yàn)平臺(tái)(大慶基地)就是其中最大規(guī)模的一個(gè)，該基地一期項(xiàng)目實(shí)證實(shí)驗(yàn)方案161種，有69種光伏和儲(chǔ)能產(chǎn)品，光伏組件覆蓋了TOPCon、HJT、IBC、PERC等產(chǎn)品。2022年報(bào)告披露“從大慶基地組件實(shí)證數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，不同技術(shù)類型的組件產(chǎn)品中，N-TOPCon組件發(fā)電量最高，分別較IBC、PERC高 0.5%、2.24%”，2023年報(bào)告披露“N-TOPCon組件發(fā)電量最高，較IBC、PERC分別高1.16%、2.87%?！?，可見兩個(gè)完整年度的組件發(fā)電量中TOPCon是優(yōu)等生?？偟膩?lái)說(shuō)，國(guó)家級(jí)光伏實(shí)證電站的數(shù)據(jù)具有權(quán)威性，是全年綜合發(fā)電能力的體現(xiàn)。