4月27日，中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)、德國萊茵TüV集團(tuán)、鑒衡認(rèn)證中心、愛旭股份、隆基綠能于北京聯(lián)合發(fā)布了《背接觸（BC）電池技術(shù)發(fā)展白皮書》，圍繞技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定、應(yīng)用規(guī)范完善和產(chǎn)業(yè)生態(tài)構(gòu)建三大維度，系統(tǒng)解析了BC技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化實(shí)施路徑與可持續(xù)發(fā)展?jié)撃?。愛旭首席科學(xué)家王永謙出席活動(dòng)并發(fā)表題為《BC技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的抉擇、突破與未來》的主題演講。

*以下為精華版全文*

眾所周知，P型技術(shù)，包括普通的單、多晶及PERC技術(shù)都已經(jīng)完成了它們的歷史使命?；谏虡I(yè)化的N型硅片的品質(zhì)遠(yuǎn)高于P型，所以N型取代P型就成了太陽電池及組件技術(shù)迭代和效率升級(jí)的必然趨勢。N型電池技術(shù)的結(jié)構(gòu)類型主要有四種，分別是PERT、HJT、TOPCon和BC電池。N型時(shí)代高效電池的一個(gè)顯著特征是對(duì)于金屬化電極下面的鈍化接觸高度重視，四種電池中PERT電池的電極下面沒有鈍化接觸，復(fù)合損失大，效率低，不具有量產(chǎn)價(jià)值；HJT電池雖然擁有正負(fù)極的雙極鈍化，但是受光面的寄生吸收嚴(yán)重，效率提升受到限制，另外工藝成本也還比較高；TOPCon是典型的單極（負(fù)極）鈍化接觸，另外一極（正極）沒有鈍化接觸，造成的效率損失比較大。BC電池不僅具有雙極鈍化，而且正面沒有柵線遮擋，無論從光學(xué)設(shè)計(jì)方面還是電學(xué)性質(zhì)方面都是最完美的結(jié)構(gòu)選擇，因而具有最接近晶硅太陽電池理論極限效率的量產(chǎn)效率。BC電池又可細(xì)分為三種：分別是隧穿氧化層多晶硅鈍化接觸的、非晶硅異質(zhì)結(jié)鈍化接觸的、以及這兩種鈍化接觸混合的BC電池。

典型的、具有圖形化設(shè)計(jì)概念的BC電池的原型器件是在半個(gè)世紀(jì)前的1975年由普渡大學(xué)的兩位研究者制備的，當(dāng)時(shí)的電池效率達(dá)到了17%。但是由于技術(shù)難度和成本太高，一直未能實(shí)現(xiàn)GW級(jí)以上的規(guī)模量產(chǎn)和出貨，使得這一在電池結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)換效率上具有巨大優(yōu)勢和潛力的技術(shù)類型長期被排除在晶硅電池主流產(chǎn)品之外。

從P型到N型，很多同行選擇了進(jìn)步空間相對(duì)較小、技術(shù)難度相對(duì)較低的Topcon和HJT作為產(chǎn)品研發(fā)和更新?lián)Q代的努力方向。愛旭在對(duì)太陽電池技術(shù)現(xiàn)狀及其中長期發(fā)展趨勢認(rèn)真洞察和謹(jǐn)慎分析的基礎(chǔ)上，選定技術(shù)難度高、挑戰(zhàn)大、但進(jìn)步空間更大的BC作為我們從P型PERC電池向下一代電池技術(shù)演進(jìn)的方向，期望能夠跳過中間一些過渡型技術(shù)路線的選擇，取得更進(jìn)一步的產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)先。因此我們?cè)?016年分別設(shè)立了BC電池研發(fā)、組件研發(fā)和新型金屬化研發(fā)3個(gè)實(shí)驗(yàn)室，專注于BC產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)域的各項(xiàng)研發(fā)工作，其中重點(diǎn)是隧穿氧化層多晶硅鈍化的全背接觸，我們把這個(gè)產(chǎn)品命名為ABC（即 All Back Contact），把這個(gè)產(chǎn)品技術(shù)作為產(chǎn)業(yè)化的主攻方向。在隨后的幾年中分別建成BC電池及組件的中試和量產(chǎn)線，首次實(shí)現(xiàn)了BC技術(shù)的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。其中的幾個(gè)里程碑事件分別是：2021年6月發(fā)布無銀金屬化技術(shù)的ABC產(chǎn)品；同年10GW級(jí)無銀金屬化ABC電池、組件實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，電池效率達(dá)到26.5%；2023年12月發(fā)布70%及以上雙面率的ABC產(chǎn)品；同年15GW 級(jí)的高雙面率ABC組件實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，電池效率達(dá)到27.2%；2024年6月發(fā)布25.2%組件效率的ABC滿屏組件產(chǎn)品，15GW的滿屏ABC電池組件項(xiàng)目開始投建。

