一道新能CTO宋登元博士：TOPCon和HJT同源，N型技术是未来

今年以来，光伏行业延续了高景气态势。在N型技术路线的赛跑中，TOPCon凭借其先发成本优势抢占了先机，吸引到更多企业加入其阵营中。

作为N型光伏技术的引领者，一道新能源科技股份有限公司(下称“一道新能”)成立仅五年，就在巨头林立的光伏产业中脱颖而出，进入TOP10，这背后，与其坚持协同共赢的发展理念不无关系。

在技术更迭快、市场竞争残酷的光伏行业中，技术路线的选择是企业市场竞争力的关键。技术路线之争，亦是性价比之争。“光伏技术的本身是人类探索如何高效利用太阳能的载体，每种技术各有优势。但光伏产业的第一属性是能源属性，核心在于度电成本。”一道新能首席技术官宋登元博士始终强调。

如今，在N型电池被寄予厚望的时代，主流电池技术都面临什么问题，未来又该何去何从?第二届中国光伏绿色供应链大会期间，一道新能首席技术官宋登元博士接受了《能源》杂志的采访，分享了他对新一代光伏技术的看法。

TOPCon大爆发

2013年，德国Fraunhofer-ISE研究所提出了TOPCon的电池结构概念。如今，已经走过10年的TOPCon技术终于迎来了高光时刻。

早在去年，宋博士在解读《一道新能N型产品白皮书》时就提到，N型TOPCon技术将在2022年迎来爆发元年，成为光伏企业进军N型产品的主要战场。

作为一种基于选择性载流子原理的隧穿氧化层钝化接触的太阳能电池技术，TOPCon相对于P型晶硅电池来说，效率高、光衰减小、温度系数低、弱光响应好。此外，TOPCon与目前主流的PERC电池工艺路线有很高的兼容性，大部分设备可以通用，部分工序相同，不仅产线可实现升级转换， 而且PERC电池的人才队伍可以支撑TOPCon的发展，是一种全新电池概念叠加成兼容PERC设备制造的高性价比技术路线。

受益于光伏行业的快速发展，光伏发电的核心部件电池片也得到了快速发展。从今年的光伏企业扩产情况不难看出，上半年N型狂飙，TOPCon电池技术抢占了先机，成了新老玩家的主流路线。

根据CPIA的统计，去年，N型电池的市场占比已提至9.1%，其中TOPCon电池市场占比 8.3%，TOPCon今年预计将达到18.1%。

“N型受欢迎，也是因为它的发电量高。首先它的效率高，目前头部企业TOPCon电池量产平均效率达到了25.5%以上，其次双面率高达85%，温度系数低至-0.3%，以及清晨和傍晚弱光下更多的发电量，因此在各种环境下应用的实证数据表明，TOPCon比P型PERC发电量高5-7%左右，发电量提升，度电成本就更低。”宋博士认为，这也是促使更多企业发展N型技术的原因。

光伏圈有句名言“先进的产能永不过剩”。新的产品永远不过剩，所以淘汰的只是落后产品。

今年以来，产能过剩的话题一直在光伏圈中留传。而所谓的产能过剩，实际是一种结构性的过剩，宋博士认为这是市场化竞争的正常现象。“从某一个维度讲，也是推动技术创新和成本的下降。”

宋博士提醒，看光伏技术过于纠结产能数字实际上没有太大的意义。“产能转化成产量是有很多因素存在的。有时候产能高但转化不到量产上，进而会出现市占率太低。这也是为什么一种技术发展可能会很慢或很快的一大原因。” “看一种技术成熟程度看他的实际市场出货量更有意义。”宋博士补充到。

在宋博士看来，TOPCon仍是未来一段时期内的主流技术路线。“从目前的出货量可以预期，今年占比应该能达到20%以上。”

据PV Infolink统计，2023年底TOPCon名义产能将有望超过600GW，组件出货有望达到约120GW上下的水平，TOPCon组件产品在2023年的市占比将在25-30%左右，2024年有望成长至60%左右。

