2024年光伏產業技術路線圖：TOPCon、HJT和BC電池技術比較分析

1. 執行摘要：光伏技術格局的演變

光伏產業在經歷了持續數年的矽晶圓尺寸之爭後，於2024年進入了一個以電池技術路線為核心的新階段。當前，n型TOPCon、異質結（HJT）與背接觸（BC）電池技術之間的競爭已成為產業焦點，相較於單純的尺寸之爭，這場技術路線的競爭對推動產業技術進步和健康發展具有更為深遠的意義。本文旨在從技術本身出發，對這三種主流電池技術路線的現狀與未來進行相對客觀公正的分析。目前，n型TOPCon技術憑藉其成熟度、成本和可靠性等方面的綜合優勢，已佔據市場主導地位。異質結技術以其潛在的高效率和優異的溫度係數及雙面性而備受關注，但仍面臨成本和可靠性方面的挑戰。BC技術則以其更高的正面效率和美觀性在分散式光伏領域展現出獨特的優勢，但在成本控制和雙面率提升方面仍有待突破。本文將深入探討這三種技術的市場現狀、技術特點、性能差異以及未來的發展趨勢，以期為產業提供一個更為清晰的技術路線圖。

2. n型TOPCon作為主導技術的崛起

2.1. 2024年市場佔有率與主要生產商

2.2. 成熟度、成本和可靠性優勢

TOPCon技術之所以能夠迅速佔據市場主導地位，很大程度上歸功於其在成熟度、成本和可靠性方面的綜合優勢 1。相較於其他新興技術，TOPCon的技術和生產工藝更為成熟，能夠實現大規模穩定生產，從而保證了市場的供應。在成本方面，TOPCon技術可以兼容現有的PERC生產線，這使得製造商能夠以相對較低的成本進行技術升級和產能擴張 5。此外，隨著N型矽晶圓和銀漿價格的下降，TOPCon的成本競爭力將進一步增強 3。可靠性方面，TOPCon組件表現出較低的衰減率、優異的高溫發電性能、更高的雙面發電收益以及更好的弱光性能 3。TOPCon電池的量產轉換效率已達到約25%，高於傳統太陽能電池約24.1%的水平 3。這些優勢使得TOPCon技術在當前的市場上具有明顯的競爭力。

2.3. 激光輔助燒結（LECO）對效率提升的影響

激光輔助燒結（Laser Enhanced Contact Optimization, LECO）工藝的引入，對TOPCon電池的效率提升起到了關鍵作用 4。LECO是一種先進的激光燒結技術，通過改善金屬電極和矽晶圓之間的接觸來提高太陽能電池的效率。該工藝在絲網印刷太陽能電池的快速燒結之後進行，利用激光進行非破壞性的載流子注入，由LECO產生的電流驅動 7。LECO處理後，太陽能電池的接觸電阻顯著降低，即使在輕摻雜的發射極上也能形成良好的接觸 7。對於TOPCon電池而言，其結構設計需要在表面鈍化和金屬接觸之間找到平衡，以最大限度地減少電子-空穴複合，同時保持良好的電流收集。LECO技術能夠精確地破壞矽晶圓表面的鈍化層，形成優化的金屬/矽接觸點，從而在不損害鈍化層特性的情況下實現高質量的金屬接觸 7。採用LECO技術的TOPCon太陽能電池，其轉換效率通常可提高0.2%至0.5% 7。研究表明，通過優化LECO工藝參數，如燒結溫度、激光功率和反向電壓，n型TOPCon太陽能電池的最大效率可達到25.97% 8。LECO工藝的採用，有效縮小了TOPCon與以高效率著稱的異質結技術之間的效率差距。

2.4. TOPCon的局限性與未來發展方向

儘管TOPCon技術目前佔據主導地位，但其也面臨著一些局限性。進一步大幅提高效率的難度正在顯著增大，正面局部多晶矽鈍化（Poly Finger）工藝難以實現大規模量產 4。此外，TOPCon的高溫工藝決定了其能耗較高，相對碳排放值也較高 4。儘管如此，產業仍在不斷探索TOPCon的潛力。預計到2024年底，晶科的TOPCon電池生產效率有望達到26.4%至26.5%，到2025年可能接近甚至超過27%，最終目標是接近28% 10。多家領先企業的首席技術官一致認為，TOPCon將在未來五年內成為主流技術 10。近年來技術迭代速度加快，新型TOPCon電池和組件的能量輸出不斷提高，即使是TOPCon電池本身，新型號的性能也比兩年前的產品高出2-3% 10。產業的目標是在未來兩年內將單晶TOPCon電池的生產效率提高到27%，並有望超過28% 10。

