近日，由國際半導(dǎo)體設(shè)備與材料協(xié)會(SEMI)舉辦的“SEMI先進(jìn)N型太陽電池技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)論壇”在安徽宣城召開。本次會議匯集了光伏領(lǐng)域產(chǎn)學(xué)界諸多專業(yè)人士，共同探討N型太陽電池技術(shù)的最新進(jìn)展和未來發(fā)展趨勢。天合光能技術(shù)助理副總裁王樂博士受邀出席會議，并發(fā)表《N型電池在光伏應(yīng)用項(xiàng)目中的差異化分析》主題演講，從雙面率、低輻照性能、溫度系數(shù)、入射光角度響應(yīng)四個方面分析了TOPCon電池與BC電池差異，鞭辟入里地指出：TOPCon組件在雙面率和低輻照性能上的表現(xiàn)都明顯優(yōu)于BC組件，在入射光角度響應(yīng)(IAM)方面的表現(xiàn)與BC產(chǎn)品無明顯差異。

在實(shí)際的項(xiàng)目應(yīng)用中，光伏系統(tǒng)的發(fā)電能力與投資收益密切相關(guān)。光伏組件作為光伏系統(tǒng)的重要組成部分，其雙面率、低輻照性能、功率溫度系數(shù)、入射光的角度等因素都會影響其發(fā)電能力。5月16日，國家光伏、儲能實(shí)證實(shí)驗(yàn)平臺(大慶基地)發(fā)布2024年度數(shù)據(jù)成果，組件端的實(shí)證數(shù)據(jù)顯示，2024年TOPCon組件發(fā)電量最高，且近三年TOPCon的平均值發(fā)電量較PERC、IBC組件分別高2.02%，1.43%。TOPCon組件的綜合發(fā)電性能優(yōu)勢在客戶端得到充分驗(yàn)證與體現(xiàn)。

雙面率高出BC組件約15%

地面電站場景下TOPCon組件單瓦發(fā)電能力更優(yōu)

在目前的技術(shù)背景下，組件背面的發(fā)電能力越來越重要，更高的雙面率會帶來更高的單瓦發(fā)電能力。BC電池受其本身電池結(jié)構(gòu)的影響，雙面率相較TOPCon組件低15%，隨著地表反射率的增加，雙面組件的單瓦發(fā)電能力優(yōu)勢更明顯。以地表反射率約為35%的沙漠場景為例，TOPCon組件相較BC組件的發(fā)電量優(yōu)勢大約保持在1.23%。

TOPCon組件低輻照性能更優(yōu)

從黎明至黃昏始終高能在線

根據(jù)全球輻照分布，大部分國家/地區(qū)低輻照時長的占比都超過90%(如圖1所示)，因此，光伏組件在低輻照下發(fā)電性能的優(yōu)勢顯得尤為重要。

圖1 不同區(qū)域的輻照強(qiáng)度和輻照分布

從理論分析，組件的低輻照性能主要受到并聯(lián)電阻Rsh的影響，其反映了電池的漏電水平，Rsh越大，漏電損失的電流越小，其低輻照下的發(fā)電性能就越好。由于電池結(jié)構(gòu)的不同，TOPCon電池的主要漏電通道數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于BC電池，因此大大降低了漏電損失，組件的Rsh較BC電池要大很多，低輻照性能要明顯優(yōu)于BC組件。在200W/m2的低輻照條件下，BC產(chǎn)品的低輻照性能比TOPCon低約3%。實(shí)際測試中，從一天中的逐時發(fā)電量對比來看，TOPCon組件在晨昏時表現(xiàn)更優(yōu)(如圖2)。

圖2 晨昏時輻照強(qiáng)度低，TOPCon弱光性能優(yōu)勢體現(xiàn)

在報(bào)告中，針對近期關(guān)注度較高的TOPCon與BC的抗陰影遮擋能力之爭，王樂博士也從科學(xué)的角度進(jìn)行了分析。BC電池為了應(yīng)對熱斑風(fēng)險(xiǎn)，在電極間設(shè)計(jì)了專門的漏電通道，導(dǎo)致其在遮擋時提供的反向電壓低于TOPCon電池，從而延緩了BC組件電路中旁路二極管啟動，但這樣的設(shè)計(jì)造成了BC產(chǎn)品在低輻照性能方面性能的損失;同時這種做法只在小面積遮擋情況下，BC組件二極管不啟動的情況下才會產(chǎn)生優(yōu)勢，比如屋頂少量的鳥糞遮擋的情況。在大型地面電站包括海上光伏等的實(shí)際項(xiàng)目應(yīng)用中，較常出現(xiàn)的則是大范圍的鳥糞污漬遮擋或者方陣間的前后排遮擋。

圖3 大型地面電站場景以短邊陣列間遮擋為主

當(dāng)發(fā)生前后排遮擋時，BC組件的低擊穿電壓雖然可以挽回部分電流，但從P-V曲線可以觀察到，被抬升部分曲線并未形成峰值，更沒有達(dá)到或超越原有峰值水平，從功率輸出和工作狀態(tài)上與TOPCon并沒有差異，實(shí)證發(fā)電量也同步證明了這一結(jié)果。

圖4 前后排遮擋I-V P-V輸出特性

當(dāng)前，TOPCon電池技術(shù)作為行業(yè)主流已是不爭的事實(shí)。根據(jù)第三方分析機(jī)構(gòu)Infolink于2024年Q4發(fā)布的全球主流廠家2025年組件產(chǎn)能統(tǒng)計(jì)與預(yù)測報(bào)告，BC組件的產(chǎn)能約為45GW，而N型TOPCon組件的產(chǎn)能約為500GW，產(chǎn)品供給能力遙遙領(lǐng)先;為客戶的供應(yīng)鏈安全提供了有力保障。TrendForce、CPIA等在內(nèi)的多家行業(yè)權(quán)威機(jī)構(gòu)均預(yù)測，未來5年內(nèi)，TOPCon組件仍將占據(jù)行業(yè)主流地位。另一方面，技術(shù)路線也呈現(xiàn)出發(fā)展的多樣性，這是產(chǎn)業(yè)升級的核心動力，也是當(dāng)前復(fù)雜應(yīng)用場景的現(xiàn)實(shí)需求，例如，BC組件適用于高端屋頂分布式場景，HJT組件更適用于立式場景等。

從電池到組件，從產(chǎn)品到解決方案，天合光能始終以技術(shù)創(chuàng)新引領(lǐng)自身發(fā)展，不斷為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)變革、創(chuàng)建美好零碳新世界貢獻(xiàn)智慧和力量。