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黃海賓，南昌大學(xué)光伏研究院教授，主要研究方向是晶硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池，以及新型器件結(jié)構(gòu)的硅基太陽能電池等等，其中熱絲CVD法制備硅基薄膜是非常重要的研發(fā)方向，如果成功并進(jìn)入量產(chǎn)環(huán)節(jié)，將對(duì)TOPCon或是HJT等下一代電池技術(shù)量產(chǎn)有很大的助益。

我們與黃教授主要探討TOPCon和HJT電池。如今光伏電池行業(yè)的主流技術(shù)PERC已經(jīng)接近理論極限，幾項(xiàng)下一代技術(shù)逐漸具備經(jīng)濟(jì)性，越來越成熟，業(yè)界正在爭(zhēng)論接下來誰來主導(dǎo)？TOPCon、HJT、IBC等都有可能登上寶座。我們與黃教授探討了它們的關(guān)鍵工藝流程、性能優(yōu)劣勢(shì)，以及在大規(guī)模量產(chǎn)上，還有哪些環(huán)節(jié)有待突破……

以下是采訪原文：

筆者：對(duì)于PERC、TOPCon、HJT、IBC這幾種主流技術(shù)，它們的技術(shù)原理、關(guān)鍵工藝流程是怎樣的？

黃海賓：首先PERC是現(xiàn)在的主流技術(shù)，市場(chǎng)占有率在90%以上，PERC不管在性能上還是價(jià)格上，都是最能滿足當(dāng)下市場(chǎng)需求的產(chǎn)品。但光伏是技術(shù)迭代非?？斓男袠I(yè)，一旦某項(xiàng)技術(shù)成為主流，也就是它被替代的開始。

在PERC之后，目前大家討論比較多的TOPCon、HJT、IBC，它們跟PERC有一個(gè)很大的不同，PERC用的是P型硅片，后面三種是N型硅片。

在PERC之前是BSF的時(shí)代，那時(shí)候也主要用的是P型硅片，因?yàn)锽SF的制造流程比較簡(jiǎn)單，很快發(fā)展起來。后來光電轉(zhuǎn)換效率遇到瓶頸，PERC在BSF的基礎(chǔ)上稍微改進(jìn)一下，但基底材料還是一樣，還是用P型硅片。

正在高速發(fā)展的TOPCon、HJT，從P型硅片到N型硅片，這是一個(gè)代際跨越。就像燃油車和電動(dòng)車，電動(dòng)車現(xiàn)在的起步性能就超過了燃油車，未來在智能化等等很多性能上，也一定會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過燃油車。這個(gè)就是現(xiàn)在PERC和后三種電池技術(shù)根本性的差距，N型硅片一定會(huì)取代P型硅片。

當(dāng)然，在N型硅片的基礎(chǔ)上，會(huì)有很多不同的結(jié)構(gòu)，所以衍生出來了TOPCon、HJT或是IBC這些器件結(jié)構(gòu)。TOPCon最重要的工藝環(huán)節(jié)有兩個(gè)，一個(gè)是擴(kuò)硼，就是硼擴(kuò)散，這個(gè)器件中的一個(gè)核心構(gòu)成是發(fā)射極，打個(gè)比方相當(dāng)于汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)，是最核心的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置。還有一個(gè)是隧穿氧化層加多晶硅的技術(shù)，TOPCon的名字就來源于這里，這也是非常核心的技術(shù)環(huán)節(jié)。

HJT最核心的地方，其實(shí)跟TOPCon也是對(duì)應(yīng)的。TOPCon里面有擴(kuò)硼，在HJT里面是本征非晶硅層加P型非晶硅層，也可發(fā)展延伸為納米硅、微晶硅，本質(zhì)類似但有些細(xì)微差別。TOPCon中有隧穿氧化層加多晶硅，在HJT中對(duì)應(yīng)為本征非晶硅層加N型非晶硅層，也可發(fā)展延伸為納米硅、微晶硅，本質(zhì)類似但有些細(xì)微差別。這是HJT里面的核心制程，比如我們做的熱絲CVD其實(shí)就是針對(duì)這幾個(gè)環(huán)節(jié)的。