3. 異質結（HJT）技術：性能優異但成本承壓

3.1. 2024年出貨量及與TOPCon的效率對比

2024年，異質結技術的進展相對緩慢，實際出貨量遠低於TOPCon的預期 4。儘管如此，部分領先的異質結製造商仍取得了顯著的成績。華晟新能源（Huasun Energy）截至2024年12月，累計異質結產品出貨量超過10吉瓦，其中2024年出貨量超過6吉瓦，僅12月就交付了超過1吉瓦 11。這表明異質結技術在光伏領域的作用日益重要。

在效率方面，異質結電池展現出較高的潛力。華晟能源在2024年的異質結太陽能電池平均量產轉換效率超過26% 11。整體而言，異質結組件的發電效率通常高於TOPCon組件，2024年的數據顯示，異質結的發電效率為22.87%，而TOPCon為22.28% 13。這表明異質結技術在將太陽光轉化為電能方面具有更強的能力。

3.2. 降本提效策略

成本問題一直是制約異質結技術大規模應用的關鍵因素 4。2024年，異質結與TOPCon之間的非矽成本差距約為0.05元/瓦 15。為了進一步降低成本並提高效率，產業正在積極探索多種策略，包括採用銀包銅漿料、0BB（無主柵）技術以及光轉換膜等 4。將0BB技術與30%的銀包銅漿料結合使用，已使異質結在降低銀消耗方面具備優勢 16。此外，專為異質結應用設計的光轉換膜，通過將紫外線轉化為可用的藍光，可將組件效率提高約1.5% 17。這些策略的實施有望顯著提升異質結技術的市場競爭力。

3.3. 雙面率和溫度係數的固有優勢

異質結技術在雙面率和溫度係數方面具有固有的優勢，這使得其在發電性能方面表現突出 4。異質結電池的雙面率高達約95%，遠高於TOPCon的80-85% 4。這意味著異質結組件可以從背面吸收更多的太陽光，從而提高整體發電量。在溫度係數方面，異質結電池的溫度係數較低，約為-0.243%/℃至-0.27%/℃，優於TOPCon的-0.32%/℃ 5。較低的溫度係數意味著在高温環境下，異質結組件的功率損失更小，能夠保持更穩定的發電性能。在相同條件下，異質結組件的每瓦發電量比雙面TOPCon組件高出約2%-5% 19。這些優勢使得異質結技術在追求更高能量產出的應用場景中具有獨特的吸引力。

3.4. 可靠性考量與未來市場潛力

異質結組件的預期壽命長達30年，保證了其長期可靠性 14。此外，異質結電池與TOPCon電池之間的價格差距正在縮小，這有望在未來提升異質結的市場佔有率 22。如果成本差距能夠持續縮小，結合異質結優異的性能特點，特別是在能夠充分利用其雙面性和溫度係數優勢的應用領域，異質結技術有望在未來的光伏市場中佔據更重要的地位。

4. 背接觸（BC）技術：特定應用領域的高效選擇

4.1. 背接觸結構的原理及正面效率的提升

背接觸（BC）技術的核心原理是將太陽能電池的正負極接觸點都設置在電池的背面，從而使正面完全沒有柵線遮擋，最大限度地提高電池對陽光的吸收和利用 23。由於正面沒有柵線遮擋，且具有更好的正面鈍化效果，BC電池的正面效率比TOPCon電池高出0.3%-0.5% 4。愛旭股份（AIKO Solar）的“全背接觸”（ABC）技術已實現26.5%的量產電池效率 24。這種設計上的創新直接提升了電池的正面效率。

4.2. 在分散式光伏和戶用屋頂應用中的優勢

BC電池由於其正面沒有柵線，外觀更加美觀，因此在分散式光伏應用中，尤其是在戶用屋頂上更受歡迎 4。此外，BC電池的背面佈線設計使得組件封裝更加簡單靈活，提高了抗微裂紋和應力能力，這對於戶用屋頂等複雜環境下的應用非常有益 25。高效率和美觀性的結合，使得BC技術在分散式光伏市場，特別是對外觀有較高要求的用戶群體中，具有獨特的優勢。

