东方日升——范式颠覆者的异质结时代

如果说从PERC到TOPCon，只是在一种范式内实现“量”的变化，那异质结电池技术，包括未来和钙钛矿的进一步结合，则正在打破现有的光电转化范式牢笼，开创出一个全新的“异质结时代”。

科技爆炸为人类能源革命创造了无限可能。从理论到现实，往往需要很长时间，就像在爱因斯坦在提出一百多年后，人类才捕获引力波。

电池技术的进步仿佛一直都很缓慢。

能量密度提升所遭遇的难题，体现在太阳能电池的转化效率上仿佛也类似。在这个科技大爆炸的时代，光伏电池和组件的转化效率，就像被三体人的“质子”锁死了一样，落入一种“范式牢笼”——在同一范式内，事物很难获得有效突破，任何“量”的积累几乎都不可能引发质变。

范式理论，由美国著名科学与哲学家托马斯·库恩在《科学革命的结构》一书中提出，从1962年至今，已经过去整整60年。范式牢笼的例子有很多，比如最早的电子管计算机，不论你如何增加设备、改进技术，都难以改变体积大、耗电多、价格昂贵、运算速度慢和可靠性低这些特点——一切，就好像被关进了一间不能突破的牢笼一样。

如果说从PERC到TOPCon，还是在一种范式内实现“量”的变化，那异质结电池技术，包括未来和钙钛矿的进一步结合，则正在打破现有的光电转化范式牢笼，开创出一个全新的“异质结时代”。东方日升，正努力成为太阳能电池转化效率“范式牢笼”的破局者与颠覆者。

就像永祥法成就了通威的全球多晶硅与电池片双龙头、金刚线技术成就了隆基在全球的硅片与组件双龙头一样，即使传统制造业如光伏行业者，亦有后发者通过技术，实现颠覆性创新的可能。

当下，众多主力光伏组件企业屈从于财务成本压力，纷纷通过改造传统产能扩建TOPcon项目。东方日升早在2019年12月，就实现了异质结电池和组件的量产，并在2020年和2021年蝉联异质结出货量冠军。在即将到来的这个异质结时代，这种超前布局，正转化为企业的差异化竞争力。

01异质结的前世今生

电池技术迭代本质是降本提效，效率高、成本低是唯一的发展方向。

最近两年，太阳能电池技术进入剧烈迭代时期，P型（PERC）电池转化率接近理论极限，其产品生命周期已经接近完全期，新技术的N型电池的技术路线有TOPCon、异质结、IBC等。

根据中国光伏行业协会相关数据，从2014年至2021年，我国相关机构或企业的晶硅电池实验室效率破纪录42次，仅在2021年破纪录就有11次。从技术上看，PERC、TOPCon、异质结、IBC等高效晶硅电池生产技术上先后取得突破，半片、双面、叠瓦、多主栅、大尺寸等相关技术也相继成熟并逐渐被应用。

异质结电池，是由两种不同的半导体材料构成。

异质结电池，即非晶硅薄膜异质结电池，是在晶体硅上沉积非晶硅薄膜。它综合了晶体硅电池与薄膜电池的优势，集合了效率高、低光衰、温度系数低、弱光响应高等诸多优势，技术具有颠覆性。

异质结电池结构与TOPCon电池结构

异质结虽然代表着光伏产业最新的技术发展趋势，但异质结电池技术诞生至今已有30余年。

资料显示，异质结电池最早由日本三洋公司于1990年成功开发，并且将HIT申请为注册商标。而后，异质结电池便出现了HJT、HDT、SHJ等诸多名称。

2015年，对于异质结的发展而言，是真正开始起步的一年。这一年，三洋公司的HIT专利保护期结束，技术壁垒彻底消除。异质结在专利解禁之后，在光伏行业迅速掀起一轮“异质结热”，从头部企业到中小企业，从民企到国企：东方日升、通威股份、保利协鑫、钧石能源、阿特斯、爱康科技等纷纷入场。