IBC跟TOPCon和HJT有些區(qū)別，它不是并列關(guān)系，而是加成關(guān)系，我們可以叫TOPCon-IBC，或者HJT-IBC。所以IBC的特征，就是把剛才說的那些點(diǎn)，每個(gè)電池里面的前表面、后表面的特征結(jié)構(gòu)移到一個(gè)表面上，形成交叉集成結(jié)構(gòu)。這是IBC最核心的技術(shù)點(diǎn)?，F(xiàn)在主要有幾種技術(shù)路徑，一個(gè)是HBC，也就是HJT-IBC的縮寫，HBC集成了這兩種技術(shù)的特征。還有ABC和HPBC，HPBC集成了一部分PERC和IBC的特征。

筆者：現(xiàn)在PERC被替代在即，但市場(chǎng)上對(duì)下一代技術(shù)到底是TOPCon，還是HJT、IBC，眾說紛紜。隆基之前把各項(xiàng)技術(shù)都研究了一圈，但最終還是沒有誰能取得壓倒性優(yōu)勢(shì)。TOPCon、HJT、IBC性能的優(yōu)劣勢(shì)分別是哪些？

黃海賓：TOPCon最大的優(yōu)勢(shì)在于，它是沿著BSF、PERC這條技術(shù)路線改進(jìn)而來的，它在工藝和產(chǎn)線上有很大的技術(shù)兼容性，當(dāng)廠商想切換到這個(gè)技術(shù)上時(shí)，需要的新投入最少，所以挺多人愿意去研究這個(gè)技術(shù)方向。

從性能上來說，TOPCon比PERC好，但是比HJT還是略微差那么一點(diǎn)點(diǎn)。從物理結(jié)構(gòu)來看，未來HJT及其延伸發(fā)展出來的結(jié)構(gòu)應(yīng)該會(huì)有更大的性能提升空間。

對(duì)于HJT，我認(rèn)為它的性能潛力是最大的，如果要說十年以后誰會(huì)成為主流，我想大部分人會(huì)同意是HJT，但要是說兩三年之內(nèi)哪個(gè)最好，可能更多的人會(huì)選擇TOPCon，這是受到不同技術(shù)的物理特性及其發(fā)展所處階段影響的。

對(duì)于IBC，由于它集成了特殊結(jié)構(gòu)，所以只能單面進(jìn)光，而TOPCon、HJT都是可以雙面進(jìn)光。IBC如果用在沙漠里，無形中就損失了不少背面進(jìn)光可能帶來的發(fā)電量收益，所以它適合做單面電池，比如裝在屋頂上，不考慮背面的用處。在這些場(chǎng)景下，IBC的性能有可能會(huì)超過HJT、TOPCon，但僅僅是有可能而已。

筆者：在大規(guī)模制備上，這幾種技術(shù)對(duì)應(yīng)的產(chǎn)線成熟度如何？

黃海賓：在這幾種技術(shù)里面，PERC是很成熟的，TOPCon和HJT的成熟度基本上處于同一水平，產(chǎn)線已經(jīng)能用了，但不夠完美，還需要在降本增效上改進(jìn)一些，那個(gè)時(shí)候就可以全面取代PERC。

IBC相對(duì)來說就差了一些。因?yàn)镮BC的制程跟其他不一樣，全部集成到一面之后，多了很多圖形化的結(jié)構(gòu)，制作起來比較復(fù)雜，成本也高，到目前為止還處理得不夠好。

從隆基對(duì)技術(shù)的選擇路徑來看，出人意料地選擇了HPBC技術(shù)，的確非常特殊，可能還是基于他們本身的產(chǎn)能優(yōu)勢(shì)，但大部分市場(chǎng)上的參與者，還是在HJT和TOPCon中去做選擇。

筆者：目前，TOPCon產(chǎn)業(yè)化所面臨的風(fēng)險(xiǎn)是什么？

黃海賓：TOPCon所面臨的問題，第一是極限效率還是比異質(zhì)結(jié)弱一點(diǎn)；第二是在量產(chǎn)層面還不完善，主要體現(xiàn)在良品率上。

主要原因是TOPCon用到大量的石英管式的設(shè)備，這是沿著PERC技術(shù)路線發(fā)展而來的設(shè)備，我們通常稱為熱壁式CVD，整個(gè)石英管在工作的時(shí)候都是被加熱的，它會(huì)帶來繞鍍（繞擴(kuò)）問題，就是會(huì)產(chǎn)生繞到背面鍍上一層膜，或者繞到背面產(chǎn)生擴(kuò)散等等問題。

