中国光伏产业发展路线图——电池片环节

电池片一般分为单晶硅、多晶硅、和非晶硅，单晶硅太阳能电池是当前开发得最快的一种太阳能电池，它的构造和生产工艺已定型，产品已广泛用于空间和地面。这种太阳能电池以高纯的单晶硅棒为原料。为了降低生产成本，地面应用的太阳能电池等采用太阳能级的单晶硅棒，材料性能指标有所放宽。有的也可使用半导体器件加工的头尾料和废次单晶硅材料，经过复拉制成太阳能电池专用的单晶硅棒。

现在我们就来了解一下主流的电池类型：

PERC：

发射极钝化和背面接触(Passivated Emitter and Rear Contact)——利用特殊材料在电池片背面形成钝化层作为背反射器，增加长波光的吸收，同时增大 p-n 极间的电势差，降低电子复合，提高效率。

TOPCon：

隧穿氧化层钝化接触(Tunnel Oxide Passivated Contact)——在电池背面制备一层超薄氧化硅，然后再沉积一层掺杂硅薄层，二者共同形成了钝化接触结构。

HJT：

具有本征非晶层的异质结(Heterojunction Technology)——在电池片里同时存在晶体和非晶体级别的硅，非晶硅的出现能更好地实现钝化效果。

IBC：

交指式背接触(Interdigitated Back Contact)——把正负电极都置于电池背面，减少置于正面的电极反射一部分入射光带来的阴影损失。

HBC：

异质结背接触 (Heterojunction Back Contact) ——利用异质结(HJT)电池结构与交指式背接触(IBC)电池结构相结合，形成的新型太阳电池结构。这种电池结构结合了 IBC 电池高的短路电流与 HJT 电池高的开路电压的优势，因此能获得更高的电池效率。

TBC：

隧穿氧化层钝化背接触(Tunneling Oxide Passivated Back Contact)——利用隧穿氧化层钝化接触(TOPCon)电池结构与交指式背接触(IBC)电池结构相结合，形成的新型太阳电池结构。这种电池结构结合了 IBC 电池高的短路电流与 TOPCon 优异的钝化接触特性，因此能获得更高的电池效率。

1、各种电池技术平均转换效率

2021 年，规模化生产的 p 型单晶电池均采用 PERC 技术，平均转换效率达到 23.1%，较 2020年提高 0.3 个百分点;采用 PERC 技术的多晶黑硅电池片转换效率达到 21.0%，较 2020 年提高0.2 个百分点;常规多晶黑硅电池效率提升动力不强，2021 年转换效率约 19.5%，仅提升 0.1 个百分点，未来效率提升空间有限;铸锭单晶 PERC 电池平均转换效率为 22.4%，较单晶 PERC 电池低 0.7 个百分点;n 型 TOPCon 电池平均转换效率达到 24%，异质结电池平均转换效率达到24.2%，两者较 2020 年均有较大提升，IBC 电池平均转换效率达到 24.1%，今后随着技术发展，TBC、HBC 等电池技术也可能会不断取得进步。未来随着在生产成本的降低及良率的提升，n 型电池将会是电池技术的主要发展方向之一。

2、各种电池技术市场占比

2021 年，新建量产产线仍以 PERC 电池产线为主。随着 PERC 电池片新产能持续释放，PERC电池片市场占比进一步提升至 91.2%。随着国内户用项目的产品需求开始转向高效产品，原本对常规多晶产品需求较高的海外市场也转向高效产品，2021 年常规电池片(BSF 电池)市场占比下降至 5%，较 2020 年下降 3.8 个百分点。n 型电池(主要包括异质结电池和 TOPCon 电池)相对成本较高，量产规模仍较少，目前市场占比约为 3%，较 2020 年基本持平。