这样看来，一些企业的专利技术壁垒有时真是一把双刃剑，至少对于三洋公司而言，这样的专利封锁不但没有捞到什么好处，同时阻碍了行业的发展。

浙商证券：经历芽期、实验室、初步商业化和产业化阶段，2022年异制结正迎来爆发

根据集邦咨询数据，截至2021年末，全球异质结在建及待建产能约142GW，近期异质结电池项目密集落地，异质结年底产能预计将突破10GW。

东方日升在异质结领域深耕多年，是最早布局异质结产线的公司之一。今年3月，东方日升将210技术与异质结技术融合，推出新产品伏曦700Wp+组件，在行业内掀起6.0向7.0时代迈进的新话题。

02转化率之辩

每年在德国慕尼黑举行的国际太阳能光伏展，是全球最具影响力的三大光伏展之一，被称为“光伏技术和市场的风向标“。在今年展会上，东方日升的RSM132-8-710BHDG异质结组件，成为所有参展的N型新品中功率最高的一款。

资料来自TCL中环

这一两年来，TOPCon与HJT的争论从来没有停止过。

TOPCon的拥趸们先是说TOPCon在实验室的转换效率比异质结的天花板更高；后又指责异质结的成本不可能降下来。当然，事实胜于雄辩，在科学面前，真相只有一个，与声量无关。

此前，HJT的电池转化效率世界纪录一直由一家叫做Kaneka的日本企业保持，26.63%。在整整一个月前的今天、11月19日，隆基绿能成为转化效率争论的实证者与终结者：隆基硅异质结（HJT）电池转换效率达到26.81%，这也是人类掌握的硅基太阳能电池转化效率的最高纪录——不分技术路线。就在上周，隆基的量产P型HJT电池又创新的世界纪录：26.58%。

毫无疑问，始终认为“TOPCon是一个过渡性的技术路线”的隆基已全面拥抱HJT。

也正因为越来越多企业的加入，东方日升在HJT上的坚守“吾道不孤”。在未来，异质结电池作为平台型技术，将通过与IBC、钙钛矿等技术叠加组，转换效率极限值将进一步打开。

东方日升异质结光伏组件，在2021不到一年时间中，连续三次刷新世界纪录，最高功率可达721.016W。

03HJT到底贵不贵？

除转化率以外，异质结的投资与生产成本，曾经是摆在新入局者们面前的一道难题。即便在两年前的2020年，异质结的投资与生产成本，也曾经一度高不可攀。

在当时，1GW的单晶PERC电池投资在3亿元左右；而1GW的异质结电池产能投资要10亿元。这些历史，往往也成为众多选择了TOPCon技术路线的企业们在营销推广、融资路演时的噱头——虽然异质结投资成本的直线下降，已经人尽皆知。

目前，PERC的投资成本已经降到了每GW1.2亿，TOPCon的投资成本少于2亿，HJT最新的投资成本也已经降到3个亿。

技术性原理可能过于专业，看图则更容易理解PERC、TOPCon、异质结之间的区别。异质结为低温工艺，在硅片成本（利于薄片化和减少热损伤）和非硅成本（燃料能源节约）上均更优。同时，异质结只需要4道工艺，相比PERC（8 道工艺）和 TOPCon（9-12道工艺），未来生产成本将会更低。

更重要的是，异质结电池的光致衰减更低。

光伏产业真正大提速就是最近一两年的事，光伏组件的使用寿命是25-30年，未来衰减情况如何有待验证。研究表明，HJT电池10年的衰减率小于3%，25 年发电量下降仅为8%，衰减速度远低于PERC及TOPCon电池。关于HJT的发电增益能力，后面专门介绍。

东方日升研发人员认为，TOPCon只是一个延伸性的产品，它和单晶PERC系列是一脉相承的。异质结则是一种完全不同的技术路线。目前来看，异质结在成本以及低碳方面具备一定的优势，而薄片化程度则可更进一步提升。研究机构测算，与PERC相比，HJT潜力巨大，在25年的全生命周期中，综合发电量要比PERC至少要高出5%-10%左右。

然而，HJT的发展并非一帆风顺，就类似于新能源车的发展路径一样，伴随着质疑一起成长，这些质疑中既有针对技术、成本、安全、性价比方面的，有的质疑也掺杂商业利益。

在当下，电池和组件企业选择TOPCon的远比选择异质结技术路线的要多，并不是TOPCon有多先进，而是一种不得已的现实选择：

就像投资芯片或显示面板，投资大、高折旧率是光伏电池和组件行业的重要特征。TOPCon 电池和PERC电池的技术和产线设备兼容性极高。从设备角度来看，大部分的TOPCon 产线可以从 PERC 产线升级得来：