這種原理性的缺陷，可以通過工藝來改進(jìn)，但很難從根本上解決它。就像燃油車的尾氣排放，再用催化劑處理也不可能做到零，但電動(dòng)車就沒有尾氣。我們也在做技術(shù)研發(fā)，通過熱絲CVD做無氧擴(kuò)硼的應(yīng)用來部分解決這個(gè)問題。

如果不能解決良品率問題，TOPCon就很難真正大規(guī)模應(yīng)用。因?yàn)樘柲茈姵刈鳛橐豢畲笞诠I(yè)品，很多工廠都是幾百億流水，如果因?yàn)榱计仿识绊懤麧?rùn)，這個(gè)技術(shù)的上量就會(huì)嚴(yán)重受阻，它可以達(dá)到幾個(gè)GW，但是要想達(dá)到幾十GW會(huì)困難。

異質(zhì)結(jié)在良品率上不太有問題，在制備上異質(zhì)結(jié)比TOPCon更偏向半導(dǎo)體的技術(shù)手段，這些工藝流程在半導(dǎo)體幾十年的發(fā)展中，都被解決的很好。異質(zhì)結(jié)最核心的問題是貴，設(shè)備價(jià)格太貴了，所以要通過產(chǎn)線的不斷改進(jìn)，來把成本降下去。

筆者：由于異質(zhì)結(jié)的產(chǎn)線跟以往的都不能共用，所以等于重新發(fā)明嗎？用的基礎(chǔ)技術(shù)是哪一種類型的？

黃海賓：異質(zhì)結(jié)里面有4道關(guān)鍵工序，對(duì)應(yīng)4套設(shè)備。第一道工序和PERC還是有非常大的相似性，但是在潔凈度、控制精度等等要求方面，比PERC要明顯高幾個(gè)檔次，接近半導(dǎo)體水平。

而第二道和第三道工序，跟PERC路線就沒有任何相似性了，完全是新技術(shù)。第四道工序是絲網(wǎng)印刷方面的，基本上一樣。

筆者：我之前聽說過一種市場(chǎng)觀點(diǎn)認(rèn)為，TOPCon技術(shù)上的難度低于異質(zhì)結(jié)，您怎么看？

黃海賓：我覺得這個(gè)說法是有問題的。異質(zhì)結(jié)最難的地方在于，鍍的膜層很薄，只有幾個(gè)納米，同時(shí)又要做到量很大，還是半導(dǎo)體膜，所以比較困難。但TOPCon背面的隧穿氧化層，也是一層一點(diǎn)幾納米的膜，一條產(chǎn)線一小時(shí)要做大幾千片，所以也不是那么容易，尤其是在起量后的連續(xù)生產(chǎn)中。

傳統(tǒng)大廠一般更傾向于TOPCon，新玩家多數(shù)會(huì)選擇異質(zhì)結(jié)，但現(xiàn)在誰好誰壞還沒有定論。

筆者：我們分析光伏電池，主要從降本和增效兩個(gè)角度，降本主要是設(shè)備成本、涉硅成本和非硅成本。您認(rèn)為目前異質(zhì)結(jié)和TOPCon，它們的降本、增效路徑分別是怎樣的？

黃海賓：從降本角度來說，異質(zhì)結(jié)降本主要在于硅片厚度減薄和減少銀漿用量。像硅片厚度減薄，今年能減薄多少，明年能多少，根據(jù)之前的經(jīng)驗(yàn)可以相對(duì)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。但有一些技術(shù)迭代是沒辦法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)的，比如我們?cè)谧龅臒峤zCVD取代PECVD，如果在今年就能實(shí)現(xiàn)，可以讓相關(guān)成本一下從4億降到3億，對(duì)成本下降的效果很顯著。但如果較慢，可能要到明年或者后年，其中就會(huì)有不確定性。

而異質(zhì)結(jié)用低溫銀漿是一條新的技術(shù)方式，如果能用其它方法替代，比如現(xiàn)在很火的銅電鍍，就是非常好的選擇，只是現(xiàn)在其工序還太復(fù)雜，導(dǎo)致性價(jià)比不夠好，如果能簡(jiǎn)化工序，這將帶來革命性的改變。包括銀包銅、納米銀粉等技術(shù)也會(huì)帶來革命性的降本。

