“我对BC技术非常乐观。”近日，隆基绿能首席科学家、中央研究院副院长徐希翔博士在12th bifi PV Workshop Zhuhai 2024 国际峰会上表示，“我相信在3-5年的时间内，BC将成为光伏技术的主力军。”在这场峰会，400余位顶尖专家、头部企业和知名机构齐聚，峰会主题聚焦于“双面BC技术”。在峰会现场，隆基对外展出了最新基于HPBC 2.0打造的全新一代分布式组件产品——Hi-MO X10和创造了晶硅组件效率世界纪录25.4%的组件，显示了隆基在BC技术方面的成绩及决心。一直以来，隆基的研发团队秉承“第一性原理”，从这个原则出发研究问题。而从技术角度来看，光伏行业主流技术一直遵循着三个原则：高效率、低成本和高可靠。徐希翔表示：“我们相信，在这三个领域，BC都有很大的潜力。”其中，就效率而言，单结晶硅电池的理论效率极限是29.4%，而BC电池转换效率的理论极限可以达到29.1%，是被认为最接近单结晶硅电池极限转换效率的技术。基于“第一性原理”，隆基在科研中发现，相对于其它电池技术，BC电池有着跨时代的优越性，并在2017年就开始布局BC技术。之后，隆基不断加码BC技术。2022年以来，隆基基于自主研发的HPBC技术推出多款针对不同应用市场的BC产品，如Hi-MO X6高效防积灰组件、Hi-MO X6双玻耐湿热组件、Hi-MO X6别墅款组件、Hi-MO 9、Hi-MO X10等。此外，隆基也在不断提升BC电池的转换效率。2024年5月，隆基自主研发的背接触晶硅异质结太阳电池（Heterojunction Back Contact， HBC）光电转换效率达到27.30%，再次刷新单结晶硅光伏电池转换效率的世界纪录。这是继2022年11月隆基创造26.81%的硅太阳能电池效率世界纪录后的又一次突破，也代表了隆基在BC电池技术高转换效率与可量产工艺制程方面的信心与实力。徐希翔也在峰会的圆桌讨论环节上表示：“我对BC技术非常乐观。我相信在3-5年的时间内，BC将成为光伏技术的主力军。”BC技术是一种有着50年历史的技术，但在过去20年发展非常缓慢，因为其技术门槛高，工艺复杂，产业化难度大。通过不懈努力，2022年11月，隆基发布基于高效HPBC（复合钝化背接触电池）技术打造的新一代组件产品，通过打造差异化产品匹配不同需求。由此，隆基围绕BC技术平台，面向商业化应用研发，不断推出差异化的高效产品，产品矩阵日益丰富，如今已实现规模化量产。之前，BC组件给行业的印象是“效率非常高但双面率偏低，更适合单面发电”，甚至有些项目因此不敢选用BC组件，生怕会影响整体发电量。不过，对于这一点不用过于担忧。通过工艺技术的提升，BC电池组件的背面率完全可以做到60%甚至更高，与其它电池技术的差距正在不断缩小。徐希翔表示：“人们过去常说双面率是BC技术的一个弱点，但现在，相比其它技术，如果BC组件的双面率与它们的绝对值相差在5%以内，那真的没什么大不了的。通过努力，短期内，BC组件的双面率将会达到80%。”BC成本也是备受关注的话题之一。随着BC生产经验的积累、生产规模的提升，BC产品的降本还有很大空间。隆基也规划了一系列关于BC电池的降本路径，比如在非银的金属化路线上的布局。徐希翔坚信：“在非银金属化方面，隆基确实有优势，当然还有其它优势。我认为，半年内隆基的BC技术将实现非银金属化。”此外，激光技术对于BC电池来说也是一项非常重要的技术。如今，全激光的技术路线已经成为BC电池的主要路线，这极大推进了BC技术的产业化。徐希翔表示：“我们在许多步骤中大量使用激光技术，而不仅仅是图形化。”![]()
巅峰能源：晶硅理论效率极限与技术创新
单结晶硅电池的理论效率极限被公认为29.4%，而BC电池技术通过不断优化，其理论效率极限已达到29.1%，接近理论极限值，彰显了该技术在光电转换效率上的卓越表现。BC结构不仅具备美观的正面无栅线设计，还实现了高光线吸收率、低表面复合损失及优异的耐湿热性能，这些优势共同构筑了BC电池技术的核心竞争力。
