2021年光伏行业发展趋势及产业链分析报告（54页）.pdf

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1、根据基体材料的不同，太阳能电池可以分为有机和无机太阳能电池，而无机太阳能电池可分为晶体硅太阳能电池和薄膜太阳能电池。前者包括单晶硅和多晶硅太阳能电池，后者包括非晶硅太阳能电池、碲化镉太阳能电池以及铜铟镓硒太阳能电池等。从 20 世纪 70 年代中期开始，地面用太阳电池逐步进入商品化，晶体硅作为基本的电池材料占据着统治地位。从固体物理学角度出发，硅不是最理想的光伏材料，这主要是因为硅是间接能带半导体材料，其光吸收系数低。因此研究其他光伏材料成为了一种趋势。其中化合物薄膜电池如碲化镉(CdTe)和铜铟硒(CuInSe2)被认为是两种前景较为光明的光伏材料，也取得了一定的研究进展，但距离大规模生产还

2、有很长的一段路要走。当前市场上以晶体硅太阳电池为主，主要包括单晶硅太阳电池和多晶硅太阳电池。在2019 年，单晶硅电池的市场占比首次超越了多晶硅电池。在晶体硅太阳电池中，存在P 型电池和 N 型电池，P 型电池制作工艺简单成本较低，是目前主流的单晶电池路线，其中包括 PERC 电池等，而 N 型电池少子寿命大，电池效率可以做得更高，如 N-PERT和 HJT 等。当前薄膜电池的技术还不够成熟，尚无法大面积普及该技术。晶硅太阳电池演变历史：PERC 电池为当下主流，未来异质结电池将持续发力电池片环节的主要核心是提升光电转换效率，目前影响晶体硅电池转换效率的原因主要来自光学损失以及电学损失。其中包

3、括减小入射光源照在电池片表面后的反射、尽可能让光源在电池片内留驻更长时间以及降低电阻损耗等。总体来看，当前晶硅电池经历了三大平台级技术。先是最初的铝背场BSF 电池，在2015 年之前，它是最主流的电池，市占率超过了 90%。随后通过改进形成了钝化发射极与背面接触 PERC 电池，与铝背场电池相比，其只新增了两道工序，分别为背面沉积钝化膜和背面开槽。当前，随着异质结 HJT 电池技术的发展，晶硅电池迎来了第三次技术革命。2020 年，我国新建量产线仍以 PERC 电池产线为主，占比达 86.4%，较 2019 年的 65%提升了 21.4 个百分点。随着国内户用项目的产品需求开始转向高效产品，

4、原本对常规多晶产品需求较高的印度、巴西等海外市场也因疫情导致需求量减弱，2020 年常规电池片(BSF 电池)市场占比下降至 8.8%，较 2019 年下降了 22.7 个百分点。N 型电池(主要包括异质结电池和TOPCon 电池)成本相对较高，量产规模仍较少，目前市场占比约为3.5%，较2019年小幅提升。当前主流的 PERC 电池的生产环节主要为清洗制绒、扩散制结、刻蚀、制备减反射膜、开槽、丝网印刷、烧结和测试分选。1)清洗制绒：在硅片的切割生产过程中会形成损伤层，且可能引入一些金属杂质和油污。如果损伤层去除不足，残余缺陷在后续的高温处理过程中向硅片深处继续延伸，则会影响到太阳电池的性能。

5、因此进行清洗的目的主要有三点，分别为：清除硅片表面的机械损伤层;清除表面油污和金属杂质;形成起伏不平的绒面，减小太阳光的反射。单晶硅片的清洗采用碱液腐蚀技术，碱液与硅反应生成可溶于水的化合物，同时在表面形成金字塔状的绒面结构;多晶硅片的清洗则采用酸液腐蚀技术，酸液与硅反应生成可溶于水的化合物，同时形成虫孔状无规则绒面结构。由于绒面结构的存在，入射光经绒面第一次反射后，反射光并非直接入射到空气中，而是遇到邻近绒面，经过邻近绒面的第二次甚至第三次反射后才入射到空气中，这样就能多次利用入射光，从而减小了反射率，增加了光的利用率。2)扩散制结：即制备太阳电池的PN 结。对于采用磷扩散的硅片来说，首先先将P 型硅片放在一个石英容器内，同时将含磷的气体通入该石英容器，并将此石英容器加热到一定的温度。此时施主杂质磷可以从化合物中分解出来，容器内充满着含磷的蒸气，硅片周围有着众多含磷的分子，磷化合物分子附着到硅片上可生成磷原子。由于硅片的原子之间存在空隙，使得磷原子可从四周进入硅片的表面层，并通过硅原子间的空隙向硅片内部渗透扩散。若扩散进去的磷原子浓度高于 P 型硅片原来受主杂质浓度，则 P 型硅片靠近表面的薄层将转变成N 型硅，N 型硅和P 型硅的交界处就形成了PN 结。