作为太阳能电池的重要发展方向，近年来晶体硅电池技术及其产业链在中国获得迅猛发展，在全球亦是如此。

　　近日，中国科学院电工研究所太阳电池技术研究室主任王文静在“2019年清洁电力国际工程科技高端论坛暨国家能源集团清洁能源国际高端论坛”上表示，近年间晶体硅太阳能电池技术的发展在不断加快，未来十年内晶体硅电池的统治地位仍非常牢固。太阳能光伏发电的成本在不断降低，有望在2至3年内实现平价上网。

　　太阳能电池产业正趋于分散

　　效率、寿命和成本，是太阳能电池研发中最重要的三个方向。王文静认为，这三者在研发中都应兼顾。

　　在成本方面，太阳能电池研发最终要解决度电成本的问题。“这不仅需要降低电池组件价格，同时也要提升电池组件的效率。效率提升可以让组件占据更少的BOS成本，整个成本便随之下降。技术改进也可延长太阳能电池的寿命——如目前为25年的使用寿命，将来能够达到30年甚至35年寿命时，整个成本都会下降。”

　　在2017至2018年的短短两年间，全球太阳能电池成本已呈现出大规模下降的趋势。王文静认为，这反映出技术进步拉低了成本，而太阳能电池效率的提高也助推成本的下降。

　　目前，全球光伏发电中的太阳能电池仍以硅基太阳能电池为主。统计数据显示，在过去三十五年即太阳能电池真正得到应用的这段时间里，晶体硅太阳能电池占据80%~90%的市场份额。“最近几年整体市场份额仍然在继续提升，去年晶体硅太阳能电池市场占比已高达93%左右。”王文静说。

　　值得关注的是，当前晶体硅太阳能电池产业链呈现出越发分散的趋势。2005年，全球排名前十的大型晶体硅生产企业占据了市场份额的70%，而在2010年时降到了40%左右。2017年全球十大企业的市场份额虽然略微回升至54%，但王文静指出，实际上晶体硅太阳能电池产业一直慢慢趋于分散。

　　究其原因，他认为与两个因素有关，“一是太阳能电池技术革新非常快，如果一家大企业某段时间里都处于技术领先的状态，但在新技术出现时，它的生产线反而因为无法及时调整而遭受较大的损失。二是目前政策波动比较大，造成太阳能电池产业集中度并不高。”

　　中国企业在全球PERC电池研发中突围

　　王文静指出，太阳能电池研发创新分为两种模式——即间接式创新与跨越式创新。间接式创新是在某一种太阳能电池的生产线模式下，不断进行技术变革以提升电池的效率，包括传统的铝背场电池、如今的PERC电池以及今后的N型PERT电池、Topcon电池。

　　跨越式创新则改变了现有太阳能电池模式，比如同质结电池的跨越式创新就改变了基于扩散同质结的传统模式。王文静指出，这种异质结与传统的铝背场电池、同质结电池等太阳能电池有明显区别，“这就是一种跨越式创新，它与目前很多已有的技术都是不兼容的”。

　　王文静介绍道，目前五种太阳能电池技术已基本实现产业化，“包括传统的铝背场技术、已经大规模生产的PERC电池、未来的异质结电池，N型双面电池以及IBC电池。”

　　截至目前，PERC电池生产线增加了被动化、激光掺杂、激光背表面开槽等新工艺，“但基本上整线工艺与变化不大，只是在原有生产线的基础上加了三道工序。因而太阳能电池兼容性比较好，因为它是一种渐进式的技术进步”。

　　从PERC电池与常规电池的制备对比可知，前者多出10步工艺步骤，通常常规电池的工艺只有5步。而且PERC电池的效率已经提升至22%，并可以实现双面发电。

　　“虽然PERC电池成本略高，但提高了效率，从而也提升了单位面积的发电量，太阳能电站建成后度电成本可与常规电池持平甚至更低。”王文静分析道。

　　他指出，最近一两年间，中国企业在PERC电池技术的全球竞争中取得了巨大进步。自2016年以后，中国企业一直在不断地刷新PERC电池的世界纪录，“与此同时，欧美实验室包括企业都已经无法再创造新的世界纪录，说明中国太阳能电池企业的整体技术水平有了非常大的提高。PERC电池做成组件后再叠加太阳电池组件的新技术，如半片技术、叠瓦技术等，可以进一步提高组件效率，大幅度地降低度电成本”。