N型先锋

作为业内最早布局N型技术的光伏企业之一，成立不到5年，一道新能就从一名光伏新兵一跃成为全球N型太阳能电池技术的引领者之一。

在如此内卷的光伏行业，一道新能这匹黑马又是如何炼成的?观察其发展，不难发现其成功是有迹可循的。

早在公司创立之前，一道新能的核心团队成员就在推动N型技术研究和产业化应用方面做出了独创性贡献，几乎从零开始奠定了国内N型技术产业化的基础，填补了产业空白。

2018年，一道新能成立之际，市场上对异质结技术的呼声明显更高。可研发管理出身的创始人刘勇，源于对技术的深厚积累，毅然选择了TOPCon电池技术。

一道新能成立之后，更是将N型技术产业化推向了一个新的高潮。2019年，一道新能就率先建成了国内第一条基于LPCVD多晶硅工艺的年产1.2GW高效TOPCon1.0电池片生产线，填补了国内空白，此时电池效率就已经达到22.3%。

随后一道新能陆续研发出TOPCon 1.0 Plus、TOPCon 2.0技术。在拥挤的N型赛道，一道新能在技术的源头大力创新，使高效TOPCon电池技术从1.0发展到3.0 Plus。

在宋博士的带领下，一道新能TOPCon 3.0 Plus技术使TOPCon电池的大规模量产平均转换效率进一步提升到25.6%以上，最高量产效率达到26%，远超《中国光伏产业发展路线图(中国光伏行业协会2022年版)》对TOPCon电池效率在2023年24.9%的预期。

不可否认，一道新能的确引领了光伏电池片和组件技术由P型向N型升级。

不断瞄准N型技术领域，一道新能持续进行研发投入，通过前瞻性的N型技术战略和先进高效的研究成果，推动光伏产业度电成本的降低和转换效率的不断突破。

在宋博士看来，技术源于不断积累，而创新又是积累的延伸。

在8月18日举行的第二届中国光伏绿色供应链大会“N型TOPCon技术和供应链”分论坛上，一道新能重磅发布了搭载TOPCon3.0 Plus 的N型技术新品DAON 3.0高效BBF无主栅组件，创新设计引领高效N时代。

这是继今年推出全新DAON 3.0系列高效组件后，一道新能在N型领域的又一次革命性的创新升级。

年轻的一道，可以说是踩准了时代的节拍，把好钢全部用在了刀刃上。在技术探索的路上，一道新能永不停歇。今年，一道新能也将进一步研发TOPCon4.0技术，促进晶硅光伏技术迭代的发生。“一道新能的TOPCon4.0技术是以“四新”为基本特征的，即新的载流子传输机制、新的电池结构设计、新的创新技术应用和新材料的导入，目前研发进展非常顺利，产业化效率预计达26%以上，研发效率将突破我们前期创造的26.24%的效率纪录。”宋博士说。

殊途同归

目前主流的N型电池技术路线有三个，分别是TOPCon、HJT和xBC。从现在市场情况来看，在这三种技术路线之中，更多厂家选择TOPCon，其次是HJT。

尽管一道新能始终坚持TOPCon技术路线，但在宋博士看来，TOPCon和HJT属于同源技术，两者均采用先进的钝化接触技术来提高转换效率。

据了解，TOPCon电池以N型硅衬底，通过背面覆盖一层沉积在超薄隧穿氧化硅层上的掺杂多晶硅薄层，形成较好的钝化接触结构;HJT电池通过本征非晶硅层与掺杂多晶硅薄层形成钝化接触结构。两者区别在于使用了不同的接触钝化材料，由于非晶硅需要PECVD设备沉积，同时使用TCO来增强导电性以及用低温浆料形成电极，因此造成了大部分生产设备与目前的PERC生产设备与工艺的不兼容，HJT技术更像是一种薄膜电池技术。

技术的发展趋势总是向着高效率、低成本方向前行。宋博士提到，TOPCon电池技术就是高效率低成本的典型产品。

“理论上来讲，TOPCon和HJT的效率都在28%以上，钝化接触理论是一样的，没必要硬把它们对立，也不是你死我活的竞争关系，是相互推动的共同进步关系。”宋博士表示，“HJT从原理上也是一个很好的技术，只不过目前HJT的降本压力更大一些，为降本需要解决的问题也多，比如银包铜浆料、TCO无铟化、电镀铜等等，希望能取得快速突破。光伏技术的百花齐放，才能促进光伏产业的快速健康发展。”