而對(duì)于TOPCon來說，主要是提高良品率。如果90%和99%的良品率，差的這9%就是公司的所有利潤(rùn)。降本和提高良品率的另一個(gè)重要途徑，是減少工序。TOPCon的工序還是很多的，比如熱絲CVD做無氧擴(kuò)硼，就可以減少2-3道工序。

從提效的角度來說，異質(zhì)結(jié)的路線很明確，雙面微晶可以讓效率上升，還有銅電鍍等針對(duì)電極的新技術(shù)。在CVD這端，微晶這部分目前看起來是最重要，也是增幅最大的。

TOPCon的方向相對(duì)不那么明確，這也是TOPCon路線的一個(gè)瓶頸，大家有很多細(xì)節(jié)的改進(jìn)，但缺乏革命性的跨步。比如TOPCon里面形成PN結(jié)的工序，就是擴(kuò)硼這道工序，但現(xiàn)在的擴(kuò)硼技術(shù)是沿用幾十年前溴化硼、氯化硼的方法，至今沒有改進(jìn)。

TOPCon現(xiàn)在其實(shí)需要一項(xiàng)或者多項(xiàng)革命性的技術(shù)，去引領(lǐng)它的再進(jìn)步。大家在現(xiàn)有的技術(shù)路線上，可以把每個(gè)細(xì)節(jié)不斷完善，但問題是除了這些之外，有沒有更革新的路線，像是電動(dòng)車取代燃油車一樣，目前TOPCon里還是缺乏這種級(jí)別的技術(shù)迭代。

筆者：從產(chǎn)線成熟度來看，TOPCon可能離產(chǎn)業(yè)化更近，異質(zhì)結(jié)還稍微遠(yuǎn)一點(diǎn)點(diǎn)，但異質(zhì)結(jié)的降本增效速度很快。所以TOPCon與HJT的競(jìng)爭(zhēng)，一方面取決于TOPCon到底能多快達(dá)到它最佳的狀態(tài)，另一方面取決于異質(zhì)結(jié)的降本增效和產(chǎn)線成熟的速度有多快。兩者未來肯定會(huì)有一個(gè)交點(diǎn)，這個(gè)交點(diǎn)可能是一個(gè)替代PERC的節(jié)點(diǎn)，現(xiàn)在業(yè)界對(duì)這個(gè)交點(diǎn)有預(yù)測(cè)嗎？

黃海賓：這個(gè)事情其實(shí)還很難判斷。目前從成本結(jié)構(gòu)來看，TOPCon更便宜一些。如果說要達(dá)到大規(guī)模替代PERC的時(shí)間點(diǎn)，主要是光電轉(zhuǎn)化效率要超過PERC，同時(shí)它的制備成本更低、更成熟。

筆者：我看市場(chǎng)里有一種比較激進(jìn)的預(yù)測(cè)，說明年TOPCon就會(huì)失去競(jìng)爭(zhēng)力，因?yàn)镠JT在銀漿等降本方面會(huì)有很大進(jìn)展，這樣看下來TOPCon似乎會(huì)更弱勢(shì)一些。您認(rèn)為呢？

黃海賓：這還是很難講的，因?yàn)橛信既恍浴Ｒ豁?xiàng)技術(shù)比如以五年為周期，我們可以預(yù)測(cè)大概率會(huì)出現(xiàn)某一項(xiàng)技術(shù)。但如果只去看1-2年，還是很難判斷。

對(duì)于異質(zhì)結(jié)的降本來說，涉硅的那部分是削薄，而TOPCon因?yàn)橐邷責(zé)Y(jié)，所以不能像HJT那樣薄。非硅部分，主要就是銀漿和靶材的減少用量和國(guó)產(chǎn)化，這幾個(gè)占主要部分。

筆者：據(jù)您的觀察，這幾項(xiàng)新技術(shù)在迭代的過程中，有沒有哪些重要的觀測(cè)節(jié)點(diǎn)？比如某個(gè)瓶頸一旦突破了之后，能夠明顯的躍上一個(gè)臺(tái)階。

黃海賓：異質(zhì)結(jié)有，微晶化普及就是一個(gè)非常關(guān)鍵的節(jié)點(diǎn)，或者說是柵線技術(shù)的普及。還有銀漿方面的銀包銅或者電鍍銅技術(shù)，如果能普及也會(huì)一下子有質(zhì)的飛躍。

