短期内TOPcon及P-IBC共同发展，长期HJT技术有望形成统一路线。
1发展历史：你追我赶，各项电池技术纷纷实现从实验室到产业化
电池技术的发展必然要经历实验室阶段，小试阶段，中试阶段才能最终达到产业化阶段。TOPcon和HJT是目前行业内两种以N型硅片为基底的主流技术，两者相比各有优劣势，经过多年的研发，均已进入量产转化阶段。其中Topcon由于与现有的PERC电池产线具有良好的兼容性，技术工艺上相对更加成熟稳定，已经具备性价比优势。
HJT作为一种与现有产线不兼容的全新电池结构，效率起点高，未来提升空间大，但当前还面临成本压力问题。
P-IBC技术是P型高效技术的延续，它结合了PERC电池，TOPcon电池和IBC电池的结构优点，将P型电池的效率潜力发挥到最大，成本优势突出，目前也已具备量产性价比。
TOPCon电池：全称隧穿氧化层钝化接触电池（TunnelOxidePassivatingContacts），是一种使用超薄隧穿氧化层和掺杂多晶硅层作为钝化层结构的太阳电池，同时兼具良好的接触性能，可以极大地提升太阳能电池的效率。
发展历史：年德国Fraunhofer研究所在N型PERT结构基础上，首次提出TOPCon结构；年Fraunhofer研究所在实验室TOPcon电池上取得25.8%的效率记录；年，天合光能在面积为.62平方厘米的n型衬底上制备出正面最高效率为24.58%的实验室电池，并获德国哈梅林太阳能研究所（ISFH）下属的检测实验室认证，同年，天合光能i-TOPCon双面电池大规模量产正面平均转换效率突破23%。年，晶科能源TOPcon电池在权威第三方测试认证机构日本JET检测实验室标定全面积电池最高转化效率达到25.4%，成为商业化全面积电池效率记录的保持者，为后续的N型TOPCon电池的扩产奠定基础。
HJT电池：传统晶体硅太阳电池的p-n结都是由导电类型相反的同一种材料——晶体硅组成的，属于同质结电池。而异质结(heterojunction，HJT)就是指由两种不同的半导体材料组成的结。其工作基本原理与普通太阳能电池相同，都是利用PN结的原理产生光生电流，不同的是HJT电池的发射级是一层非常薄的非晶硅层，然而由于非晶硅本身的特性以及晶格失配产生的缺陷，使得产生的载流子在接触表面附近很容易复合，因此要在晶体硅和非晶硅之间添加一层本征非晶硅薄层来减小载流子的复合。
发展历史：从上世纪80年代，实验室就开始研究晶体硅和非晶硅叠加的电池，年最先由日本的三洋公司提出异质结的基本结构，年三洋的HJT专利保护结束，专利壁垒消除，国内外电池企业开始大力发展和推广HJT量产化技术，-年间，国内光伏企业快速发展，国产电池制造装备崛起，光伏量产技术研发的中心由欧洲转移至中国，早期的技术积累叠加光伏设备成本大幅降低，为异质结的量产化发展铺平道路，汉能，中智，通威，阿特斯，迈为，东方日升，华晟，隆基等成为国内HJT领先企业。
年6月初，隆基绿能公布其量产HJT转化效率达到25.26%；10月，隆基再次刷新HJT电池效率记录，实验室效率达到26.3%，是异质结电池的一大突破。年隆基在全尺寸(M6尺寸，面积.3cm)单晶硅片上，创造了转换效率为25.47%的大尺寸P型光伏电池效率世界纪录，进一步验证了低成本异质结量产技术的可行性。
IBC电池发展历史：IBC电池早最是由Lammert和Schwartz在年提出的背面指交叉式电池结构。美国的Sunpower公司是IBC电池的领军者和开拓者，年其量产平均效率就达到23.62%，年实验室效率达到25.2%；年天合研发的大面积IBC电池转换效率达到25.04%；年5月中来公司宣布已经可以实现IBC电池的批量生产，年产能约MW，量产转换效率22.8%，最高效率23.4%。年5月国电投黄河水电MWN型IBC产线建设完成，量产平均转换效率达到23.6%。