除TOPCon和HJT之争外，在光伏行业，尺寸之争也由来已久。

7月初，晶科能源、隆基绿能、晶澳科技、天合光能、阿特斯、通威股份、正泰新能、东方日升、一道新能9家企业宣布统一了矩形硅片中版型组件尺寸，这在业内是史无前例的。

深耕光伏行业多年的宋博士认为，统一尺寸一直是光伏从业者的共识。更何况，一道新能向来就坚持协同共赢的文化理念。

上述9家企业在发布倡议时表态，新一代矩形硅片可以提升组件功率，最大化利用集装箱，并降低系统成本，成为行业发展的一个重要技术方向，推进矩形硅片组件尺寸的标准化势在必行。

提到阻碍光伏行业尺寸统一的因素，宋博士表示，除了技术方面的因素外，还有很多非技术性的因素。“在未来一段时间内，老产品比较难形成统一的尺寸，不过随着技术的进步，新产品的尺寸将会更加趋于统一。”而且他认为，统一标准尺寸肯定是未来的趋势。

回归本源

尺寸之争的背后，说到底更是光伏行业降本增效的一场技术竞逐。

交谈中，宋博士始终强调光伏行业的第一属性——能源属性。他表示，光伏的能源属性决定了它是一种度电成本决定技术的产业，光伏的使命是替代化石能源，是“革”化石能源的“命”，只有成本比化石能源更有竞争力，才能加速替代，实现我国碳中和的目标，因此最终降低度电成本才是目的。

50年前，英特尔创始人之一的戈登·摩尔提出了摩尔定律，当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。也就是说，每一美元所能买到的电脑性能，将每隔18-24个月翻一倍以上。

在光伏行业，也有一个专门的斯旺森定律，该定律由SunPower公司的创始人Richard Swanson提出，其内容是光伏组件累计装机量每增加一倍，产品价格下降20%，也称为光伏的摩尔定律。

宋博士提到，仔细观察可以发现，这条摩尔定律的线性曲线特别有意思，不是一条完全直线，而是来来回回波动直线。“这是某些市场行为造成的，影响最大的因素是由于多晶硅价格的波动性造成的。但从长远来看，还是完全符合摩尔定律的。”

有分析表示，从斯旺森定律来看，光伏行业的降本空间还很大，未来甚至会比火力发电更具成本优势。

说起上半年火爆的钙钛矿，宋博士认为目前仍有几大核心问题有待突破。“一个是长期可靠性的问题，它本身是一个有机无机杂化的材料，虽说可以全做成无机的，但效率就非常低了;另一个是大面积制备的问题，面积一大，效率就会降低;还有目前钙钛矿产线的设备投资远远高于晶硅技术。”即便这些问题解决了，还需要通过大规模的户外发电量的实证检验，宋博士说得很直白：“钙钛矿电池的大规模市场应用还有很长的路要走。”同时他表示“晶硅与钙钛矿叠层电池是很好的一种技术路线，未来能够突破单结晶硅电池的理论极限，同时又利用了我国晶硅电池产业链的竞争优势。”

而对于N型电池来说，其本身具有的天然优势——N型半导体材料,决定了其电池效率更高。就目前市场情况看，产业化的有TOPCon、HJT和xBC。

“但实际上，xBC结构是一种基于背结背接触的电池结构，原始概念是由SunPower提出的。由于P-N结和电极都做在电池背面，正表面没有金属栅线，所以很美观。但要把P-N结和电极都制备在电池背面其电池结构和工艺就复杂的多，成本就相对高些，目前主要定位在屋顶等细分市场。”宋博士解释。

此前宋博士公开表示，技术不存在过渡性的说法，同样也不存在终极技术，光伏技术总是在创新中不断迭代。效率是为降本服务的，未来一定是N型的时代。

文章作者：宋永兴