一、BC电池具备良好的发展前景,工艺复杂性问题仍有待突破
IBC(InterdigitatedBackContact)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电池片正反面外观
资料来源:观研天下数据中心整理
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。
资料来源:观研天下数据中心整理
根据观研报告网发布的《中国BC电池行业发展现状分析与投资前景研究报告(2025-2032年)》显示,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。
IBC电池与PERC、TOPCon和HJT电池对比
项目 | PERC电池 | TOPCon电池 | HJT电池 | IBC电池 |
理论最高转换效率 | 24.50% | 28.70% | 27.50% | 29.10% |
量产效率 | 23.40% | 25% | 25.20% | 26.60% |
生产成本 | 低 | 低 | 较高 | 高 |
银浆消耗量 | 84mg/片 | 109mg/片 | 115mg/片 | 13mg/瓦 |
硅片薄片化 | 150μm | 125μm | 120μm | 120-140μm |
生产线兼容 | - | 可在PERC产线上升级 | - | 可与PERRC、HJT、TOCon电池结合 |
设备投资额 | 1.42亿/GW,可兼容182mm及210mm的大尺寸产品 | 1.55亿/GW | 3.51亿/GW | 3-4亿元/GW |
市场份额 | 73% | 23% | 2.60% | 0.90% |
资料来源:观研天下数据中心整理
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。
不同技术路线太阳能电池制造工艺
/ | PERC电池 | TOPCon电池 | HJT电池 | IBC电池 |
生产工序 | 清洗制绒、正面磷扩散、激光SE、BSG去除和背面刻蚀、背面氧化铝沉积、正背面氮化硅沉积、丝网印刷和烧结、测试分选 | 清洗制绒、正面硼扩散、激光SE、BSG去除和背面刻蚀、氧化层钝化接触制备、正面氧化铝沉积、正背面氮化硅沉积、丝网印刷和烧结、测试分选 | 制绒清洗、非晶硅薄膜沉积、TCO薄膜沉积、电极金属化、测试分选 | 清洗制绒、正面磷扩散、SiNx掩膜、激光开槽、清洗掩膜、硼扩散、正背面氮化硅沉积、丝网印刷烧结、测试分选。 |
技术成熟度 | 技术成熟 | 技术成熟 | 商业化进程加速 | 商业化进程加 |
资料来源:观研天下数据中心整理
二、BC电池应用于分布式市场,并向集中式场景拓展
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-MOX6Max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。
资料来源:企业官网
数据来源:企业官网
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1.5GWHJT/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。
2024年以来我国BC组件招标情况
招标时间 | 招标公司名称 | 项目名称 | BC产品集采规模 |
2024.9 | 中国华能集团有限公司 | 2024年光伏组件(第二批)框架协议采购项目 | 1GW |
2024.9 | 广东水电二局集团有限公司 | 2024-2025年度光伏组件集中采购招标项目 | 100MW |
2024.8 | 中国华电集团 | 2024年第二批光伏组件集中采购项目 | 0.5GW |
2024.10 | 国家电力投资集团有限公司 | 二〇二四年度第51批集中招标(第一批光伏电池组件设备) | 200MW |
资料来源:观研天下数据中心整理
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。
数据来源:CPIA,观研天下数据中心整理
三、龙头企业扩产BC技术路线,其他电池厂紧密跟随
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-MOX6高效防积灰组件、Hi-MOX6双玻耐湿热组件、Hi-MOX6别墅款组件、Hi-MO9组件、Hi-MOX10组件等。其中,Hi-MOX10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(HPBC2.0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。
主要光伏企业在BC电池领域的研发进展和出货情况
公司名称 | 研发进度 | 产品类型以及出货情况 | 产能情况 | 重大项目中标情况 |
隆基绿能 | Hi-MOX10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,较行业TOPCon主流组件功率高30W以上 | 基于HPBC电池技术,公司推出了多款针对不同应用市场的BC产品,如Hi-MOX6高效防积灰组件、Hi-MOX6双玻耐湿热组件、Hi-MOX6别墅款组件、Hi-MO9组件、Hi-MOX10组件等。2024年前三季度,BC组件销量13.77GW,占比26.88%。 | 公司的BC电池产能主要集中在西咸新区一期年产12.5GW电池项目以及铜川12GW电池等。其中,西咸新区一期项目预计2024年底开始投产,铜川项目预计2025年3月开始投产。公司计划将现有PERC设施及产能将改造成BC二代电池工厂。到2025年底,隆基绿能BC组件产能有望达70GW(HPBC2.0产能50GW)。2026年底国内电池基地计划全部迁移至BC产品。 | 内蒙古能源集团达拉特旗防沙治沙50万千瓦光伏一体化一期项目 |
晶澳科技 | 公司推出的N型BC电池转换效率最高达到25.6%,并具备高密度封装技术等提质增效技术,72版型组件功率可达630W,组件效率超过22.5%。 | - | - | - |
晶科能源 | 公司完成全钝化接触、高温金属化等关键技术开发,形成成套工艺,同步开展中试验证和差异化提效技术开发。 | - | - | - |
阿特斯 | 中试线研发 | - | - | - |
中来股份 | 中试线研发 | - | - | - |
钧达股份 | 中试线研发 | - | - | - |
爱旭股份 | 爱旭ABC电池量产效率已达27.3%,组件量产效率达24.2%,电池片良率97.5%,组件良率超99%,累计申请BC相关专利587项,授权223项。 | “黑洞”系列:针对户用市场,主打高颜值与高效率,适配分布式场景。“慧星”系列:面向工商业场景,集成防阴影遮挡优化技术,提升发电稳定性。“恒星”系列:适用于集中式电站,功率达645-655W,较TOPCon组件高25-30W,溢价能力显著。 | 珠海基地:10GW产能,已完成0BB技术改造,满屏组件量产中。义乌基地:15GW产能,2024年9月实现满产,剩余7GW产线升级为地面电站专用产品。济南基地:一期10GW组件车间2025年1月投产,电池车间预计2025年下半年全面达产;总规划30GW,2029年全部建成。总目标:2025年ABC组件出货超20GW,远期产能规划100GW+。 | 粤水电2024-2025年度光伏组件集中采购项目; |
TCL中环 | 控股子公司Maxeon是IBC电池技术的发明者,拥有超过1900项相关专利,第7代组件产品经美国国家可再生能源实验室(NREL)认证,组件转换效率达到24.9% | Maxeon7组件 | 在马来西亚和墨西哥设立制造工厂 | - |
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