BC電池工藝全梳理——可與多種技術（TOPCon，HJT)結合（TBC,HBC）

1、BC不是一種全新的電池技術。BackContact，金屬電極均以叉指狀排列在電池背面，為正面創造更多的吸光面積，提高電池片的整體光電轉換效率。

2、BC不是一種孤立的電池技術。TBC=TOPCon（隧穿氧化硅/摻雜多晶硅）+BC（全背面接觸）；HBC=HJT（非/微晶硅）+BC（全背面接觸），TBC/HBC的競爭實質上是TOPCon和HJT的進一步差異化競爭。

3、BC技術壁壘高，并非擁有TOPCon/HJT儲備即可隨時轉產BC電池。①BC電池的生產工序較長，尤以背電極制作較為繁瑣，需要經歷2~3道激光開槽工藝，對設備穩定性/工藝成熟水平要求較高，而激光開槽過程中造成的漏電問題是制約電池片生產良率的重要瓶頸；②由于背電極相互交叉，在焊帶設計/焊接工藝和封裝工藝也需要做相應調整。焊帶方面，扁平化、變薄變寬趨勢；膠膜方面，主流方案EPE+POE，膠膜厚度可隨焊帶超薄而下降；串焊機方面，焊接精度要求大幅提高，需要BC專用串焊機。

4、BC技術高度適配電鍍銅。當前金屬化方案中，電鍍銅、銀漿各具優勢，長期看，對于工藝復雜，人力、設備、材料成本高昂的BC電池而言，電鍍銅在成本、工藝匹配上表現出巨大潛力。

結構

BC基礎結構：

從上至下：SiNx/SiO2-n+Si（摻磷）-Si基底-p+（硼擴）/n++（磷擴）Si-SiO2/SiNx-金屬電極（叉指）

n+Si（摻磷）：利用場鈍化效應降低表面少子濃度，從而降低表面復合速率，同時還可以降低串聯電阻，提升電子傳輸能力。

p+Si（硼擴）：發射極能夠與N型硅基底形成p-n結，有效分流載流子。

n++Si（磷擴）：與n型硅形成高低結，增強載流子的分離能力，是IBC電池的核心技術。

SiO2/SiNx：背面，抑制IBC太陽電池的載流子復合；正面，減反層提高發電效率。

圖：IBC電池結構

來源：《叉指背接觸硅太陽能電池》，國金證券研究所

圖：叉指電極

來源：DSNewEnergy官網

HBC結構（HJT/BC）：

從上至下：減反層-本征非晶硅-Si基底-本征非晶硅-n/p型非晶硅-TCO-金屬電極

圖：HBC電池結構

來源：摩爾光伏

TBC結構（TOPCon/BC）：

從上至下：減反層-鈍化層-AlOx-n+Si（摻磷）-Si基底-隧穿氧化層-p+/n++摻雜多晶硅-鈍化層-減反層-金屬電極

圖：TBC電池結構

來源：光伏測試網

工藝

表：各BC技術工藝流程

來源：全球光伏

HPBC電池工藝流程

兩種P-IBC電池結構

工藝流程①：刻蝕掩膜 ? ?

工藝流程②：全激光

難點：N/P區圖形化

目的：在電池背面建立獨立的電子/空穴傳輸通道

工藝：激光開槽。激光1、激光2做圖形化，激光3用于金屬化前的SiNx開孔。

要求：激光能量均勻

圖：隆基HPBC全激光流程圖

來源：全球光伏

表：各BC技術效率、投資額

來源：東方日升

雙面率問題：BC電池由于電極都在背面，犧牲了一定的雙面率，但正面遮光面積增加3-4%帶來的效率增益足以抵消背面效率降低帶來的影響。從應用場景角度看，BC電池的單面特性及其適用于屋頂光伏，發電量可比TOPCon高2-3%（河南/河北光照條件下，來源：隆基中期業績交流會）。BC電池的雙面率仍有提升空間，當前BC電池主攻單面市場，在雙面性能表現出明顯優勢之前，暫不會參與雙面市場競爭。

