从BSF到钙钛矿电池的技术变迁

从BSF到钙钛矿电池的技术变迁，是光伏产业追求更高效率、更低成本、更广泛应用场景的必然结果，这一变迁过程可归纳为以下三个阶段：

第一阶段：BSF技术——工业化光伏的起点（2000-2012年）

• 技术原理：BSF（铝背场）电池通过在硅片背面形成铝背场，提高开路电压，同时消除硅片和电极之间的肖特基势垒，实现良好的欧姆接触。

• 技术特点：

• 工艺成熟：BSF技术是光伏产业工业化生产的起点，工艺流程简单，成本低廉。

• 效率瓶颈：由于电池背面的铝背场和硅片衬底全面积接触，造成较为严重的表面复合损失，电池效率始终无法突破20%的瓶颈。

• 应用情况：BSF电池在2000-2012年间占据光伏市场主流地位，为后续技术迭代奠定了基础。

第二阶段：晶硅电池技术迭代——效率提升与成本优化（2012-2020年）

• PERC技术：

• 技术原理：通过背面钝化技术，在电池背面沉积氧化铝膜，减少表面复合损失，提高转换效率。

• 技术特点：效率较BSF电池高出1%以上，且工艺流程短，设备成熟度高。

• 应用情况：PERC电池自2012年“863计划”专项支持后，迅速成为市场主流，市占率从2017年开始大幅提升，2019年实现对BSF电池的反超，2021年市占率达到91%左右。

• TOPCon技术：

• 技术原理：采用隧穿氧化层钝化接触技术，在电池背面制备超薄氧化硅层和掺杂多晶硅层，形成钝化接触结构，有效降低表面复合和金属接触复合。

• 技术特点：以N型硅片为衬底，具有更高的少子寿命和杂质容忍度，无光致衰减现象，且温度系数低。

• 应用情况：TOPCon电池在2021-2022年间通过“双倍增”产能策略，实现效率突破25%，组件功率突破600W，出货量登顶全球榜首。

• HJT技术：

• 技术原理：结合晶体硅和非晶硅薄膜技术，在异质结界面插入本征非晶硅薄层，钝化正、背表面。

• 技术特点：具备效率高、低衰减、温度系数低、双面率高、工艺简单、薄片化等诸多优势。

• 应用情况：HJT技术作为新一代晶硅电池技术，与TOPCon、IBC等技术路线并行发展，推动光伏产业进入“多技术并行”的新纪元。

• IBC技术：

• 技术原理：将电池正面电极栅线全部转移到背面，形成叉指状排列的P+发射极和N++背场，减少栅线对阳光的遮挡，提高转换效率。

• 技术特点：正面无栅线遮挡，外形美观，尤其适用于光伏建筑一体化（BIPV）等场景。

• 应用情况：IBC电池作为平台技术，可与PERC、TOPCon、HJT、钙钛矿等多种技术叠加，形成TBC、HBC等高效电池技术。

第三阶段：钙钛矿电池——第三代光伏技术的崛起（2020年至今）

• 技术原理：钙钛矿电池利用钙钛矿型金属卤化物半导体作为吸光层材料，通过光生载流子的分离实现对外发电。钙钛矿材料具有优异的载流子扩散距离、荧光量子效率和载流子迁移率，且带隙可调，适合用于光伏领域。

• 技术特点：

• 高效：单结钙钛矿电池理论效率为31%，叠层结构理论效率超过43%。

• 低成本：钙钛矿前驱体成本仅为晶硅的1/10，溶液法制备工艺使设备投资减少70%。

• 可柔性化：钙钛矿电池可制备在塑料、金属基底上，适用于幕墙、窗玻璃、车载光伏等场景。

• 弱光性能优异：较晶硅提升40%，适合消费电子产品（如折叠手机）等场景。

• 应用情况：钙钛矿电池自2009年首次诞生以来，效率迅速提升，2025年单节钙钛矿电池实验室效率已突破33%，叠层结构更打开效率天花板。随着GW级产线陆续投产，钙钛矿组件成本有望在2025年降至0.8元/W以下，LCOE（平准化度电成本）将突破0.15元/kWh大关。