IBC结构、优势、生产工艺、应用领域及企业进展如何?

最佳答案 匿名用户编辑于2025/04/17 11:43

IBC 电池目前主要应用于价值量较高的分布式光伏领域,应用场景有进一步拓宽的需求。

IBC(Interdigitated Back Contact)太阳电池,即交叉背接触太阳电池。该结构电池于 1975 年由 Schwartz 和 Lammert 提出,是一种将太阳电池的发射极、背场、基区、发射极电极和背 场电极均设计在电池背表面的高效率硅基太阳电池。IBC 电池将栅线做到背面,避免金属栅线 电极对太阳光线的遮挡,能够最大限度地利用入射光,减少光学损失。 IBC 电池的前表面为碱制绒形成的随机金字塔结构,并采用磷源低浓度掺杂形成 n 前表面 场。电池的前表面沉积由SiO2 和PECVD 制备的SiNx 叠层钝化减反膜;电池的背面沉积 SiO2, 同时钝化 n*背场、n 型基区和 p*发射极。电池背面 p 区和 n*区由未进行重掺杂的基区分隔开 来。使用光刻或化学刻蚀工艺,使金属电极在电池背面呈叉指状排列。

IBC 电池可与 PERC、TOPCon 和 HJT 电池结构结合,形成多样化晶硅电池结构。IBC 技术作为平台型技术,可与 P 型、HJT、TOPCon 等技术结合,形成 HPBC、HBC、TBC 等 电池结构。HBC 电池可以发挥 IBC 电池高短路电流和 HJT 电池高开路电压优势,更好的提高 转换效率。2014 年,夏普公司利用光刻技术将 HJT 电池结构与 IBC 电池结构相结合,制造出 HBC 电池。该电池结构实现正面与硅基底接触层为本征的非晶硅薄层,上层覆盖 n 型掺杂的非 晶硅层作为前表面场,在前场覆盖 SiNx 减反射层以及背面在硅基底上先后沉积 i-α -Si:H/p-a-Si:H、i-α-Si:H/n-a-Si:H,并且呈交指式结构,最后用真空蒸发和光刻法制备电极。 TBC 电池是 TOPCon 与 IBC 技术结合形成的电池,也被称为 POLO-IBC 电池。多晶硅氧 化物选择钝化接触技术是通过生长 SiO2 和沉积本征多晶硅,并通过高温退火使正背面的 SiO2 钝化薄层形成局部微孔,通过微孔和隧穿特性实现电流导通。TBC 电池能在不损失电流的基础 上提高钝化效果和开路电压,获得更高的光电转换效率。TBC 可使用 N 型晶硅基底或者 P 型 晶硅基底,具有稳定性好、选择性钝化接触优异以及与 IBC 技术兼容性高等优势,技术难点主 要集中在背面电极隔离、多晶硅钝化质量的均匀性以及与 IBC 工艺路线的集成等。

IBC 电池具备更高的转换效率,潜在优势明显。IBC 电池具有以下优势:一是 IBC 电池将 前电极转移到电池背面,使电池前表面无电极遮挡,从而电池的短路电流密度提高 4-8%;二 是电极排布在电池背面,可使金属化面积增大,减少串联电阻损失,提高填充因子;三是 IBC 电 池在前表面钝化和光学性能方面的优化都更加灵活,无需受限于前表面的接触电阻与复合问题; 四是受益于全背面电极设计,简化电池组件封装焊接,提高了产出率。

从经济上来看,BC 电池发电增益效果显著。以隆基的 Hi-MO X10 为例,光伏组件最高转 换效率 24.8%,最高组件功率 670 瓦,相对于主流 TOPCon 电池产品,组件绝对效率高 1 个 百分点,功率高 30 瓦,同等面积装机容量提升 4.76%,全生命周期发电量高约 8%,项目投资 回收期减少约 7%。同等约束条件下,BC 电池发电的经济效益较为明显。

IBC 电池生产工序较长,加工难度较高。晶硅电池近几年迅速发展,经历从铝背场结构、 钝化发射极和背局域接触结构到隧穿氧化层钝化接触结构以及异质结和叉指式背接触结构。其 中,清洗制绒工艺、掺杂工艺、刻蚀工艺、减反射膜钝化膜工艺和电极制备工艺多为通用工艺, 工艺水平已经较为成熟。相对于其他太阳能电池工艺,IBC 电池工艺的难点是如何在背面制备 出呈叉指状间隔排列的 P 区和 N 区,以及在背面形成金属化接触和栅线。核心在于扩散掺杂、 钝化镀膜、金属化栅线制备。IBC 电池工艺需要多步掩膜和激光开槽,PN 电极之间有漏电风 险,极大地增加工艺复杂性,增加加工难度和生产成本。