封裝

IBC電極均在背面，無法用一根焊帶直線互聯。IBC組件的焊接工藝需要特殊的互聯焊帶進行連接。

互聯工藝的難點是絕緣問題：1、電池片本身做絕緣處理，但這種方法成本較高；2、利用絕緣膠膜在背接觸電池片焊接前進行絕緣處理，但會影響組件生產效率。

目前行業內提出的2個方案：

1、導電膠+柔性電路背板。

基于全新的金屬箔電路設計，每片電池片通過柔性的導電膠和金屬箔電路互聯從而自動形成完整的回路。

組件封裝結構：鋼化玻璃-EVA-電池片-絕緣層-導電背板-EVA-背板。

來源：日托光伏，國金證券研究所

來源：索比咨詢

2、涂錫銅帶焊接和普通背板。

a、使用特殊形狀焊帶（根據背面結構定制化設計），材料成本低，實現較簡單。

b、IBC電池串焊連接時，通常將完整的一整根焊帶裁切截斷后，連接相鄰兩個電池片的正極和負極。因而，傳統的焊帶用于IBC電池串焊時，存在多次的拖拽、拉伸和截斷操作，降低生產效率和產品良率。

b、焊接原理發生了變化，從雙面焊接變成單面焊接，單面焊接時，硅片易受熱彎曲，增加工藝難度。需要全新BC電池專用串焊機。

隆基焊帶方案：將具有導電段和絕緣段間隔交替分布的焊帶用于IBC電池片的串焊中，同一條焊帶的導電段同時焊接相鄰兩個IBC電池片中，一個電池片的正極區域、另一個電池片的負極區域。

焊帶形狀：圓形、矩形、三角形。

圖：隆基焊帶專利示意圖

來源：隆基專利CN219610448U

膠膜：原則上EVA、POE、EPE都可用。IBC組件正面無金屬柵線，外觀要求更高；背面線路焊接，耐腐蝕性要求高。Maxeon的IBC組件采用的是純POE膠膜的封裝路線。

*封裝IBC電池時，無需考慮焊帶對電池正面膠膜厚度的影響，POE膠膜雖然價格昂貴，但工藝上允許可以適度降低正面膠膜克重，利于組件降本。

金屬化

BC電池的重大區別在于：背面制備出呈叉指狀間隔排列的P區和N區，以及在其上面分別形成金屬化接觸和柵線。

因此金屬化的要求：

1、減反層開孔面積小。背面金屬接觸比例越小，復合電流就越小，開路電壓提高。

2、N和P的接觸孔區需要與各自的擴散區對準，否則會造成電池漏電失效。

圖：SiNx開孔

來源：《叉指背接觸硅太陽能電池》

銀漿在BC電池中的局限：

1、BC電池柵線均在背面，對光照遮擋要求低，且考慮到電極面積越大更利于電流輸出，一般柵線較高。這種情況下，銀漿耗量大、成本高，且目前沒有降本路線。

2、BC電池背面n區/p區面積大小不同且間隔排列，不同區域對應柵線寬度也不同，使用絲網印刷銀漿的方案，在網版設計上要做出重大調整。

3、BC電池電極均在同一面，意味著電子/空穴分離后將向同一方向運動、輸出，相比其他結構電池，同一方向運動難免存在更嚴重復合問題，也就對金屬端的導電能力提出了更高要求。銀漿并非純銀材料，大量的有機物、添加劑等使其導電能力不如純銅。

4、銀鋁漿存在高度差，增加焊接難度。

銅電鍍更為適配：

1、BC電池背面叉指狀的P區和N區在制作過程需要多次的掩膜和光刻技術，且之間的gap區域需非常精準，與銅電鍍精細的掩膜光刻工藝適配，可以同時降低金屬化環節的設備投資成本。

2、光刻工藝下，銅柵線線寬靈活可調且更加精細，易找到電流輸出與接觸面積的最佳平衡點。

3、銅價格低廉，銅柵線材料成本低。

4、純銅柵線相比銀漿導電性更好。

圖：IBC電池銅電鍍工藝

來源：《Directcontactplating-InlineplatingsolutionforZEBRAIBCbylocalcontacting》

HPBC電池技術

受制于光伏電池的快速發展，行業中迫切需求高效率、高發電性能的產品以實現光伏電站的投資收益預期，實現光伏發電的經濟性，最終實現30·60碳達峰碳中和的目標。

為此隆基研發部門經過近2年的研究，開發了全新的HPBC電池技術，該電池技術結合了行業中兩種先進的電池技術TOPCon和IBC技術，首先電池通過氧化硅和重摻雜的多晶硅層實現了電池表面高質量的鈍化和電流傳輸，減少了光照產生的載流子的復合，提升了組件的效率和電壓，另外通過結合IBC的電池工藝，將電池所有負責收集傳輸載流子的金屬柵線全部移到組件背面，用于接收光線的電池正面完全沒有柵線遮擋，使得入射到電池的光線被充分吸收，提升了電池的光線利用率，從而使得HPBC電池的光電轉換效率得到大幅的提升，達25%。