我認(rèn)為TOPCon比較難說，目前還看不太到這樣的技術(shù)，無氧擴(kuò)硼可能是為數(shù)不多的一個(gè)?，F(xiàn)在勉強(qiáng)有一個(gè)激光摻雜的技術(shù)，但它只是一個(gè)不錯(cuò)的技術(shù)改進(jìn)，不算能原創(chuàng)躍遷型的技術(shù)。

筆者：光伏這個(gè)行業(yè)，從PERC替代BSF的歷史來看，不存在多條技術(shù)路徑并存對(duì)嗎？每幾年里面，會(huì)由一個(gè)技術(shù)占據(jù)主導(dǎo)？

黃海賓：對(duì)，至少近幾年依然會(huì)是這個(gè)樣子。因?yàn)榻^大多數(shù)企業(yè)，都是在競(jìng)爭(zhēng)相同的市場(chǎng)，例如都是以發(fā)電為主，而且安裝的方式和場(chǎng)景都相似度很高。那么在相同目標(biāo)市場(chǎng)的情況下，就只能存活下一種技術(shù)，它有著絕對(duì)的性價(jià)比。

但遠(yuǎn)期來看，也不一定會(huì)永遠(yuǎn)如此。比如十年以后光伏的體量是現(xiàn)在的10倍多，一些目前沒有被開發(fā)的小眾市場(chǎng)，也會(huì)變得龐大，那時(shí)候?qū)π”娛袌?chǎng)也會(huì)有針對(duì)性的細(xì)分技術(shù)出現(xiàn)。比如有些產(chǎn)品針對(duì)柔性場(chǎng)景，像電動(dòng)車的玻璃頂，或者光伏建筑一體化。

筆者：那么，從當(dāng)年P(guān)ERC替代BSF的歷史中看，現(xiàn)在有什么可以借鑒的地方嗎？

黃海賓：我認(rèn)為最大的點(diǎn)就在于，光伏行業(yè)沒有不可能。當(dāng)年P(guān)ERC剛開始取代BSF的時(shí)候，就有點(diǎn)像兩三年以前的TOPCon和異質(zhì)結(jié)，整個(gè)路線基本走通了，但其中還有幾道環(huán)節(jié)做得非常差，讓很多從事這個(gè)行業(yè)的技術(shù)人員失去信心。

但大家還是不斷努力，想盡一切辦法改進(jìn)它，最終把問題解決了。比如說PERC里面非常關(guān)鍵的技術(shù)是背面的氧化鋁薄膜，這種薄膜一開始是用一種叫原子層沉積的技術(shù)，但在一開始，很多人都覺得做不成，包括我也認(rèn)為這個(gè)技術(shù)做不成，因?yàn)槲覀兪且獙ふ乙粋€(gè)量產(chǎn)型設(shè)備，但這個(gè)技術(shù)它要一層一層原子的長(zhǎng)，先長(zhǎng)一層鋁原子，然后長(zhǎng)一層氧原子，再長(zhǎng)一層鋁原子，但我們是要做量產(chǎn)，要一小時(shí)做幾千片，很難想象這個(gè)設(shè)備是什么樣。但最終荷蘭ECN公司首先做成了，很快中國(guó)也有公司把它做成了，并且很快超越了最初的設(shè)備性能。光伏的迭代速度特別快，只要幾個(gè)月就有新的解決方法出來，不可思議。

PERC還有一個(gè)問題是光衰，PERC最初雖然光電轉(zhuǎn)化率比BSF高，但是被太陽光一照，性能就出現(xiàn)衰減，這個(gè)事情困擾大家好久。但最終通過非常簡(jiǎn)單的光注入技術(shù)，以極低的成本解決掉了。

還有一個(gè)更奇妙的是，PERC在硅片性能上，總是欠缺一點(diǎn)，后來有人奇思妙想，在產(chǎn)線的某一道工序上，在尾端加了一個(gè)臭氧機(jī)，朝著硅片噴臭氧，結(jié)果幾乎零成本把問題解決了。

這些都是在技術(shù)沒有被發(fā)明出來之前，大家?guī)缀醵枷胂蟛坏降慕鉀Q方案，但突然有一天，這個(gè)技術(shù)一出來就徹底解決了。這是PERC替代BSF的過程，給整個(gè)行業(yè)帶來的極度震撼和自信，光伏行業(yè)遇到問題，只要努力一定能解決。

原標(biāo)題：黃海賓：下一代光伏技術(shù)將由誰主導(dǎo)？