IBC电池与其他新电池技术相叠加，可以获得更高的转换效率，年3月，日本Kaneka公司通过将HJT和IBC电池技术叠加，得到HBC电池，效率达到26.7%，目前这项效率记录已经保持5年之久。2电池结构：新型电池结构决定电池效率光伏电池的结构是影响电池效率的关键因素，PN结是光伏发电的核心，基底上下不同的膜层，根据原理的不同，均起到了提升发电效率的作用。光伏电池中常用的膜层包括氮化硅膜，氧化铝膜，二氧化硅膜，非晶硅膜，透明导电膜等。PERC，TOPcon，HJT，P-IBC等电池技术通过使用不同的膜层来达到提效目的。氮化硅膜：减反作用和钝化作用。减反射膜原理在于利用光在不同界面处的反射进行干涉相消。当膜层的光学厚度为某一波长的1/4时，则利用光波°的相位差可以进行叠加相消，氮化硅的折射率为1.9，是最佳的电池减反膜材料。此外，氮化硅膜在制备的过程中可引入大量的氢原子，经退火后起到良好的氢钝化作用。氧化铝膜：钝化作用。硅片在生长时硅原子的周期性被打乱而产生悬空键，容易形成复合中心，从而降低电池效率。氧化铝具有较高的固定负电荷密度，可以大幅减少少数载流子到达表层，另一方面也扮演着氢原子存储的作用，在热处理时可提供充足的氢原子，通过饱和悬空键来弱化界面电子态。二氧化硅+掺杂多晶硅：隧穿作用和钝化作用。二氧化硅隧穿膜最佳厚度在1.2nm,其作用在于使多数载流子（电子）通过隧穿效应穿过氧化层，但少数载流子（空穴）被阻挡，从而进一步降低了载流子复合效应。掺杂多晶硅层一方面起到保护二氧化硅层的作用，另一方面会增加电子或空穴在氧化硅中的隧穿概率，因此，多晶硅层的掺杂浓度越高，太阳能电池的开路电压和效率就越高。氢化非晶硅膜：钝化作用和PN结作用。氢化非晶硅膜与晶体硅基底之间能够形成良好的界面钝化，主要应用在异质结电池中，由于非晶硅层内存在H键，可以饱和其内部悬挂键，对异质结界面进行钝化从而减少界面缺陷对载流子的复合，有效载流子数量增多，组件能获得更高的开路电压。HJT电池由于在PN结成结的同时完成了单晶硅的表面钝化，大大降低了表面、界面漏电流，电池效率较传统晶硅电池有较大幅度的提升。3工艺步骤：生产工艺决定量产难度电池结构的复杂程度决定了电池量产的工艺步骤，同时也决定了设备投资成本，生产良率，产线兼容性以及量产难易程度。光伏电池的生产工艺主要包括清洗制绒，由于不同电池技术的结构存在差异，生产工艺也不尽相同。从生产步骤上来看工艺步骤由少到多分别为HJT,BSF,PERC,P-IBC,TOPcon，从兼容性上来看同质结电池PERC,TOPcon,P-IBC电池之间兼容性较强，HJT电池由于采用异质结的创新性结构，工艺上不具备兼容性。电池制备的基础工艺包括清洗制绒，扩散，清洗刻蚀，镀膜，激光开槽，丝印烧结等步骤。（1）清洗制绒由于硅片在切割过程中表面会产生大量的油污，金属污染和机械损伤，因此要对硅片进行酸洗（多晶）或者碱洗（单晶），利用各向同行和各向异性原理对硅片表面进行腐蚀，去除硅片表面机械损伤层；清除表面油污和金属杂质，形成洁净表面；形成起伏不平的绒面，使入射光在表面进行多次反射和折射，延长光程，减少光学损失，金刚线切割硅片经过清洗制绒后表面反射率可从50%降低至15%以下。（2）扩散使用液态磷源（三氯氧磷）/硼源（硼酸三甲酯等）在高温作用下在硅片表面扩散沉积，主要作用是形成电池的PN结，根据掺杂元素的不同分为磷扩散和硼扩散，其中P型硅片采用磷扩散，N型硅片需进行硼扩散。由于硼原子在硅中的固溶度较低，因此其扩散难度比磷扩散更高，温度需要达到-℃，成膜时间达到min。因此N型电池所需成本更高，制备难度更大。（3）刻蚀扩散过程中磷（硼）会与硅形成磷硅玻璃层PSG(或硼硅玻璃层BSG),为富含磷元素的二氧化硅层，对后续工艺产生不良影响，并且可能导致PN结漏电，因此需要使用化学试剂对PSG（BSG）层进行刻蚀清洗。（4）镀膜镀膜是光伏电池制备中的重要工艺，光伏电池根据结构的不同，钝化膜层的种类较多，不同材料的膜层需要使用不同的镀膜方法进行制备。主要方法可分为物理气相沉积PVD、化学气相沉积CVD、原子层沉积ALD。