前有PERC堵截 后有HJT追兵 TOPCon难言乐观？

:继LG与REC量产之后，国内企业终于在2019年开始宣称量产TOPCon电池。天合光能以23%的量产水平，领先一步。晶澳、隆基、茂迪、林洋等企业还处于实验室阶段。

（来源：微信公众号“光伏测试网”）

N型PERT提效力道，日渐力不从心，TOPCon量产的很“及时”，这个准确度就像阿里巴巴每年双十一数据都“完美”的分布在三次回归曲线上一般。也犹如铸锭单晶厚积薄发的“准确”时机。也许，真的是“瓜熟蒂落”。

总之，在锣鼓喧鸣中，国内TOPCon开始量产了。

在HJT艰难时刻，TOPCon挤进了赛道。

钝化接触为王？

TOPCon 即隧穿氧化层钝化接触（Tunnel Oxide Passivating Contacts）电池，该电池概念由德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所(Fraunhofer-ISE)于2013年提出，TOPCon是在电池背面制备一层超薄的隧穿氧化层和一层高掺杂的多晶硅薄层，二者共同形成了钝化接触结构。

钝化接触太阳能电池结构示意图

前表面与常规N型太阳能电池或N-PERT太阳能电池没有本质区别，主要区别在于背面。硅片背面采用硝酸湿法氧化出一层1.4 nm左右的极薄氧化硅层，并利用PECVD在氧化层表面沉积一层20 nm厚的磷掺杂的微晶非晶混合Si薄膜。钝化性能需通过后续退火过程激活，Si薄膜在该退火过程中结晶性发生变化，由微晶非晶混合相转变为多晶。在850 °C的退火温度下退火，iVoc > 710 mV, J0在9-13 fA/cm2，显示了钝化接触结构优异的钝化性能。目前N型前结钝化接触太阳能电池世界纪录(25.8%)由该研究所保持。2014年，Feldmann等通过改善金属接触面积和降低接触损失，将电池的Voc提升至715.1 mV，取得24.4%的转换效率；2015年，Fraunhofer-ISE将电池背面TOPCon结构的J0降到7 fA/cm2，同时将电池效率提升至25.1%；2017年，Richter和Feldmann等探究不同硅片厚度及电阻率对TOPCon电池效率的影响，在4cm2大小，电阻率为1 Ωocm，厚度为200 μm的FZ硅片上取得了25.8%的前结世界效率记录。

德国ISFH在2019年Silicon PV的报告会上基于载流子选择性的概念从理论上对不同结构太阳能电池的理论效率极限做了细致的分析，结论是钝化接触电池（例如TOPCon电池）具有更加高的效率极限（28.2%~28.7%），高于HJT的27.5%极限效率，同时也远远高于PERC电池（24.5%），最接近晶体硅太阳能电池理论极限效率（29.43%）。

在企业方面的进展，如下图。

产业界研究与量产进展 来源：PVInfolink

PV Infolink 首席分析师林嫣容表示，TOPCon仍是天合、中来、林洋等原有厂商为主，应该不会有新进厂家。她认为，N型产品仍是较小众的市场，且未来1-2年相当聚焦于中东大型项目。

当前PERC占据性价比绝对优势，推迟TOPCon和HJT大规模推广时间。

N型TOPCon提效方向

英利的研究方向：

而影响成本的因素主要在于：

P型TOPCon可行？

除了N型TOPCon，不少机构也对P型TOPCon进行研究。

Fraunhofer-ISE也进行P型钝化接触电池的研究， P型钝化接触电池有前表面场 (FSF) 和没有FSF的效率分别为24.3%与23.9%。双面采用钝化接触结构的P型Si太阳能电池效率为19.2%。

ISFH研究的钝化接触太阳能电池命名为POLO (Poly Si on Oxide)太阳能电池。该研究所对POLO太阳能电池的钝化机理，载流子输运机理以及表征做了非常深入的研究。该研究所的研究表明采用氧化硅作为钝化层+多晶硅作为载流子选择性接触材料，是能取得潜在最高效率的组合。2016年，ISFH制备的N型POLO-IBC太阳能电池效率达到24.25%，Voc为727.1 mV；2018年其制备的P型POLO IBC太阳能电池效率则高达26.1%，是目前P型太阳能电池的世界纪录效率。

中科院微电子所贾锐博士认为，P型TOPCon太阳电池，具有良好的产业前景。

他分析，与现有p型太阳电池的诸多生产工艺兼容，较低的生产设备投入，简单的生产制程，相比N型TOPCon，具有较低的成本。相对于N型TOPCon结构，P型TOPCon没有形成价带阶，这样的结构有利于空穴的输运，掺杂浓度提升，开路电压/短路电流提升。贾锐分析，P型TOPCon太阳电池的运输机制比较复杂：隧穿、热电子发射、pinhole都对输运有着影响。

TOPCon的春天来了？

PV Infolink 数据显示，TOPCon国产设备还未尽然成熟，与PERC相比，成本仍处于较高水平。N型产能，每年仅是微幅扩张。

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