4.3. 在地面電站應用中雙面率的挑戰

然而，BC電池在地面電站應用中面臨著雙面率較低的挑戰 4。由於BC電池採用全背面結構，即使採用0BB技術，其雙面率也低於60%，遠低於TOPCon（約80%）和異質結（約85%）的水平 4。較低的雙面率限制了BC組件的背面發電量，在當前的地面電站度電成本模型下，正面效率的提升難以彌補背面發電的損失 4。因此，提高雙面率是BC技術應用於大型地面電站的關鍵。

4.4. 陰影遮擋下的性能

值得一提的是，BC組件中的每個電池都可以實現反向偏置，類似於旁路二極管的功能，這使得在陰影遮擋的情況下，BC組件的發電優勢非常明顯，理論上可以實現5-7%的發電增益 4。這一特性使得BC技術在存在局部陰影遮擋的應用場景中具有獨特的優勢，例如戶用屋頂光伏系統。

5. 三種電池技術發電性能的比較分析

5.1. 溫度係數

在溫度係數方面，異質結電池表現最優，其溫度係數在-0.243%/℃至-0.27%/℃之間 5。其次是BC電池，溫度係數約為-0.26%/℃至-0.30%/℃。TOPCon電池的溫度係數範圍為-0.29%/℃至-0.32%/℃ 5。較低的溫度係數意味著電池在高温下功率衰減更小，因此在高温地區，異質結電池在發電性能方面可能更具優勢，其次是BC電池，最後是TOPCon電池。

5.2. 弱光性

異質結技術在弱光性能方面表現出色 4。BC組件由於其較高的開路電壓（Voc），在弱光條件下能夠更早啟動逆變器開始發電，從而在全年中獲得更高的累計發電量 26。TOPCon電池也具備良好的弱光性能 3。綜合來看，這三種技術在弱光條件下的發電性能都相對較好，但各有特點。

5.3. 雙面率

雙面率方面，異質結電池擁有最高的雙面率，接近95% 4。TOPCon電池的雙面率約為80-85%，而BC電池的雙面率則低於60% 4。在需要利用背面發電的應用場景中，如地面電站和農光互補項目，異質結和TOPCon具有明顯的優勢。

5.4. 陰影遮擋發電性能

在陰影遮擋的情況下，BC組件由於其獨特的反向偏置特性，能夠顯著減少功率損失，理論上可實現5-7%的發電增益 4。這使得BC技術在易受陰影影響的應用場景中具有獨特的優勢。TOPCon和異質結在這方面沒有類似的固有優勢。

5.5. 入射角修正（IAM）特性

關於BC電池在沒有正面柵線遮擋情況下的入射角修正（IAM）特性，目前產業仍在進行深入研究 4。正面柵線在斜角照射時可能會產生陰影，對IAM性能產生不利影響，但也可能反射一部分光線到組件上，從而提升IAM性能。目前尚不清楚這兩個因素中哪個對IAM的影響更大，這需要進一步的實驗研究來驗證。

表1：TOPCon、異質結和BC技術性能比較

6. 結論：駕馭光伏技術的未來

2024年，n型TOPCon技術憑藉其成熟的工藝、相對較低的成本和良好的可靠性，已確立了其在光伏市場的主導地位，激光輔助燒結技術的應用進一步提升了其效率。然而，TOPCon在進一步提升效率和降低能耗方面仍面臨挑戰。異質結技術以其卓越的效率、優異的溫度係數和高雙面率展現出巨大的潛力，但在成本控制和可靠性方面仍需努力。背接觸技術則以其獨特的正面效率優勢和美觀性在分散式光伏領域佔據一席之地，尤其在陰影遮擋環境下表現出色，但其成本和雙面率限制了其在大型地面電站的應用。

對三種技術的發電性能進行比較分析可以看出，異質結在溫度係數和雙面率方面具有明顯優勢，在高温和需要利用背面發電的場景中表現更佳。BC技術在陰影遮擋下具有獨特的優勢。TOPCon則在成熟度和成本方面更具競爭力。未來，光伏電池技術的選擇將更加依賴於具體的應用場景、成本考量和性能需求。隨著技術的不斷進步和成本的持續下降，這三種技術路線有望在不同的細分市場中發揮各自的優勢，共同推動光伏產業的健康發展。產業應鼓勵更多基於技術原理和科學實驗數據的客觀討論和爭論，以促進技術的進步，最終由時間和市場來評判哪種技術將成為真正的主流。技術進步仍然是光伏發展的持久核心動力，更多的技術競爭將更好地促進行業的健康發展。