在光伏行业中应用较多的包括PECVD,ALD,LPCVD,PVD等技术。PECVD（等离子体化学气象沉积）:借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体，在局部形成等活性较强的离子体，在基片上沉积出薄膜。主要用于制备氮化硅，氧化铝及非晶硅膜层中，在PERC,TOPcon,HJT,P-IBC电池技术中均有应用。ALD(原子层沉积):通过将气相前驱体脉冲交替地通入反应器并在沉积基体上化学吸附并反应而形成沉积膜的一种方法。主要用于制备氧化铝膜层，应用于PERC,TOPcon和P-IBC技术。LPCVD(低压化学气象沉积)：用加热的方式在低压条件下使气态化合物在基片表面反应并淀积形成稳定固体薄膜，主要用于制备二氧化硅和掺杂多晶硅层，应用于TOPcon和P-IBC技术。PVD(物理气象沉积)：在真空条件下，采用大电流的电弧放电技术，利用气体放电使靶材蒸发并使被蒸发物质与气体都发生电离，利用电场的加速作用，使被蒸发物质及其反应产物沉积。主要用于制备透明导电膜，应用于HJT技术。（5）激光激光的作用主要包括激光掺杂和激光开凿。激光掺杂(SE)用于电池表现选择性掺杂；激光消融用于电池背面局部膜层开槽，使背场与硅基底形成局部接触。（6）丝印烧结光伏电池表面膜层不具备收集电子及空穴的能力，因此需要在电池的正背面印刷银浆或铝浆，并通过高温烧结形成良好的金属半导体接触，将光生载流子导出至外电路中形成电流。由于电池技术的的升级，工艺和设备变得更加复杂，初始投资成本更高，其中TOPcon,P-IBC的设备投资成本较为接近，较PERC增加万元/GW左右，而HJT设备较贵，约为PERC设备的3倍。PERC电池工艺流程包括清洗制绒，磷扩散，激光掺杂SE，刻蚀，镀氮化硅膜，氧化铝膜，激光开槽和丝网印刷，总体设备投资1.2-1.6亿元/GW,按照7年折旧计算，折合设备成本0.元/W。TOPcon电池由于需要使用N型硅片，并增加了二氧化硅隧穿层和多晶硅膜，因此在PERC电池设备的基础上增加了硼扩散，LPCVD和镀膜清洗设备，减少了激光设备，整体投资在2.1-2.5亿元/GW,按照7年折旧计算，折合设备成本0.元/W,较PERC高0.元/W。P-IBC电池工艺依旧使用的是P型硅片，但增加了二氧化硅隧穿层，多晶硅膜，并对激光设备进行了升级，因此在PERC电池设备的基础上增加了LPCVD，镀膜清洗设备，并对激光设备进行了升级，整体投资在2.2-2.6亿元/GW,按照7年折旧计算，折合设备成本0.元/W，较PERC高0.元/W。HJT设备与其他电池技术不兼容，主要包括制绒，PECVD，PVD和丝网印刷设备，总投资3.8-4.5亿元，按照7年折旧计算，折合设备成本0.元/W,设备成本较高。4生产成本：产品性价比决定扩产节奏成本是企业在进行新技术路线选择时的核心考量因素。以PERC技术组件端总成本作为参考标准，在假设条件下，TOPcon较PERC成本高0.04元/W，P-IBC成本与PERC几乎持平，HJT成本高出0.14元/W。考虑高效组件0.1元左右的溢价，TOPcon与P-IBC电池目前均已具备量产性价比。假设条件：理想状态下PERC，TOPcon，HJT，P-IBC的效率分别为23.50%，24.80%，24.95%，24.80%，良率分别为98.5%，96.5%，97.5%，95.0%。硅片端：硅片端成本差异主要来源于基地材料的选择和硅片的厚度。硅片材料方面TOPcon和HJT使用N型硅片，PERC和P-IBC使用P型硅片，硅片厚度方面TOPcon，PERC，P-IBC均采用高温工艺，使用厚度为μm的硅片，HJT低温工艺可使用μm硅片。N型硅片价格较P型高5-8%，则PERC，TOPcon，HJT，P-IBC硅片端成本分别为0.78、0.80、0.78、0.77元/W。电池端：电池端成本差异主要来源于银浆耗量和设备折旧。