愛旭第三代黑洞系列“滿屏”組件產(chǎn)品

在BC技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化過程中，愛旭在硅片、電池、組件三個(gè)環(huán)節(jié)都取得了關(guān)鍵性的技術(shù)突破，與此同時(shí)進(jìn)行了一系列的核心知識(shí)產(chǎn)品布局，截至目前完成了BC相關(guān)的1100多件專利的申請(qǐng)，獲得授權(quán)400多件，預(yù)計(jì)25年授權(quán)專利將達(dá)到700余項(xiàng)。下面具體介紹一下關(guān)鍵技術(shù)突破方面的內(nèi)容。

首先，硅片環(huán)節(jié)，由電池效率與硅片電阻率的關(guān)系曲線中可以看到，真正高的電池效率對(duì)應(yīng)的是高阻，傳統(tǒng)拉晶技術(shù)產(chǎn)出的低阻硅片不能勝任高效率BC電池的制作。 新一代拉晶技術(shù)——輕摻雜超導(dǎo)磁控（LD-MCZ）拉晶技術(shù)以及低壓拉晶技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了硅片從傳統(tǒng)的低阻高氧向高阻低氧的轉(zhuǎn)變，為BC電池提供了27%以上的量產(chǎn)效率空間。

另外從結(jié)構(gòu)及電輸運(yùn)方面來看，BC電池的載流子輸運(yùn)和收集路徑顯著長于傳統(tǒng)的前后接觸的電池（例如TOPCon)，客觀上就要求具有更高的體壽命，新一代的輕摻雜高阻低氧硅片很好地滿足了這一要求。

電池環(huán)節(jié)，在過去，BC電池制備基本上都是采用一步法來同時(shí)制備p、n區(qū)的隧穿氧化層、甚至包括多晶硅層。例如，先制備統(tǒng)一的隧穿層和多晶硅前驅(qū)體層，然后在需要制備p區(qū)和n區(qū)的上面分別沉積磷硅玻璃層和硼硅玻璃層，然后再通過統(tǒng)一的高溫退火實(shí)現(xiàn)p區(qū)和n區(qū)多晶硅的摻雜。這種方案的顯著缺點(diǎn)是無法滿足p、n區(qū)對(duì)隧穿層實(shí)際上的不同要求，p、n區(qū)的鈍化接觸性能只能折中考慮；愛旭發(fā)展的兩步法制備鈍化接觸膜層的技術(shù)路徑，不僅消除了p區(qū)更高溫制備對(duì)n區(qū)的不利影響，而且更重要的是實(shí)現(xiàn)了p、n區(qū)隧穿層和摻雜層的分別制備，方便實(shí)現(xiàn)p、n區(qū)各自的鈍化接觸的最優(yōu)化。

p、n區(qū)隧穿層分別制備的兩步法

隧穿氧化層和多晶硅的質(zhì)量決定著鈍化接觸性能的好壞。通過對(duì)熱平衡過程進(jìn)行熱場模擬，重構(gòu)高溫管內(nèi)的熱力學(xué)平衡體系，在層流控制與鈍化動(dòng)力學(xué)之間找到黃金平衡點(diǎn)，以及開發(fā)智能應(yīng)力場均衡系統(tǒng)，運(yùn)用CFD流體力學(xué)仿真實(shí)現(xiàn)溫度場±0.5℃超精密控制，我們成功地制備出了鈍化質(zhì)量高、膜層應(yīng)力低、一致性良好的n區(qū)和p區(qū)鈍化接觸，為ABC電池量產(chǎn)效率超過27%創(chuàng)造了必要條件。

圖形化是BC電池大規(guī)模量產(chǎn)的關(guān)鍵步驟，事關(guān)低成本和高良率能否實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)的半導(dǎo)體掩膜光刻方法工序多、工藝復(fù)雜、成本高、良率控制難度高，難以適用于批量生產(chǎn)。愛旭開發(fā)并首次使用的超快激光（飛秒、皮秒、亞皮秒）刻蝕方法，非常簡捷和高精密度、高重復(fù)性地實(shí)現(xiàn)了BC電池的圖形化。以足夠低的成本、足夠高的產(chǎn)能的實(shí)現(xiàn)極大的推動(dòng)BC技術(shù)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。