圖1HPBC電池結構圖

圖2HPBC電池與PERC電池外觀對比

HPBC組件

隆基基于分布式和地面電站不用的應用場景，推出了基于主流M10（182mm）硅片（2022年上半年M10組件出貨占比達55%左右）的兩個版型的HPBC組件：54型和72型，其中54型和72型單面組件應用于分布式市場，72型單、雙面組件面向集中式光伏電站。并且兩個版型的組件尺寸均采用行業中M10標準化的組件尺寸，72型組件尺寸為2278*1134mm，54型組件尺寸為1722*1134mm，組件尺寸的標準化實現組件設備和供應物料標準化，以及在電站端支架等配套設備的標準化，有利于降低非標準化帶來的成本上升。

圖3HPBC組件設計、版型及應用場景

表1為隆基HPBC組件在2022年底產出的組件功率、效率等信息，可以看到，72型單面組件年底量產功率可實現575W，組件效率達22.3%，相比目前M10PERC組件當前主流功率550W有25W的功率提升，組件效率提升1%的絕對值。

對于光伏組件發電性能會隨著組件工作溫度的升高下降的現象，也可以通過選用隆基HPBC組件得到有效改善。得益于HPBC電池的高轉換效率和高的開路電壓，隆基新品HPBC組件具備更優的功率溫度系數-0.29%/℃，相比PERC的-0.34%/℃有大幅提升，以組件工作溫度為65℃為例，隆基HPBC組件較PERC的發電增益達2%。

圖4HPBC組件功率路線圖

并且由于HPBC電池柵線均在背面，組件內電池片間連接均通過背面實現，避免了常規PERC組件中電池正/背面柵線互聯的現象，基于全背面的高可靠互聯技術，隆基HPBC組件的功率質保全面升級，其首年衰減僅1.5%，線性衰減僅0.4%/年，相比PERC組件首年2%、線性0.45%有大幅提升，僅功率質保的提升，HPBC組件相比PERC組件在25年全生命周期的發電量增益可達2%以上。

圖5HPBC組件功率路線圖

基于未來HPBC電池效率的持續提升，未來隆基HPBC組件功率將會以每年5W穩步提升，到2024年下半年72型單面、雙面組件功率分別可達585W和580W。

圖6HPBC組件功率路線圖

目前隆基HPBC組件已通過各項IEC認證及加嚴測試，在TC600（溫度循環測試）、DH2000（濕熱2000小時）、PID及在綜合測試序列中隆基HPBC組件均呈現了極低的功率衰減。

圖7HPBC組件功可靠性測試

HPBC組件價值

基于上述HPBC組件的上述特性，HPBC組件的應用可以降低客戶系統投資成本、運維成本，降低光伏發電LCOE成本，提升客戶的收益率：

①得益與HPBC組件的高效率，可以帶來電站系統成本的降低，以PERC550W和HPBC575W組件電站建設成本對比為例，隆基HPBC組件可以帶來4.7分/W的光伏場區成本降低，其中主要的成本下降包括組件支架、基礎、線纜、土地、安裝等。

IBC電池無非就是把PN結放到了背面，不能脫離開半導體的基本的物理規律，所以TopCon IBC的理論效率，跟現在的TopCon的理論效率是一致的。異質結IBC的效率跟現在的異質結也是一致的。28.7，28.8這樣的一個范疇。

IBC電池是1977年美國斯坦福大學的幾個教授他們發明的，然后進行產業化；2014年日本的Sharp 公司提出PN結全部換成HJT，形成了 HBC這樣的突破，2016年日本的Kaneka在這個基礎上的話，做出了一個26.33的大面積的這樣的一個效率，后來日本人在Kaneka的基礎上的話，又花了一年的時間，獲得26.7的這樣的效率。

