N型BC相对于TOPcon的显著技术优势

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1、硅片端

国际权威太阳电池研究机构——德国弗朗霍夫研究所的理论研究表明，晶硅太阳电池的光电转化效率与硅片的电阻率正相关，而硅片的电阻率取决于N型或P型杂质的掺杂浓度。晶硅太阳电池效率的理论极限（29.43%及以上）就是基于硅片极低掺杂浓度（≤1E+14/cm3）的前提下计算出来的。N型BC电池采用的硅片是超高阻的N型掺杂硅片或非掺杂的本征硅片，其电阻率范围正好对应着晶硅电池的理论极限效率区间。而Topcon电池基于电池结构设计方面的固有限制，目前只能采用0.4~1.6Ω·cm电阻率范围的硅片，对应的掺杂浓度是3E+15/cm3~1.3E+16/cm3，在基本相同的硅片厚度120~140um的情况下，这个电阻率区间的电池效率相对于极限效率显著低0.6~1.5个百分点。这就注定了Topcon电池效率没有可能赶上N型BC更不可能超越之。

Armin Richter etc, ISE，IEEE，3(4)，1184，2013

还要注意一点，以上对Topcon的效率估算还是基于其具有双极钝化接触结构的假设，实际上目前已经量产的Topcon电池尚不具有双极钝化接触结构，这意味Topcon电池转化效率实际上具有更低的天花板，下文会进一步具体地予以说明。

另外，由于Topcon电池采用的硅片电阻率是在0.4~1.6Ω·cm范围，目前拉制的这种规格的硅棒在质量上不能与其电池工艺很好的匹配，造成占硅棒总重量5%的头段（硅棒头部反切部分）不能用于制备电池；另外，完结段由于杂质过多、电阻率过低，也不能用于制备电池，留埚量高达30%以上；而N型BC电池全部采用电阻率集中的超高阻硅棒、硅片，不仅头段质量全部符合电池的制备要求，留埚量也可降低到10%左右，结合电池效率方面的优势核算下来，N型BC相对于Topcon在硅片端的成本优势可达1.5~2分/W。

2、电池端

（1）钝化接触结构的差异比较

高效太阳电池的效率损失主要来源于金属化接触区域的复合，采用钝化接触可使这一损失降至最低，这是行业的共识，只有全面采用钝化接触结构的太阳电池才有望问鼎高效太阳电池序列。N型BC电池无论是在N区还是P区，在所有金属化区域都采用了钝化接触结构，因而最大限度的保证了电池效率不因金属化接触而降低；但是Topcon电池只在N区采用了钝化接触，在P区仍然在沿用此前中效电池的那种传统的金-半直接接触，从而造成该区域的复合损失相当大，也就是说TOP con电池实际上只是那种拥有单极钝化接触的电池类型，这就决定了TOP con电池效率的天花板实际更低。理论上不难算出，这种只有单极钝化接触的Topcon，其效率极限相对于N型BC至少相差1.2~2个百分点。

（2）受光面积差异比较

N型BC电池的金属电极都设置在背面，前表面没有任何的栅线遮挡，因而可以100%接收和最大化利用照射到其表面的太阳光，换句话说，是拥有100%的受光面积。而Topcon电池由于正面存在金属栅线，金属栅线的遮挡和反射，造成其受光面积约有2%左右的损失，加上组件端的主栅焊带再次带来的遮挡，将近3%的太阳光能被白白浪费了。

（3）金属化解决方案比较

N型BC电池基于全背接触和全极钝化接触的优势结构，可采用创新发展的低成本、高可靠性的全无银涂布金属化技术；Topcon基于其双面设置金属电极的结构设计的固有限制，目前还没办法成功开发出与之匹配的、量产可用的无银金属化方法，只能继续沿用过去那些中效电池用过的、在成本、结构与电性能等方面均不太理想的丝网印刷银浆金属化。且不说TW级太阳电池的制造会很快耗尽地球上所有的白银储量，仅就当前的情况来说，随着电池产能扩张、白银价格持续飙升。以目前的金属市场价来测算，N型BC无银金属化和Topcon的银浆金属化两者的成本就相差可达3分/W。如果将金属化成本、固定资产折旧、人工、水电、特气、化学品等都统计在内，N型BC相对于Topcon在电池端的非硅成本仍然要低1分/W。

3、组件端

N型BC组件中，由于电池的金属栅线均布置在背面，焊带也就可以只布置在背面，这样电池串焊方式就可以是单面的“一”字型焊接，工艺流程简单方便，且因为正面无栅线、无焊带，十分平整，因而可采用更薄的胶膜; Topcon组件中，由于电池的金属栅线正背面都有，这样焊带还是需要在正背面来回穿梭，这样电池串焊方式还是典型的老式“Z”字型的双面焊接，正背面也都需要使用厚的胶膜，基于焊接工艺的难度、复杂性、胶膜与焊带的使用量来看，在组件端，N型BC组件的良率明显高于Topcon，并且制造成本较Topcon低约1分/W左右。

而且，正是由于N型BC电池的金属栅线均分布在背面、电池串焊可采用单面的“一”字型的焊接方式这一天然优势，N型BC组件可方便实现电池片负间距排布、电池串满屏布局的全新结构；但是很遗憾Topcon组件在电池片负间距排布（叠瓦除外）和满屏布局方面存在先天不足，在结构设计和良率控制方面非常难以把握。这样基于满屏结构的N型BC组件实际上可把相对于Topcon的电池效率优势进一步放大，将N型BC相对于Topcon的产品效率优势扩大到约两个百分点的领先，以1134mm*2465mm版型的组件为例，其中组件有效发电面积高约两个百分点，同等面积的组件功率更可高出Topcon 60W左右。

4、产品质量价值比较

1、产品效率方面：N型BC组件产品效率显著高于Topcon 1.5~2个百分点，已连续18次位居国际商业化光伏组件效率排行榜首位。

2、产品功率质保（年度衰减保证）：N型BC组件首年<1%，次年起<0.35%；Topcon组件首年衰减1~2%，次年起衰减0.4%

3、组件温度系数：N型BC组件：-0.26%；Topcon组件：-0.29~0.31%；

4、防阴影、抗热斑：N型BC组件拥有电池片级的等效旁路二极管巧妙设计与强大功能，无惧阴影遮挡，拥有智能启动高温抑制模式，可免受热斑困扰，发电和安全均有可靠保障；Topcon组件目前尚无此功能，阴影遮挡下不仅被遮挡的组件而且整个组件阵列的发电都有可能受损，并且长时间的阴影遮挡会造成持续高温和电路保护措施失效，甚至会引起组件爆裂和火灾，从而危机整个发电系统。

5、 高可靠 的 0BB技术 ： N型BC已成功开发出 具有高可靠性的 0BB组件 技术 （ >1N的焊接拉力、无虚焊、无过焊）；显著低于Topcon的 抗 热斑温度（ <120 摄氏 度）；优异的抗隐裂结构特性（一字焊接、柔性连接）和发电性能（即使发生隐裂后仍可发电 ）， Topcon的0BB 组件技术尚在开发中，目前多数厂家在组件产品可靠性方面还在努力改进中、相关评估在行业内尚未有明确、统一的结论。

20240806：

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