　　近年来，全球PERC产能扩张非常迅速。2014年全球PERC电池产能为2.4GW（吉瓦），实际产量只有1.2GW，但在2017年时候产能已经超过30GW，去年已经更是扩张至67GW。“短短一年间产能实现翻番，预计2019年产能可以达到135GW——当然有些企业不一定能够在今年建成既定的目标，但超过100GW的可能性非常大。”

　　异质结电池效率将进一步提升

　　王文静进一步表示，异质结电池是今后很有希望进行大规模量产的太阳能电池。

　　同质结结构的P型掺杂层和N型掺杂层都由相似材料构成，异质结结构则包括具有至少两层不同带隙的材料，而且可利用非晶硅薄膜作为窗口层，单晶硅片作为衬底。更为重要的是，异质结太阳能电池工艺步骤与传统的同质结电池截然不同。

　　“制备这种异质结电池需要采用新型设备，其与常规的同质结电池迥异，因此属于一种跨越式的创新。”王文静说。

　　近几年，全球异质结太阳能电池的效率正在不断提高。目前常规双面异质结电池的最高效率为24%，这是一种由日本松下太阳能电池公司所创造的纯异质结太阳能电池。

　　此外还有一种将电极做在背表面的异质结太阳电池，由日本的KANAC公司制造，其效率为当前全球晶体硅太阳能电池的最高记录26.6%。

　　今年第一季度，中国汉能公司创造出24.27%的电池效率记录，已经接近了日本三洋公司的太阳电池最高效率水平。王文静指出，这反映出中国异质结太阳能电池研发领域长足的进步。“从全球范围来看，异质结太阳能电池还是一个比较新的研究领域。虽然日本三洋已经进行了20年的开发，但是它申请相关专利也只有几年工夫，整体产业链还是比较新的。”

　　PERC电池和异质结电池今后效率都有着进一步的提升空间。当前，国际研究界普遍认为，PERC电池的效率将可达到24%左右。

　　“这是比较极限的效率了”，王文静认为，未来PERC电池产业将从现在22%的效率往上提升，但提升的程度可能不会太明显。“但异质结电池可以通过和IBC电池结合，将电极做在背表面提升效率。现在实验室效率已经可以达到26.6%，未来产业化效率也非常有可能进一步提高至24%甚至25%。”

　　铝背场电池与BSF电池将逐渐被淘汰

　　预测数据显示，十余年后大约在2028年左右，PERC电池成为太阳能电池主流将成为大概率事件，而异质结电池也会扩大自身的生产规模。

　　王文静认为，未来5到10年内，传统的铝背场电池、BSF电池可能会逐渐退出产业化舞台，从而逐渐被淘汰。

　　对于太阳能电池未来发展的总体状况，王文静持较为乐观的看法。“目前国际上各种预测均比较乐观，整体产业预测也均为乐观的发展曲线。未来整体产能可能还会有非常大的增长，以及可以获得较大的发展空间。”

　　不过他提醒，尽管近年来全球光伏安装量有了巨额增长，但是太阳能光伏发电规模尚处于起步阶段。“一年安装量一百个GW，也仍然处于初期的起步阶段。近年来晶体硅太阳能电池技术进步在加快，未来十年内，晶体硅电池的统治地位仍非常牢固，单晶PERC电池已经取代多晶硅BSF电池处于统治地位。”

　　王文静指出，多种新型技术在未来有待产业化。“随着太阳能发电的规模的不断扩大和技术进步的加快，太阳能光伏发电的成本也在不断降低，有望在2至3年内实现平价上网。”