無論是常規的IBC還是到異質結的IBC，效率的話得到了一個大幅度的提升，由原來的25.2得到了26.7的效率，但是的話就是萬變不離其宗。異質結IBC它也是第一個對工藝的要求極高，這個的話也是一個半導體級別的，而且是不會低的。第二個的話就是圖形化技術是最大的障礙，做下來的話，至少有3道到4道圖形化的技術，圖形化的技術的話要用到光刻的技術，光刻的技術的話也可以用到其各種各樣的曝光。第三個的話就是電池的良率比較低，無論是tbc還是HBC，特別依賴于濕法。另外一個就是表面的色差是比較明顯的，所以說電池的良率會比較低。第四個的話設備投資昂貴，異質結電池本身就貴，你在異質結基礎上疊加了IBC不就更貴了嗎？或者是TopCon電池的生產線都比perc要貴，你在這個上面疊加了IBC，它也不更貴嗎？所以設備投資是昂貴的。
還有一個輔材的昂貴，因為它用到了圖形化，用到了圖形化的膜，包括干膜濕膜，還要用到了各種各樣的添加劑，所以說的話它的輔材比較昂貴。
所以說N型IBC和HBC電池的大規模的產業化，成本是最大的因素，成本因素只有上市的輔材設備投資良率等等所造成的，它是一個綜合性的這樣概念。

XBC電池反饋

1、BC（backcontact）意值背接觸電池，將正面的金屬柵線放到電池背面減少陽光遮擋而提高轉換效率。BC電池在70年代就提出，其優勢是轉化效率高，短路電流大、填充因子高，并且比較美觀，但缺點是制造流程太復雜、成本比較高。

2、BC類電池包括IBC、TBC、HBC、HPBC等，經典的IBC電池已經有上量的公司，美國SunPower是先行者，有長期的技術和較全面的專利儲備，其Maxeon品牌產能已有幾個GW，由于美國關稅保護，其在美國市占率比較高，近幾年排產期一直長達1-2年。

3、BC與TOPCon與HJT不是排他性的，BC大家庭的另外幾個分支，如TOPCon與IBC結合的TBC路線，HJT與IBC結合的HBC，目前TBC與HBC基本都是N型產品；隆基HPBC是P型產品。TBC、HBC的轉化效率要高于IBC，業內反饋，頭部的TOPCon公司，已在儲備TBC產品，中試的182-72片TBC組件功率可能達600-610多W。

4、BC電池很可能是未來方向之一，由于效率高、美觀但成本高，如果未來成本下降，在屋頂市場是很好的方案。除了隆基2021開始產業化的HPBC產品，據了解，中國公司針對屋頂方案的TBC產品，一年后可能就會批量走向海外市場。

5、BC電池制成流程很復雜，成本高，未來還需要解決系列問題，包括制備流程長，成本與一致性問題，需要減少表面復合，硅片勺子壽命要求更高等。關于導電漿料問題，之前行業交流反饋，電鍍距離應用還比較遠，部分現行方案的銀耗比PERC要高幾倍。

XBC各大公司去做主要是實現差異化的競爭。但是從目前的這樣的一個實際情況來看，分布式高端市場海外市場還是有些優勢，但是國內的整體優勢的話并不突出的。第二個是XBC的銷售規模有限，單憑某一家公司很難實現跨規模的放量生產，這個里面包括成本良率和效率。就是發現光伏技術有這么一個特點，如果這個技術只有一家去做，太危險了。

現在圖形化的技術，圖形化的設備，圖形化的材料的話，相對來說成本比較高。如果光憑幾家公司上幾個GW或者是幾十個GW現在都不是一回事兒。第三個從性價比和規模的角度來說，從科學的數據來看，未來還是TopCon和異質結的天下。如果XBC的效率的檔次和TopCon的效率檔次拉不開的話，這個XBC的空間是有限的。

如果異質結能做到25.3%，你XBC要做到多少呢？你得往26.3%以上或者26%以上，不往上這個數據上做的話，它的成本是非常高的。這種電池主要是為了實現差異化的機制，因為你現在可選擇的東西非常少，要么就鈣鈦礦，知道鈣鈦礦就是忽悠，騙子，從我們的角度。資本界怎么看不管，這個就把它排除在外了。剩下的perc是過時了的。現在只有TopCon和異質結，剩下一個XBC還有鈣鈦礦疊層。但是鈣鈦礦疊層還屬于基礎研究，成本更高，所以說現在能拿得出手的也就是這三個。

審核編輯：湯梓紅