宋登元：2023年TOPCon提效速度远超预期，电池效率提升约1个百分点

1月10日，索比光伏网主办的第二届光能杯·创新分享会在苏州盛大召开。会上，众位大咖围绕新技术、新产品、新模式三大主题展开讨论，并对2024年年度创新产品作出表彰。

SEMI中国光伏标准技术委员会主席，一道新能首席技术官宋登元博士表示，光伏产业的第一性原理是成本为先。2023年业内TOPCon电池效率提升几乎达到了1个百分点，无论是提效速度和潜力都远超出了预期。一道新能TOPCon量产平均电池效率达到了26%，认证效率最高效率达到26.36%。从产能上来看，2023年底，一道新能形成了30GW电池和30GW组件产能，其中大部分为最先进的n型产能，目前在建的还有20GW电池和组件。未来，一道将形成50GW电池、组产业规模，未来，TOPCon电池提效潜力在27-28%。

以下为嘉宾发言实录：

大家上午好，都是老朋友见面，特别亲切。感谢索比曹总的邀请，在这里分享TOPCon技术进展。刚刚沈教授作了非常好的报告，提纲挈领，高度非常高，给大家清晰展现了前沿进展。我顺着沈老师的话题往下说，往下沉一下，聚焦于TOPCon技术。

正像沈老师所说，在过去的一年(2023年)，TOPCon技术不负众望，取得了非常大的进展。这种进展对我来说，超出了我之前的预期。我觉得不应该一年内取得这么大的进展。尽管我知道，如果大家建立了比较好的产业生态，一定会推动这种技术每年0.2%-0.3%的效率增长。过去的PERC电池走过这个路，这是产业化共同创新的结果。

但2023年能取得接近1个点的进步，真是超出了我的预期。这就说明，这种技术从原理上来说是非常先进的，产业化可以加速先进性的产业化落地。特别是在中国的创新环境、产业链这么完善的情况下，真有可能创造出技术发展的人间奇迹。

我代表一道新能首席技术官，所以首先讲讲在这个大背景下我们为什么要做TOPCon;然后捋一下TOPCon的发展脉络;然后讲讲最近的技术进展;最后说一下展望。

一、一道新能创新发展

一道新能作为一匹黑马，发展速度非常快，一年能奠定一个创新基础。我们的创始人刘总本身也是技术出身，可以说，它的科研效率极高，没有时间上的浪费。有的文章说，押宝押得准，当然押宝也是凭技术实力。两年，我们能够把新的技术进行产业化试制，三年高速腾飞。去年，是最关键的一年，我们进入了前十名，销售收入也从100亿跨越到接近300亿的规模。同时，我们还有一个IPO的进程。

从产能上来看，到去年底，我们形成了30GW的电池和30GW的组件，其中大部分都是我们最先进的n型产能。在建的有20GW的电池和组件。未来的一道，会形成50GW左右的产业规模。

一道创新，非常注重产学研合作，这可能跟我的背景有一定关系，我过去在大学、科研院所工作了很长时间，到一道之后，和科研院所的合作非常紧密。去年在SNEC期间，我们和新南威尔士大学共同开发新的SFOS超高效率太阳电池，我们宣传过很多次。今年，我们在河北大学建立了创新研究院，他们有一个全新的钝化技术，把科研成果转移到一道新能，共同推进。去年我们还和浙江大学合作，拿到了浙江省的“尖兵”“领雁”计划推动发展。作为企业来说，技术进展一定要依赖于产学研的合作，我们和沈辉教授、沈文忠教授也都有合作。

二、钝化结构技术发展脉络

刚才沈文忠教授谈了TOPCon、HJT、BC技术，我不再重复。现在大家关心的、经常谈论的，特别是媒体总在报道的这三个技术，是浩瀚电池技术中非常小的分支。为什么会出现这种情况?人类高效利用太阳能，是一个永恒主题。我们国家从开始有科技计划项目，太阳能高效利用就是一个需要解决的科学问题。现在我们的利用率，晶硅电池只是太阳能光谱的1/5，仅仅是25%的效率，你想想这个空间有多大。高等级的科研杂志，像《Nature》《Science》，基本每期都有这种文章。不管是光伏、光热还是其他形式。但为什么我们现在只关心这三种技术?