银浆耗量方面PERC，TOPcon，HJT，P-IBC分别为80、、、80mg/片，设备投资分别为1.3、2.1、3.8、2.2亿元/GW。则PERC，TOPcon，HJT，P-IBC电池端综合成本分别为0.94、1.00、1.11、0.96元/W。组件端：组件端成本差异主要来源于组件功率和非硅成本。按照PERC，TOPcon，HJT，P-IBC功率分别为、、、W计算，组件端综合成本分别为1.56、1.60、1.70、1.56元/W。从最终组件端综合成本来看，当前P-IBC电池已经具备成本优势，TOPcon成本较PERC稍高，HJT电池成本还需进一步下降。溢价：TOPcon高效组件产品溢价约为0.1元/W。新型产品性价比除了考虑绝对成本优势外，还需考虑高功率溢价优势。参考PVinfolink数据，-年间，单晶组件相对于多晶组件长期保持8%-10%的价格溢价，大尺寸（及）高功率组件产品相对于常规功率组件也能保持一定溢价。根据湖南省电力设计院测算，TOPcon组件由于具有更高的转换效率，低温度系数，双面率和弱光响应能力，因此具有更高的发电小时数，能够有效节省安装费，支架，桩基，线缆等系统BOS成本。按照TOPcon组件相对PERC组件溢价0.15元/W进行测算，其度电成本LCOE仍然能够比PERC系统低1.35%，高效优势突出。从历史经验和最新中标结果来看，由于高效产品单位面积内功率更高，能够为电站客户节约BOS成本并降低度电成本LCOE，因此售价方面能够享受一定溢价。综合考虑下，TOPcon与P-IBC当前已具备扩产性价比，产能方面有望快速放量。5扩张趋势：短期内TOPcon与P-IBC有望快速放量年将以TOPcon放量为主，新建产能会优先考虑N型TOPcon电池技术。TOPcon电池作为一种大众化的技术路线，已经具备量产性价比，年会率先大规模上量。晶科能源是N型TOPcon技术领头军，合肥及尖山共16GW项目即将完成爬坡满产，预计全年TOPcon组件出货量将达到10GW。晶科能源上半年的产能爬坡情况将影响后续行业对N型TOPcon的扩产计划，包括晶澳，天合，钧达，通威在内主流企业均有TOPcon相关扩产计划。预计22年新上TOPcon产能将达到49.8GW（包括在建和招标中的项目），TOPcon大规模产业化将于今年爆发。隆基是P-IBC技术领军者，结合上下游硅片及组件端优势形成P-IBC技术护城河。P-IBC技术结合P型TOPcon和IBC工艺，对上下游配套要求较高，一方面要求使用高体少子寿命硅片，另一方面需要优化组件焊接端匹配电池背面指交叉栅线，对一体化企业规模和研发能力要求较高，因此其他企业在技术跟随方面存在一定难度。目前隆基泰州正在进行4GW新技术厂房改建，预计8月份建成投产，西咸共15GW产能也将采用新技术，预计将于9月开始陆续投产。异质结电池新旧玩家众多，短期还需进一步降低成本，长期有望形成统一技术路线。截至年底国内HJT产能约为5.57GW，年待建产能4.8GW，年底至少具备10GW的异质结产能。国内参与企业主要有两类，一是传统电池企业布局异质结：通威，阿特斯，东方日升，晶澳，隆基，爱旭等。传统企业除通威1GW产能以外，其他均以试验线为主。二是新进入企业布局异质结，华晟，晋能，明阳智能，金刚玻璃等。新进入企业以安徽华晟为代表，异质结产能均超1GW，以期借助技术迭代实现弯道超车。当前制约HJT发展的主要原因是成本问题，目前HJT设备，浆料，薄片化，高效率四大降本路径较为清晰，待降本落地后，HJT大时代将正式开启。TOPcon，P-IBC技术已具备扩产性价比，短期内将针对不同应用场景并行发展，HJT电池高成本问题解决后有望形成统一技术路线。结合不同技术路线发展背景，成本，效率，良率，双面率，设备兼容性，工艺复杂程度，应用场景等因素，我们认为短期看TOPcon与P-IBC电池将通过差异化市场需求并行发展，长期将由HJT技术形成统一路线，扩产节点取决于其提效降本技术落地情况，需跟踪