原則上0BB技術(shù)通過取消電池主柵，讓焊帶與細(xì)柵直接連接，從而可以消除電流在主柵線上的傳輸損耗，是提高電池效率和組件功率的有效方法。但是這種取消主柵的設(shè)計(jì)很難避開因焊接質(zhì)量降低而引起的組件可靠性降低的負(fù)面影響。愛旭在0BB電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、關(guān)鍵設(shè)備改良與工藝革新方面的一系列思考和發(fā)明，有效的規(guī)避了焊帶與細(xì)柵線焊接不良的普遍問題，率先在BC電池上實(shí)現(xiàn)了0BB量產(chǎn)技術(shù)的突破，不僅進(jìn)一步提高了BC電池及組件的轉(zhuǎn)換效率，也有效地提高了BC電池及組件的雙面率。

光伏已經(jīng)迎來了TW時(shí)代，TW時(shí)代光伏用銀的少銀化要求更加迫切，為此愛旭在BC電池金屬化量產(chǎn)線上持續(xù)推進(jìn)少銀化和無銀化的技術(shù)進(jìn)步。2024年基于對(duì)鋼板印刷技術(shù)的理解和摸索，結(jié)合BC電池和組件針對(duì)性設(shè)計(jì)方面的不斷改進(jìn)，終于找到了BC電池圖形化與鋼板印刷優(yōu)勢的契合點(diǎn)，制定出在BC電池規(guī)模量產(chǎn)線上導(dǎo)入鋼板印刷技術(shù)的通用方案，為BC技術(shù)實(shí)現(xiàn)少銀化、迅速降低金屬化成本及時(shí)尋找到了一個(gè)突破口。

愛旭一直致力于太陽電池的無銀金屬化的技術(shù)攻關(guān)，經(jīng)過長期不懈的努力，終于全面克服了濕制程金屬化過程中的諸多技術(shù)障礙，成功開發(fā)出了適用于BC電池大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的無銀金屬涂布技術(shù)。在光伏技術(shù)發(fā)展史上，首次實(shí)現(xiàn)了10GW級(jí)的無銀金屬化太陽電池的穩(wěn)定量產(chǎn)，量產(chǎn)效率和良率超過使用銀漿的電池線?；谶@一成果，可確保光伏產(chǎn)業(yè)無需再為TW時(shí)代因貴金屬資源瓶頸的問題而擔(dān)憂。

BC太陽電池正負(fù)極均布置在同一面，且具有復(fù)雜的圖形設(shè)計(jì)，如何方便、準(zhǔn)確、批量的測試，是個(gè)相當(dāng)具有挑戰(zhàn)性的問題。傳統(tǒng)電池測試都是基于探針接觸的測試，難以直接適用于BC電池。愛旭為此另辟蹊徑，針對(duì)BC電池特別開發(fā)出一套非接觸的測試設(shè)備和方法，這種方法無需探針，避免了探針引起的硅片斷裂，沒有因接觸不良而導(dǎo)致的測量誤差，探針零消耗，電池上也不需要專門用于測試的接觸點(diǎn)，不僅適用于MBB的BC電池，也非常好的適用于0BB的BC電池。

N型ABC電池關(guān)鍵技術(shù)突破——非接觸測試

BC電池的雙面率一直是個(gè)備受關(guān)注的問題。在愛旭研究和批量生產(chǎn)ABC電池之前，BC電池的雙面率少有解決思路，愛旭通過多年的重視和不懈努力，成功攻克了BC無雙面率或低雙面率的魔咒，首次將BC電池及組件雙面率顯著提升到70%以上并繼續(xù)改進(jìn)，明顯地拓展了BC產(chǎn)品的應(yīng)用場景。與此同時(shí)，在確保雙面率不降低的前提下，BC電池效率和組件功率的持續(xù)提升也一直在進(jìn)行中。

當(dāng)前組件環(huán)節(jié)的關(guān)鍵技術(shù)，首先是0BB串焊。0BB串焊接通常會(huì)因銅焊帶與銀細(xì)柵線之間的熔合或粘合質(zhì)量差而造成不良。虛焊和過焊的比例很高，導(dǎo)致組件的可靠性和安全性出問題?；跓o銀金屬化的專有技術(shù)，愛旭成功地解決了這一挑戰(zhàn)。銅焊帶和銅細(xì)柵的合金化質(zhì)量非常好，幾乎沒有虛焊和過焊問題的存在，組件輸出功率和可靠性得到了充分保障。