光伏产业的第一性原理：成本为先。拿成本这个红线一套，能进入产业化的就这么几种(技术)，所以大家觉得，好像就这么几种技术，实际上不是。从材料维度来说，只要是半导体材料，甚至是非半导体材料，它都有光伏特性。我们常说的硅电池、砷化镓电池，包括铜镓锡、碲化镉、钙钛矿。有些是一个家族，比如砷化镓，因为有三元、四元化合物，非常庞大。钙钛矿也一样，为什么大家对钙钛矿非常感兴趣?ABS三种元素，可以组合几万种，每组合一种，就是一种新材料。硅比较简单，就一种元素，材料上没什么变化，只是结构上有变化，你想想光这个就能做出来多少种电池;另外是结构，从结构来说，最早我们认为得有P-N结，后来发现没有P-N结也行，只要有电场就ok，比如铁电，有一个电场在里头，自然就有离子形成，所以也可以做光伏器件;有了材料和结构，接下来就是金属化的问题，总得有电极，电流怎么出来?电极可以做在两面，所以叫HC电池，它是H型的。如果做在背面，就是BC电池。实际上我觉得BC电池现在不是那么科学，做在背面的电极结构很多，比如前几年比较时髦的MWT etc，荷兰人发明的，通过激光钻孔，把电极放在背面，做组件，全是背面，它也是一个BC电池。我们现在统统说BC，科学上不太严谨。沈辉老师总教导我们，在科学上要严谨，MWT算不算?应该说，某一种BC，比如TBC、HBC，这样科学一点;第四种是钝化原理，刚刚沈文忠老师有介绍哪种最好，我觉得这就是电池的核心脉络。

不管电池结构怎么样、用什么材料，最终就是沈辉老师教导我们的，我们不过多评价技术路线谁怎么样、谁是过渡的、谁是终极的。我不太同意这种说法，因为技术总在发展，从历史场合来说，肯定是过渡技术，再怎么牛，也要被淘汰，否则人类就不可能发展了，自然辩证法教给我们的基本原理，我们应该破坏这个基本科学规律，看它的市场占有率就好了。

我认为，我们应该抓住钝化技术，因为本身材料就有缺陷，你只要把它钝化了，就像一个陷阱，把它填平之后，它对光声载流子不产生束缚作用，就能够输出出来，产生我们需要的电流电压，所以钝化技术是太阳能电池的核心，其他的都是边缘，只不过看怎样把它金属化、做成什么样的结构，它是推动光伏技术的根本。

我们把钝化技术分成两种。最早的是局域钝化，只能钝化一部分。因为放电极的部分，需要和有源层结合，形成金属与半导体的接触，会形成破坏，所以钝化总是没有电极的地方，局域钝化有两种，一种是铝背场，形成高低结。另一种是局域场钝化。PERC，用的是三氧化二铝，激光一开槽，电极的部分也就被破坏了，所以它用的是局域钝化，也可以叫局域点接触。PERC的钝化效果更好，所以效率更高一些。再往后发展，就是我们现在做的，能不能全域钝化?既接触，又钝化?从带隙结构来说是异质的。实际上接触钝化、全面钝化是一回事，只不过用的钝化材料不一样，导致处理工艺不一样，一个是高温工艺，一个是低温工艺。从整个结构来说，到目前为止，钝化接触结构是最先进的，当然还会有先进(技术)，我不认为它是终极技术，还会被其他技术代替，只不过我们现在的认知，还没有发现更好的东西。

刚才沈老师也展示了一个表，电极钝化最核心的理论是，接触钝化同时具有面钝化与载流子的选择性收集的作用。最好只让一种载流子穿过，不让另一种载流子穿过，这样内部的电阻才能强。钝化接触就是这种概念。Fraunhofer的科学家给出了一个数据，TOPCon结构有晶硅电池结构中最高的电子/空穴的选择因子，分别高达15.4%14.6。从这个钝化接触原理来说，TOPCon是最好的一种，当然跟它的工艺也有一点关系，但关系不大。选择性高了以后，它的电阻非常小，漏电流非常小，效率就会非常高。所以为什么TOPCon技术效率会提升很快?从理论上来说，它是支持的。

钝化，只是完成电池的基本结构。要把电流引出来，必须得做电极，它有两种方式。一种是上下都有的，上下一印就行，很简单。另一种，干脆做在背面，很好理解，首先没有电极，正面电极的遮挡会降低，电流就会提高。当然如果背面做得好，电压也不低。我们现在说的BC，核心是什么?核心就是钝化接触。钝化接触做好了，不管电极做在前面还是背面，都会产生不错的结果，就看性价比，哪个性价比好，哪个市场份额就多。我觉得过去很多媒体把这个带偏了，认为BC是多么伟大的革命，我觉得不是的，只是电极排布的问题带来了一些优势，关键实际还是性价比。

