晶硅时代的答案,以BC为名
11月20日至22日,12th bifi PV Workshop 2024 Zhuhai国际峰会在广东珠海成功举办。400余位来自全球光伏行业的顶尖专家、头部企业和知名机构代表参会,聚焦双面BC技术展开了30场专业探讨与交流。在这场BC盛会的背后,可以看到BC生态圈正蔚然成势:光伏原辅材料、设备等上游厂商,正在为BC积极开发针对性技术与解决方案;电池、组件厂商,或自研或收购,无一不在布局BC技术;科研院所、权威检测机构,为BC技术构建新的方法学与标准;分布式用户、大型集中式电站,市场端的认可不断积累……
BC技术的支持者、研究者、实践者们,用一场顶配峰会,向光伏行业宣告着BC时代的到来,对BC全产业链发展的难点、痛点逐一解答。但对广大光伏行业关注者而言,一个看似基础、内涵丰富却不易回答的问题是:这么多BC,到底有什么区别?
“BC+”,不是想加就能加
BC,即背接触(Back Contact)技术,其概念最早于1975年即被提出,历史比当今市场主流的TOPCon悠久得多。BC技术正面无遮挡的独特结构,使其在理论上拥有晶硅电池中最高的转换效率,却因工艺门槛难以攻破而一度被束之高阁。但行业从未停止对极致技术的追求。
2021年,爱旭发布N型ABC技术并于2022年实现GW级ABC组件量产,让光伏行业看到了BC技术大规模应用的可能性。一时间,各种BC概念“百花齐放”:HBC、TBC、HPBC……有关BC技术的命名花样繁多,业内人士有时也不免一头雾水。五花八门的名字里,有的源自技术差异,有的纯粹出于误解,甚至专门发明出“XBC”一词来指代各种BC技术。这一方面显示出BC技术的旺盛生命力,另一方面也表明目前光伏行业对BC技术的认识仍需进一步深化。
而各类“误解式命名”中最为典型的,便是“BC可以叠加TOPCon,做成TBC”。BC作为一种全新的电池结构,与PERC、TOPCon大部分工艺存在差别;而光伏技术的更新换代是以迭代的方式进行,部分传统技术工艺会沿用到新技术当中。以LPCVD(低压力化学气相沉积法)为例,TOPCon和一些BC技术均会用到此项工艺进行钝化处理,便有人将这种BC技术称为“TOPCon型的BC”;与之类似的,曾有BC技术使用铝浆进行电极制备,有人联想到使用铝背场技术的PERC电池,便将此种技术称为“PERC型的BC”。
实际上,这些BC技术与TOPCon、PERC的差异远多于相似之处,更不是传统技术路线的简单“叠加”。正如前文所说,BC技术有着独特的概念,从理论模型到规模量产,依赖大量技术工艺的突破创新,门槛较高,并非能够“拿来就用”的简单技术。硬要分类的话,BC技术可按照采用的衬底硅片类型是N型或P型区分成N型BC或P型BC这两大类,而不是以硅片、钝化等工艺环节的共同点归为“TOPCon+BC”或“PERC+BC”。
三种BC,殊途同归
BC技术三大龙头Maxeon、爱旭、隆基,对于自家BC技术的命名方式也各具特色。而不同名称的背后,则反映了同样选择BC道路的三家公司不同的“心路历程”。
最早展开BC应用探索的Maxeon采用的是IBC(Interdigitated Back Contact)技术。这一命名描述的是硅片背面N区与P区、正极与负极像手指交叉一般的排列方式,通过将所有金属结构放置在背面,实现了BC正面无遮挡的设计理念,最大限度地利用入射光线,从而提升了光伏电池转换效率。IBC技术并未限定衬底硅片类型,为其他BC技术的发展提供了重要参考,但这种结构的电池在制备工艺中需要多次使用掩膜并进行磷、硼的整面扩散,复杂的工艺推高了其制造成本。