傳統(tǒng)組件的版面具有電池片不能覆蓋、不發(fā)電的無效區(qū)域，占比約7.2%。降低這些區(qū)域的占比，可以進(jìn)一步提升組件的發(fā)電功率?；贐C電池的單面焊接技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢，愛旭創(chuàng)造性的開發(fā)出電池片充滿整個(gè)組件版面的滿屏技術(shù)，不僅通過“一”字疊焊消除了片間的留白乃至串間的留白，更將匯流條全部隱藏于背面，顯著提高了電池片在組件中的屏占比，從而實(shí)現(xiàn)了更高的組件效率。

以下簡單介紹ABC產(chǎn)品優(yōu)勢，其中之一是ABC電池顯著的抗隱裂優(yōu)勢。下圖展示了在電池片撞擊測試實(shí)驗(yàn)中、ABC電池由于機(jī)械強(qiáng)度高而碎裂風(fēng)險(xiǎn)低于傳統(tǒng)電池的效果。

針對(duì)光伏組件普遍存在陰影遮擋降低發(fā)電量、持續(xù)發(fā)熱可能引燃、風(fēng)險(xiǎn)高的技術(shù)問題，愛旭創(chuàng)新發(fā)展出具有智能關(guān)斷和即時(shí)導(dǎo)通的微型電路設(shè)計(jì)技術(shù)，為BC組件中的每一張電池片量身定做了導(dǎo)電通道，有效避免了其他類型組件普遍存在的局部陰影遮擋造成的組件發(fā)電效能受損乃至完全損壞的問題。陰影遮擋下發(fā)電性能對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在單片電池片完全遮擋的情況下，ABC組件相當(dāng)于傳統(tǒng)組件發(fā)電量可多30%。在更多電池片發(fā)生遮擋的情況下，ABC組件的發(fā)電優(yōu)勢更加顯著。

得益于ABC電池優(yōu)異的鈍化效果，電池及組件的特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，ABC組件的溫度系數(shù)僅為-0.26%/℃，工作溫度為80℃時(shí)相對(duì)于傳統(tǒng)組件功率增益可達(dá)1.7%。

ABC組件還具有優(yōu)秀的高溫抑制能力。根據(jù)TüV測試報(bào)告，在相同的熱斑測試條件下，ABC組件的表面溫度比傳統(tǒng)組件低近50℃，大大降低了火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。

ABC組件更低的衰減特性。ABC組件首年和逐年的衰減系數(shù)分別是小于1%和0.35%，在30年的生命周期內(nèi)，與傳統(tǒng)組件相比，衰減率降低了1.5%。100 MW光伏電站輸出功率估算表明，采用ABC組件可實(shí)現(xiàn)0.71%的功率增益。

結(jié)合ABC組件前述的優(yōu)點(diǎn)，如正面無柵線、高溫抑制能力和抗隱裂性能，可以大幅度降低組件失效的風(fēng)險(xiǎn)，鑄就ABC組件高可靠、低失效風(fēng)險(xiǎn)的硬核標(biāo)簽。

基于在硅片、電池和組件三個(gè)環(huán)節(jié)的技術(shù)突破，愛旭ABC產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模的量產(chǎn)?；诋a(chǎn)品質(zhì)量和性能方面的顯著優(yōu)勢，愛旭ABC產(chǎn)品在國際高端光伏組件市場上備受青睞。自2023年起，愛旭已連續(xù)26次蟬聯(lián)全球商用光伏組件量產(chǎn)效率排行榜榜首。位列榜首的組件規(guī)格是2382*1134的標(biāo)準(zhǔn)尺寸，效率高達(dá)24.2%。與此同時(shí)在研發(fā)中試線上，2024年我們首度實(shí)現(xiàn)了25%以上的BC組件效率，2025年我們期望在BC產(chǎn)品技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化方面取得更進(jìn)一步的突破。

展望下一代電池技術(shù)，我們認(rèn)為是基于BC電池之上的某種結(jié)構(gòu)和功能的疊加或組合；其中光子倍增和鈣鈦礦/BC疊層是比較重要和易于實(shí)現(xiàn)的方向。光子倍增可將單個(gè)高能光子轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄠€(gè)低能光子，有效避免光電轉(zhuǎn)換過程中高能光子能量的熱化損失，從而顯著提高電池光譜響應(yīng)的量子效率；鈣鈦礦與BC的疊層、特別是鈣鈦礦和BC的三端疊層具有最高的理論和實(shí)際應(yīng)用場景下的轉(zhuǎn)換效率。