![]()
最后再来看BC，巅峰认为，BC本质上就是一种背面接触的电池结构，基于PERC，TOPCon，异质结的技术都是可以做出BC电池的。BC电池的优势也非常明显，首先因为正面没有栅线的遮挡，正面效率自然会相对更高，再考虑到更好的正面钝化效果，相对TOPCon实现0.3%-0.5%的效率提升是很容易的。
其次，BC的外观更加好看，在分布式上尤其是户用屋顶上受欢迎程度更高。最后，BC电池的特性决定了组件上每块电池都可以实现反向偏置(类似旁路二极管的功能)，从而在阴影遮挡的情况下，BC组件的发电优势非常明显(理论上这种情况下实现5-7%的发电增益不是问题）。
但同时，BC电池面临的挑战也非常大，首先BC的特殊工艺决定了电池良率偏低，成本更高;其次BC组件的全背面焊接，很容易造成电池翘曲，所以BC电池也不得不采用更厚的硅片，但电池翘曲与组件长期可靠性的影响仍然需要时间验证；第三，也是BC组件在地面电站面临最大的挑战，BC的全背面结构注定了BC电池的双面率更低。
目前常规BC组件的双面率大概不到60%,即使采用0BB工艺，组件双面率也难以达到65%，相对于TOPCon组件80%左右和异质结组件85%左右的双面率，BC组件背面发电的劣势明显，在现阶段的电站度电成本计算模型下，BC正面效率的提升难以弥补背面发电的损失。因此，下一阶段BC最主要的任务一是降本，二是想办法提升双面率。
最后，再说下三种组件的发电性能。巅峰认为，决定一种组件发电性能的主要参数不外乎温度系数、弱光性、双面率、工作温度、IAM特性这几点。异质结组件本身在温度系数、双面率、弱光性方面具有天然的优势，因此，在相同边界条件、不考虑额外遮挡的客观评估场景下，成熟的异质结组件的发电性能应该是比TOCon更好的，基于温度、辐照度的差异，异质结相对于TOPCon有1-2%的发电增益是可能的。
而BC电池，如果基于TOPCon工艺，其理论上温度系数、弱光性和工作温度和传统的TOPCon不会有本质差别，但由于BC双面率更低，所以在不考虑阴影遮挡情况下，BC的发电应该是不具备优势的；同样基于异质结结构的HBC对比传统异质结也是相同结论。
但如果有阴影遮挡的情况下，BC组件的发电优势应该是很明显的。另外一个有意思的话题，建议行业可以深入研究下，那就是正面没有栅线遮挡的BC电池，其IAM性能相对于正面有栅线的电池到底是更好还是更差。一方面电池栅线在斜角照射的时候会有一定的阴影，对IAM性能起到不利的影响，另外一方面，电池栅线在斜角的时候也会反射一部分光线到组件上，对IAM性能提到提升作用。到底这两个因素谁对IAM的影响更大，行业可以专题研究下。
巅峰认为，三种技术相互竞争、相互促进，有利于行业的更好发展，但不同路线间的相互攻击和倾轧并不可取。光伏行业终于走出了持续三年多且相对无聊的尺寸之争，回归到以电池技术路线为核心的技术路线之争，这肯定是好事。
希望有更多客观、以技术原理和科学设计的实验数据为依据的讨论或争论，而不仅仅是泛市场宣传化的论战充斥媒体。至于未来谁会成为真正的主流技术，建议还是更多交给时间、交给市场去评判。总之，技术进步是光伏发展的持久核心动力，更多的技术竞争会更好地促进行业的健康发展。
![]()
巅峰能源：HPBC、TBC与HBC，三种不同BC电池结构对比
太阳能作为未来能源受到关注，在下一代产品的几种BC电池（HPBC、TBC、HBC）中，HPBC是太阳能电池技术发展的一个方向。HPBC电池结合了钝化发射极和背表面钝化接触技术（PERC）的优点，并采用了背接触设计。这种结构通常在电池的背面形成钝化接触，以减少正面的遮挡并提高光吸收。
三种不同BC电池的结构示意图