IBC 电池目前主要应用于价值量较高的分布式光伏领域,应用场景有进一步拓宽的需求。 BC 电池正面无栅线,美观度更高,但另一方面成本更高导致的售价更高,产品主要应用于对 价格敏感度更低的分布式光伏市场。隆基绿能 BC 电池在国内国外分布式市场不断发力。国内 市场方面,隆基 BC 电池应用于家庭户用、工业园区、商业中心屋顶以及与建筑结合实现光伏 建筑一体化。例如,福建福州金锻 700kW 工商业发电项目使用隆基绿能的 Hi-MO X6 Max 组 件,该组件使用 HPBC 电池,同时运用专利边框及封装技术,使得组件抗载荷能力实现 20% 提升,首年衰减率仅为 1%,并具备“防积灰”功能。湖州长兴拓可机械有限公司 1.98MW 厂 房屋顶光伏项目采用 3048 块爱旭 N 型 ABC 单玻 650W 组件,可有效解决杂草/树木遮挡影响 发电效率的问题,更好保证发电量。

2024 年,国内 BC 组件的集中式市场招标实现量的突破。BC 光伏组件在海外实现良好销 售,国内集中式光伏发电项目招标实现 0-1 突破。根据 TrendForce 集邦咨询中国光伏产业招 投标数据库统计,2024 年光伏组件招标量约 297GW,其中,明确招标 HJT/BC 类组件项目容 量共计 15.7GW(其中 HJT/BC 招标量分别约 12.6GW/1.15GW,另外 1.5GW HJT/BC 均可), 较 2023 年实现大幅增长。具体来看,中国华能、粤水电、中国华电和国家电投集团等央国企 发电集团在光伏组件招标中明确采购 BC 电池产品,尤其是 2024 年 9 月中国华能招标过程中 明确将 BC 组件单独设置标段,体现发电集团支持创新,差异化产品需求。预计随着 BC 组件 生产成本的降低和性价比的显现,BC 组件市场渗透率有望提升。

BC 电池市场渗透率将逐步提升。根据中国光伏行业协会披露的中国光伏产业发展路线图 统计,2023 年,国内 N 型 TOPCon 电池市场占比约 23.0%,异质结电池片市场占比约 2.6%, XBC 电池片市场占比约 0.9%。近两年新投产的 N 型太阳能电池产能多为 TOPCon 产能,2024 年 TOPCon 电池市场份额有望超过 60%,占据绝对主流位置。BC 电池有望随着头部厂商产能 落地,渗透率将提高。

隆基和爱旭在 BC 电池商业化进程较为领先。尽管 BC 电池技术出现的时间较早,但是由 于面临着生产工艺复杂、成本高昂等产业化问题,同时,叠加光伏产业进入调整周期产品盈利 承压,BC 电池商业化进展较慢。从主要光伏企业在 BC 领域的进展来看,隆基和爱旭在 BC 产 品研发进度、产能和出货情况领先,而其他厂商多为中试线阶段。从过往光伏技术迭代进程来 看,新技术初期龙头企业具备资金实力、规模和成本优势,能够承担前期大规模的研发投入和 产业化初期的亏损。后续二三线企业做跟进。 隆基绿能依托深厚的技术积累和先进的智能制造优势,基于 HPBC 电池技术,公司推出多 款针对不同应用市场的 BC 产品,如 Hi-MO X6 高效防积灰组件、Hi-MO X6 双玻耐湿热组件、 Hi-MO X6 别墅款组件、Hi-MO 9 组件、Hi-MO X10 组件等。其中,Hi-MO X10 电池量产效率 超过 26.6%,量产组件效率达 24.8%,最高量产功率达 670W。公司在 BC 电池领域实现了行 业领先,并进入大规模商业应用阶段,并得到分布式光伏市场的认可。2024 年前三季度,公司 BC 组件销量 13.77GW,占比 26.88%。根据公司发布的公告,预计到 2025 年底,隆基绿能 BC 组件产能有望达 70GW(HPBC 2.0 产能 50GW),2026 年底国内电池基地计划全部迁移至 BC 产品。 爱旭股份掌握 N 型 ABC 技术大规模、低成本、高良率量产的相关技术及管理能力。截止2024 年中期,公司 N 型 ABC 电池转换效率可达 27.3%,生产良率达 97.5%,N 型 ABC 组 件量产交付效率可达 24.2%,生产良率超 99%。公司推出“黑洞”系列、“慧星”系列和“恒 星”系列光伏组件产品,分别应对分布式、工商业和集中式应用场景。2024 年上半年,公司 N 型 ABC 组件销售量 1.62GW,较 2023 年增长 232%。公司布局珠海、义乌和济南生产基地, N 型号 ABC 供应将进入加速阶段。