三、TOPCon4.0技术特点

说完了TOPCon的核心钝化和优势之后，我们来看看它的进展。

一道新能一直在推动TOPCon技术的发展，从目前来看，尽管我们布局了其他的技术，但还是以TOPCon为主要的产品化方向推进。技术本身，都在不断认识、不断迭代的过程中。现在的TOPCon技术，和两年前的还真是不一样，认识不一样，结构也不一样，就像PERC，现在到了23.5%，跟最初的21%也不一样，起码也迭代了三四代。对于任何的技术(都是这样的)，包括异质结，也在迭代。

一道新能划得比较清楚，什么阶段有什么样的技术，目前已经有四代了。

为什么我说目前TOPCon提效速度和潜力超出了预期?开路电压，这是我们学半导体最关注的，因为开路电压标志着钝化结构最直接的结果。其次，开路电压容易测得很准，不管让谁测，就拿万用表测也是这样，它是最核心的东西。因为电流和光谱的关系特别强，和温度也有关系。如果光谱失配，不容易测清楚。但开路电压不会这样，一道新能刚开始超过了700毫伏。我们知道，PERC电池大概是690毫伏左右，一开始的电压肯定是高的，否则就没有发展的必要了。发展到去年，12月中旬，第三方认证是735毫伏，我可以告诉大家，目前我们又有非常大的突破，开路电压超过了740毫伏，远远超过了我对这个电池的认识。以前觉得只是仿真，没想到我们实验室真的能做到。

我们看这张表的电压，对于TOPCon结构来说，最高的有两种。一种是截载正面，是724.1毫伏，另一种是背面，这都是Fraunhofer做的。它也是上下都有电极的，是732.3毫伏。实际上735毫伏，目前在这个效率表上，我们只比电压，肯定是最高的。目前第三方认证的效率是26.33%，我们In-house测试在26.5%左右，还需要第三方论证。去年的发展，确实使大家对TOPCon认知潜力认知提升了非常大的一步。

为什么会出现这么大的进展?沈教授刚才说得更到位、更全面。一道新能有几方面的改进，首先是背面。现在是单面TOPCon结构，背面的负荷电流越小越好。说起来容易，做起来很难，需要结构上的创新，因为企业的结构，不可能那么细。如果做得更好，它的载流性会增加，电压会提升，负荷电流就会减小。现在我们实验室做的在2个飞安左右，大家应该能猜到我们是怎么做的，我就不说细节了。我们的新结构，用了叠层钝化技术，现在我们能用的，基本都用上了。它主要有两个因素，从现在来看，正面负荷还是远远大于背面的，一方面是可以降低负荷。另外，我们现在的电池效率非常高，光谱利用率非常高。过去紫外是cut掉的，因为紫外比较强，会产生电池结构的改变。多重之后，现在高的光谱利用技术300nm EQE>85%。实际上激光很复杂，它是光热电三维的复合作用，要做好是很不容易的，提高它的接触质量，才能降低正面负荷。现在在正面我们可以做到接近10左右，现在能提升到26以上。

这是我们做的TOPCon 2.0电池，效率可以达到26%。

未来怎么办?其实未来我们做了很多仿真，也在修正我们过去的概念。右下角的图就是基于目前26%的电池负荷，正面的负荷还是相对大一些，占了30%。我觉得未来在正面，还有很大的文章可做，预示着现在740毫伏的电压还会提升。背面也有潜力，但潜力不是那么大。沈教授刚刚提出背面finger的问题，我们也在做，它的复杂性还是比较复杂的，提升效率不太明显，大概有0.1%的效率。这么大的图形面积的图形化，或许在经济上不是那么划得来。不管怎么样，

四、展望

总结来说，TOPCon比较符合光伏第一性原理，是低成本、高效率的技术路线。我觉得光伏产业从来不是追求最高效率，如果追求最高效率，我们做砷化镓就好了，它能达到47%的效率，一定是成本为先。效率是一个手段，不是目的，是通过提效来降低成本。

最后顺便说一下，刚才沈老师给出了去年的出货量，可能和我掌握的情况有点出入。现在中国光伏行业协会也在做路线图，大概的顺序：出货量最多的肯定是TOPCon，没有任何异议，占25%左右;其次是异质结;最其次是BC。我觉得可能还是有一些差异的，毕竟中国光伏行业协会还是掌握了一些资料的，好像没有沈教授刚刚说的数据那么多，但确实是很好的技术，需要通过技术创新降低成本。一道新能也在做TBC，也做了很长时间，确实效率和潜力很大，但目前的经济性还需要产业生态的共同努力。

谢谢大家。