HPBC（Hybrid Passivated Back Contact）太阳能电池HPBC电池，全称为复合钝化背接触电池（Hybrid Passivated Back Contact），是一种新一代的高效太阳能电池技术。结构特点：HPBC电池结合了钝化发射极和背表面钝化接触（PERC）技术的优点，并采用了背接触设计，这种结构通常在电池的背面形成钝化接触，以减少正面的遮挡并提高光吸收。钝化效果：HPBC电池的钝化层有助于减少表面复合，提高电池的开路电压（Voc）。技术特点：HPBC电池技术结合了TOPCon和IBC技术，将电池所有负责收集传输载流子的金属栅线全部移到组件背面，使得电池正面无栅线遮挡，从而提升光线利用率和光电转换效率。 技术优势：HPBC电池具有光线吸收更强、转换效率更高、电能传输更稳定、产品更美观、技术成熟更可靠等特点。应用场景：HPBC电池天然适合分布式光伏场景，尤其是BIPV（光伏建筑一体化），可以充分结合BC组件的美观和建筑艺术。TBC（TOPCon Back Contact）太阳能电池TBC电池，全称为TOPCon与IBC技术结合形成的电池，也被称为POLO-IBC电池。结构特点：TBC电池采用了隧道氧化层钝化接触（TOPCon）技术，并将其应用于背接触结构。这种设计利用了TOPCon技术的高钝化质量和良好的接触特性。效率潜力：TBC电池因其优异的钝化性能和背接触设计，具有较高的效率潜力。产业化进度：目前，TBC电池技术路线均处于实验室研究阶段，产业化进程的推进仍有许多问题亟待解决。短期内TBC电池路线发展前景更广，因为TOPCon的工艺路线相比HJT的工艺路线更加成熟，成本更低，TBC产线又与TOPCon产线部分兼容。应用潜力：TBC电池不仅能够应用于N型晶硅基底，也可以应用于P型基底，在光电转换效率提升和成本降低方面都有巨大潜力。HBC（Heterojunction Back Contact）太阳能电池HBC电池，即异质结背接触晶硅电池，是一种结合了异质结（HJT）技术和交叉指式背接触（IBC）技术的高效太阳能电池。结构特点：HBC电池采用了异质结技术，并将其与背接触结构相结合。这种结构通常在电池的背面形成异质结，以实现高效的载流子收集。高效率潜力：HBC电池因其优异的异质结特性和背接触设计，被认为是高效率太阳能电池的有力候选。HPBC、TBC和HBC电池都代表了光伏电池技术的进步，它们通过不同的技术路径提高了电池的光电转换效率。TBC和HBC电池在转换效率层面优于经典IBC技术。HBC电池结合了HJT电池的表面钝化性能和IBC电池正面无金属遮挡的优点，具备大短路电流和高开路电压的双重优势，代表着晶硅太阳电池的最高光电转换效率水平。BC太阳能电池的发展降低了光伏发电的成本，但应用场景的多样化对电池技术提出了更高要求。研究发现 HBC 太阳能电池中接触电阻率对电池性能影响较大，如高接触电阻率会导致较高的串联电阻，进而降低电池的填充因子和功率转换效率。HBC电池的结构图、J-V曲线、电损失分析、JSC损失分析通过优化电池结构和制造工艺，可以显著提高HBC太阳能电池的性能。特别是，通过减少重组损失和电阻损失，可以实现更高的电压（VOC）和填充因子（FF），从而提高电池的整体效率。此外，通过优化前表面的抗反射涂层和后表面的反射器，可以进一步提高电池的短路电流密度（JSC），进一步提升电池效率。通过对比不同类型的太阳能电池（HBC 和 SHJ）在不同面积下的各项参数，可以看出不同结构和工艺对电池性能的影响。例如，在开路电压方面，不同电池由于材料和结构的差异有所不同；短路电流密度受到硅片厚度和测量面积等因素的影响；填充因子和功率转换效率则综合反映了电池的整体性能。晶硅被激光图案化为四个区域，分别为 HSC（空穴选择性接触）、ESC（电子选择性接触）、gap（间隙）以及 HSC+gap，通过对不同区域寿命曲线的对比，可以清晰地看出各区域复合特性的差异。这种差异为进一步分析复合电流密度在不同区域的贡献提供了依据，有助于确定哪些区域是复合的主要来源，从而为优化电池结构和工艺提供方向。