目前全球多數(shù)硅晶太陽(yáng)能電池都采用傳統(tǒng)P型標(biāo)準(zhǔn)制程，但P型電池在轉(zhuǎn)換效率達(dá)到22%后，即面臨資本及技術(shù)投入邊際效益率遞減效應(yīng)，轉(zhuǎn)換效率難再有效增加。因此太陽(yáng)能廠開(kāi)始將目光放在次世代的N型太陽(yáng)能電池的商業(yè)化上，其中又以異質(zhì)結(jié)(Hetero junction with Intrinsic，HJT)電池，以及指叉狀背接觸(Interdigitated Back Contact，IBC)電池兩種技術(shù)最具有潛力，本文將探討此兩種N型太陽(yáng)能電池發(fā)展?fàn)顩r，提供相關(guān)業(yè)者參考。

目前能量產(chǎn)N型太陽(yáng)能電池的廠商，僅有SunPower與Panasonic兩家。圖為SunPower的太陽(yáng)能板。圖/路透

太陽(yáng)能發(fā)電成本的下降，來(lái)自兩大主要因素。一為制造成本的下降，二為太陽(yáng)能電池與模組本身轉(zhuǎn)換效率的提升。在商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)下，太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率逐年往高效率發(fā)展，從早期平均約15%左右，以每年0.5%左右的速度逐年增加。目前全球絕大多數(shù)的硅晶電池皆采用P型，但在效率達(dá)到22%后，效率提升的空間已有限，面臨資本及技術(shù)投入邊際效益率遞減問(wèn)題。

效率有優(yōu)勢(shì)的N型電池

雖然P型電池發(fā)展遭遇瓶頸，全球太陽(yáng)能廠仍面臨需求端仍不斷追求效率提升的壓力，產(chǎn)業(yè)界將目光放在次世代的N型太陽(yáng)能量產(chǎn)化上。

主要N型硅晶太陽(yáng)能電池主要包括，HJT、IBC和N-PERT/N-PERL電池三大類。這三種均帶有N型晶硅電池的特點(diǎn)，例如：少子壽命高、無(wú)光衰、弱光效應(yīng)好，但其中又以HJT及IBC因?yàn)樘嵘实臐摿ψ畲?，受到關(guān)注度最高。各國(guó)廠商無(wú)不紛紛加緊研發(fā)速度，主要太陽(yáng)能?chē)?guó)家政策也加以政策扶持。但至目前為止，能成功量產(chǎn)并商業(yè)化銷(xiāo)售的，只有日本Panasonic以及美國(guó)SunPower兩家公司。

其中HJT電池是距離實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)最近的次世代太陽(yáng)能電池技術(shù)，其優(yōu)勢(shì)不僅在于能量轉(zhuǎn)換效率高，還在于制程簡(jiǎn)單、高溫下發(fā)電效率衰減小、可使用薄型化硅晶圓、和低模組封裝損失、可雙面發(fā)電等多種優(yōu)點(diǎn)，成為次世代最被看好的電池技術(shù)。而IBC電池，P-N結(jié)和電極全部置于電池背面，消除了電池正面柵線的遮光，增加轉(zhuǎn)換效率，可達(dá)到23%以上。但其制程復(fù)雜，機(jī)臺(tái)設(shè)備投資大，使成本幾乎為傳統(tǒng)電池的兩倍以上，因此如何降低IBC制造成本，是目前各國(guó)開(kāi)發(fā)重點(diǎn)。也有實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)出同時(shí)結(jié)合HJT+IBC兩種結(jié)構(gòu)之電池，并實(shí)現(xiàn)了25.6%的全球最高效率，是晶硅太陽(yáng)電池有機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)的最高效率。而第三種電池N-PERT/N-PERL結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，最大程度保留和利用現(xiàn)有傳統(tǒng)P型電池設(shè)備制程，量產(chǎn)化困難度最低，但轉(zhuǎn)換效率沒(méi)有前面兩種電池高。