3、电池铝浆消耗量

铝浆消耗量主要为晶硅电池片中铝背场消耗的铝浆。随着双面 PERC 电池的迅速发展，以及PERC 电池的技术进步，电池片铝浆平均消耗量大幅下降，2021 年单面 PERC 电池铝浆消耗量约为 787mg/片，双面 PERC 电池铝浆消耗量约为 251mg/片。随着未来 PERC 电池的技术进步，每片电池耗铝量仍有较大下降空间。

4、电池银浆消耗量

目前电池银浆分为高温银浆和低温银浆两种。p 型电池和 TOPCon 电池使用高温银浆，异质结电池使用低温银浆。银浆在电池片成本中占比较高，目前主要通过多主栅技术以及减小栅线宽度来减少正银消耗量。2021 年，p 型电池正银消耗量约 71.7mg/片，同比下降 8.3%，背银消耗量约 24.7mg/片;TOPCon 电池片正面使用的银(铝)浆5(95%银)平均消耗量约 75.1mg/片，头部企业背银消耗量约 70mg/片;异质结电池双面低温银浆消耗量约 190mg/片，同比下降14.9%。银浆用量大、价格贵是异质结电池成本高的原因之一，目前正通过工艺优化降低低温银浆消耗量。

5、电池片正面金属电极技术市场占比

目前金属电极仍以银电极为主，2021 年市场占比达到 99.9%。由于银价格较高，部分企业及研究机构正积极开发利用贱金属如铜等替代银的电极技术，主要分为银包铜浆料结合丝印技术和电镀铜技术。用于异质结电池的电镀铜电极技术性价比仍需提升，使用率相对较低。

6、栅线印刷技术市场占比

目前，电池片的金属栅线几乎全部通过丝网印刷的方式制备，2021 年市场占比达到 99.9%。生产企业和设备厂家也在研发孔板印刷、喷墨、电镀、激光转印等其他栅线印刷技术。预计未来10 年内丝网印刷技术仍将是主流技术。随着栅线宽度变窄的需求增加，也会出现新的电池片栅线制备技术。

7、PERC 电池背钝化技术市场占比

PERC 电池背面钝化技术主要有 PECVD AlOx+SiNx 和 ALD AlOx+SiNx 等方法。其中 PECVD沉积技术 2021 年市场占比在 55.4%左右;ALD 沉积技术有更精确的层厚控制和更好的钝化效果，2021 年市场占比约 41.4%。除 PECVD 和 ALD 背钝化技术外，目前市场上应用的还有氮氧化硅(SiONx)背钝化技术。受知识产权等非技术因素的影响，SiONx 沉积技术的市场占比或有望提升。

8、电池线人均产出率

电池线人均产出率主要指产线直接员工的人均产出(不含管理人员)。2021 年，电池片产线人均产出率为 3.1MW/年/人。未来随着光伏电池片产线大尺寸化的推进，自动化、智能化程度的不断提升，以及电池转换效率的持续提高，人均产出率将有较大提升空间。

9、电耗

电耗是指工厂生产电池片产品所耗用的全部电力。2021 年，p 型电池电耗已降至 5.4 万kWh/MW，n 型电池电耗降至 6.3 万 kWh/MW。未来随着生产装备技术提升、系统优化能力提高等，预计至 2030 年 p 型电池电耗有望降至 4.7 万 kWh/MW，n 型电池电耗的下降将更为显著，预计将降至 4.2 万 kWh/MW。

10、电池片单位产能设备投资额

2021 年，新投电池线生产设备基本实现国产化，且仍以 PERC 产线为主，其设备投资成本降至 19.4 万元/MW，同比下降 13.8%，降幅远超 2020 年预期，产线可兼容 182mm 及 210mm的大尺寸产品，单条产线产能已达到 500MW 以上。2021 年 TOPCon 电池线设备投资成本约 22万元/MW，略高于 PERC 电池;异质结电池设备投资成本 40 万元/MW。未来随着设备生产能力的提高及技术进步，单位产能设备投资额将进一步下降。