通过对不同区域能量带图、复合率及理想因子的分析，可以深入理解电池中不同区域的复合机制。这有助于针对性地采取措施来抑制复合，例如在 HSC 区域通过增强内置电场抑制复合，在极性边界区域通过管理边界形态减少复合。展示了HBC太阳能电池中串联电阻的组成，包括来自HSC（空穴选择性接触）堆叠、ESC（电子选择性接触）堆叠、金属电阻损失（从手指到汇流条）以及其他损失源（例如体电阻）。这些电阻损失的总和在电池的最大功率点（MPP）处对电池性能有显著影响。接触电阻率测量：采用TLM测量法分别提取基于p-a-Si:H的 HSC 和基于n-a-Si:H的 ESC 的接触电阻率。结果显示 HSC 的接触电阻率为51.3mΩ·cm²，ESC 的接触电阻率为46.1mΩ·cm²。通过优化非晶硅（a-Si:H）层和掺杂纳米晶硅（nc-Si(Ox):H）层，可以降低接触电阻率，从而减少电阻损失。在HBC太阳能电池设计中，接触电阻率和结构设计对电池性能的重要性。通过优化接触区域和调整HSC与ESC的覆盖面积比，可以显著降低串联电阻，从而提高电池的效率和填充因子。外部量子效率（EQE）：da的EQE曲线在所有波长上都比ta高，表明JSC损失不是来自光学通道，而是来自重组。电遮蔽现象的模拟：在不同表面复合率（SESC, gap）下，HSC区域的IQE接近100%，而ESC和gap区域的IQE较低，这是因为少数载流子需要更长的传输距离才能到达收集区域。LBIC测量：显示了从HSC区域到电池边缘的LBIC强度的均匀下降。重组电流密度与与有效寿命和传输长度的关系：模型说明了从右到左的设备中光生载流子（Jgen）的传输，它们被有效收集（JSC）或在路径上发生重组（Jrec）。通过EQE谱、LBIC测量和模拟结果，详细分析了HBC太阳能电池中JSC损失的来源，特别是由于少数载流子在ESC和gap区域的较长传输长度导致的电遮蔽效应。分析结果对于优化电池结构设计、减少重组损失和提高电池性能具有重要意义。电气性能优化：通过对比不同电池的这些参数，可以识别出提高电池性能的潜在途径，例如通过减少表面复合电流密度（J01和J02）和串联电阻（RS）来提升电池的开路电压（VOC）和填充因子（FF）。光学性能优化：这些参数分别代表前表面反射和寄生吸收损失、背面寄生吸收和逃逸反射损失以及电遮蔽损失。通过优化这些参数，可以提高电池的短路电流密度（JSC），从而提升整体的光电转换效率。研究人员通过研究和分析，在制备HBC太阳能电池过程中取得的核心优化方向，并实现了27.09%的高光电转换效率。在高效HBC太阳能电池中，接触电阻率起着关键作用，主要是由于HSC或ESC区域的接触面积显著减少。通过优化HSC区域，研究人员实现了低于55 mΩ·cm²的最低接触电阻率。巅峰认为，随着未来与储能的结合应用，高效双面HBC技术将展现出无与伦比的竞争力。
“BC电池具有正面100%受光、双极钝化接触结构、无银金属化涂布等独特性能，组件拥有超高焊接稳定性、抗隐裂、高温抑制和阴影发电优化功能。展望下一代技术，光子倍增技术需要与BC结合才能100%接收倍增光子；钙钛矿叠层技术中，BC三端叠层效率最高，优于其他技术的两端叠层。”
“过去两三百年时间，人类已把地球数十亿年来以煤炭、石油等形式储存的太阳能消耗大半。为了实现人类社会可持续发展，必须持续提升太阳能量的利用率，使用零碳能源，推动人类文明进入零碳乃至负碳社会。而BC技术是目前最为接近晶硅电池理论效率极限（29.56%）的技术，从硅片到电池结构到组件的独特属性，决定了BC技术是探索下一代电池技术的必选路径，在BC基础之上叠加多重创新技术，我们有希望向着50%以上的光电转换效率前进。”
光伏资料库，满足你所有的光伏资料，全部免费，欢迎关注。![]()
关注我，让你感受光伏排休、大裁员的刺激时刻
![]()