而根據(jù)國(guó)際太陽(yáng)能技術(shù)路線圖ITRPV2016所做的預(yù)測(cè)，指出隨著IBC、HJT等電池新結(jié)構(gòu)，N型單晶電池的效率優(yōu)勢(shì)會(huì)越來(lái)越明顯，市場(chǎng)占有率會(huì)逐步增加。并隨著雷射、離子注入等技術(shù)的量產(chǎn)化，HJT太陽(yáng)能電池將可望在2026年超過(guò)10%市場(chǎng)占有率，IBC背部接觸式達(dá)12%。而傳統(tǒng)的P型電池市占率將逐年降低。

商業(yè)化的挑戰(zhàn)

雖然HJT太陽(yáng)能電池具有許多優(yōu)勢(shì)，但在商業(yè)化量產(chǎn)上，仍面臨挑戰(zhàn)需要克服：

新增設(shè)備機(jī)臺(tái)與制程要求嚴(yán)格：與傳統(tǒng)P型電池制程不同，需增加薄膜沉積機(jī)臺(tái)。要制作非晶硅與晶體硅沉積，對(duì)制程環(huán)境要求嚴(yán)格。除此之外，磷擴(kuò)散制程需要達(dá)到適合潔凈度要求、并有效的鈍化。

低溫模組封裝技術(shù)：由于HJT電池的低溫制程特性，不能采取傳統(tǒng)硅晶電池的高溫封裝法，需要開(kāi)發(fā)適宜的低溫封裝技術(shù)。

高品質(zhì)的硅晶圓材料：高品質(zhì)的硅晶圓材料需求，將使購(gòu)料成本上升。

至于IBC太陽(yáng)能電池最主要的挑戰(zhàn)，來(lái)自于量產(chǎn)化成本的下降：

背面指狀交叉狀制程與離子注入技術(shù)的量產(chǎn)化：IBC電池的核心技術(shù)是如何在電池背面制造出良好的指狀交叉狀的P區(qū)和N區(qū)。傳統(tǒng)作法是利用液態(tài)硼擴(kuò)散和微影制程，但需要高溫制程且均勻性較差，需要多道復(fù)雜制程。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中常用的離子注入技術(shù)，雖均勻性較佳、結(jié)深精確可控但成本高昂，如何達(dá)到量產(chǎn)化，是目前最具挑戰(zhàn)的關(guān)鍵議題。

雷射加工困難度：利用雷射的高能使局部升華在電池背面開(kāi)孔，但制程帶來(lái)的硅片損傷影響接觸電極。因需精準(zhǔn)定位增加加工時(shí)間，降低生產(chǎn)效率，量產(chǎn)化仍是瓶頸。

最初市場(chǎng)僅有SunPower與Panasonic兩家廠商投入次世代N型太陽(yáng)能電池量產(chǎn)上，但隨著HJT電池專利到期，與各國(guó)投入研發(fā)降低IBC電池生產(chǎn)成本下，近年來(lái)國(guó)際大廠如Tesla(SolarCity)、韓國(guó)LG，中國(guó)大陸英利等公司，也紛紛投入N型電池開(kāi)發(fā)。

臺(tái)灣廠商方面，也有公司開(kāi)始投入。其中以新日光開(kāi)發(fā)HJT電池最為積極，目前已有試量產(chǎn)成果，預(yù)計(jì)在2017年下半年將有50MW可進(jìn)入產(chǎn)階段。其他公司如元晶也宣布俄羅斯機(jī)臺(tái)廠IZOVAC，共同研發(fā)HJT太陽(yáng)能電池技術(shù)，但仍在研發(fā)階段。

N型電池效率與發(fā)展前景值得期待，但量產(chǎn)化及成本下降是目前最需要解決之議題。如果導(dǎo)入成本過(guò)于昂貴，最終發(fā)電成本仍無(wú)法與傳統(tǒng)型太陽(yáng)能電池抗衡，而無(wú)法快速滲透市場(chǎng)。在目前P型太陽(yáng)能電池一片紅海競(jìng)爭(zhēng)之下，臺(tái)灣廠商在制程調(diào)整、良率開(kāi)發(fā)、參數(shù)優(yōu)化、量產(chǎn)化經(jīng)驗(yàn)，皆具有相當(dāng)?shù)母?jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，如果能在次世代N型太陽(yáng)能電池上站穩(wěn)腳步，將可有效建立技術(shù)進(jìn)入門(mén)檻。(本文作者為資策會(huì)MIC產(chǎn)業(yè)分析師)

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