最先实现BC技术GW级量产的爱旭自研了N型ABC(All Back Contact)技术,并以此作为N型时代晶硅电池的终极技术。爱旭N型ABC通过将多种钝化技术集成,实现了硅基体全钝化与全背钝化接触,并凭借正面无遮挡的天然优势,在正面沉积高质量多层复合介质薄膜,将表面复合降至最低;独创的金属化涂布技术,同步解决了高温浆料带来的接触不良与界面复合高的问题;与IBC相比,爱旭N型ABC通过超快激光图形化等技术,实现了电池背面设计上的进一步突破,仅需在背面N区进行局域扩散,不仅降低了工艺难度与生产成本,更少的扩散工序也降低了杂质的引入,转换效率得以进一步提升。
国内另一家BC龙头隆基则经历了技术路线的转换,其HPBC(Hybrid Passivated Back Contact)描述了将多种钝化技术复合使用之意,其一代技术为P型电池,在背面N区应用了单结钝化。而随着其二代产品由P型转向N型、背面单结钝化改为双结钝化,虽然名称未变,但其电池设计理念已进一步发展,转换效率也得到提升,与爱旭共同踏上了N型BC的道路。
电极排布、钝化方式、硅片类型……三家将创新融入基因、引领行业技术变革的光伏企业,通过各自的技术突破与产业实践,对晶硅电池生产的关键环节进行了充分的论证,将BC之路越走越宽的同时,高效、可靠的组件产品也将BC技术推上新的高度:在TaiyangNews全球组件量产效率榜单上,三家BC龙头的组件量产效率分列前三,其中,爱旭N型ABC组件已连续20个月蝉联该榜榜首。
晶硅极致,超越晶硅
bifi PV珠海峰会上,爱旭股份董事长陈刚宣称:“再过三年,或许没有哪个主流公司会说自己不用BC技术。如果一项技术从效率、成本等各方面没有任何缺陷,这个技术就是不得不选择的。今天我们得出了一个答案:BC是实现晶硅电池极限效率的必选技术。”
此番结论并非狂言。目前,各家以TOPCon为主的组件厂商均对BC技术有所储备或已开始布局,只因各种曾经掩盖BC技术天然优势的“短板”问题正逐步得到解决。曾经业内有观点认为BC技术因背面电极集中导致双面率难以提高,不适用于集中式场景,而爱旭已经将N型ABC双面率做到75%,并有望于明年达到80%;央国企集中式项目也于今年下半年陆续向BC技术开放专属标段,侧面印证了“双面率”不再是BC推广应用的桎梏,BC产品高效率、高收益、高可靠的特性将在更广阔的舞台得以施展。
但这远不是BC的重点。在陈刚看来,BC既是单结晶硅电池技术的终点,又是开启下一代技术的起点。也就是说,接下来N型ABC或许会超越晶硅电池理论转换效率极限29.56%,通过技术变革赋予“N型ABC”新的内涵。
事实上,已有两种同样名为HBC的技术正在进行新的尝试。其中一种,是将异质结(HJT)与BC两种技术结合,将BC理念与工艺引入HJT技术,降低成本的同时提升了转换效率;另一种则是在此基础上改进而成的混合型(Hybrid)BC技术,将HJT钝化结构和隧穿/多晶结构分别应用于P区和N区,进一步实现降本增效。
以BC技术为基底,新技术的引入或将叩开新时代的大门,将人类对太阳光能的利用领入新的阶段。今年10月,爱旭股份与新南威尔士大学正式签订合作协议,与澳大利亚先进光伏中心携手研发光子倍增技术。这一技术通过特殊材料将单个高能光子转换成多个低能光子以成倍产生额外的电子-空穴对,提升电流输出。不仅如此,该技术与现有BC的电池制造工艺流程高度兼容,BC电池生产线只需进行简单改造便可实现这项新技术的量产应用并突破晶硅电池理论极限,实现30%以上的阳光能量转换效率空间。
当前光伏行业出路在何方?领跑下一个时代的光伏技术又是什么?相信BC都将给出答案。
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