TOPCon和PERC产线均为高温工艺，且TOPCon技术最大程度保留和利用了现有传统P型电池设备制程，主要新增的设备包括：多晶硅/非多晶硅沉积的LPCVD/PECVD/PVD 设备、硼扩散设备等，每GW的改造成本约为5000万。以PERC每GW产能的建设成本1.2亿来计算，每GW的TOPCon的投资及改造成本约在1.7亿，新建成本则在2亿左右。

根据工信部统计，今年1-8月，我国太阳能电池产量为183GW。目前已建成的电池片产能中，PERC占比超过80%。如果让电池企业把这些刚建成没有一两年的设备全部淘汰掉，显然并不现实。

在笔者看来，正如李振国所说TOPCon只是过渡性技术路线，PERC、TOPCon、HJT，三者之间的发展规律，就像是从传统的燃油车到油电混合，再到纯电车，是一个事物的发展过程。

风物长宜放眼量，市场本身就是优胜劣汰，只有效率更高、成本更低、工艺更简单者得天下。你总不能说，有一款产品，它的生产流程更简单（只需四步）、生产成本更低（硅片和非硅成本）、性价比更高（全生命周期发电增益），它却没有未来。

04发电量才是金标准

HJT/PERC/TOPCon25年生命周期全球发电量增益比较

研究机构针对全球典型的21个国家和地区，在不同气候环境下，测算了在25年电站生命周期内三种不同技术产品的发电量，并对比生成上述全球发电量增益地图。

如图所示，从全球整体来看，HJT技术产品表现出更高的发电量增益，比PERC高4.37%-6.54%，比TOPCon高1.25%-3.33%。特别是在高温地区（如中东、澳洲和美国南部等），其发电量表现更为突出，和PERC相比有6%+的增益，和TOPCon相比有3%+的增益。

这些差异主要是因为，相较于PERC和TOPCon来说，HJT组件在温度系数方面更稳定、双面率更高以及功率保持率更高。

相比于PERC电池的-0.34%以及TOPCon电池的-0.30%的功率温度系数，HJT组件具有更稳定的功率温度系数-0.24%/℃。这意味着在组件工作时，随着工作温度的升高，相对PERC电池组件和TOPCon电池组件，异质结电池组件的功率衰减量更小，在热带这种效应更为明显：

• 在60℃工作温度下，HJT组件相对功率比TOPCon电池组件高出2.8%, 比PERC电池产品高出3.5%；

• 在65℃工作温度下，HJT组件相对功率比TOPCon电池组件高出3.2%，比PERC电池产品高出4%。

另外，HJT电池是天然的对称结构，天生就是一款双面电池，是目前双面率最高的电池技术。在同类应用场景下，双面率越高，背面发电增益越大。HJT组件的双面率在85%左右，比PERC电池组件高出15%左右，比TOPCon电池组件也要高5%。

PERC/TOPCon/HJT电池组件双面率

此外，三种组件的功率保持率也有较大差异。

根据目前行业通用的三种不同电池技术的组件功率衰减曲线，可以很清晰的看到，到第25年年底，在产品功率保持率方面，HJT组件为92%，PERC组件为87.2%，TOPCon组件为89.4%。这就意味着在电站的整个生命周期里，异质结产品的功率保持率是目前最理想的。

三种技术路线光伏组件25年质保期内的功率保持率

东方日升在其半年报中披露，公司目前已构建起具备全球竞争力的研发体系，全面掌握转换效率高达25.5%的高效异质结电池量产技术，包括：

• 通过开发异质结电池制造的等离子预清洗技术，降低硅片清洗等待时间的限制；
• 在中试线验证兼容超大和超薄的异质结电池“前切半”技术；
• 新型智能导线技术以及胶膜封装工艺，将银浆耗量到100mg以下等等。

作为全球首家量产和出货量最大的异质结企业，东方日升正在迎来属于自己的异质结时代。

相关机构报告（2021年7月）

后记

一花独放不是春，百花齐放春满园。

和其它行业存在的恶性竞争不同，赶碳号看到，光伏企业间的技术竞争始终在推动行业发展与进步。其结果往往是，更高的转化效率，更低的资源消耗，以及中国光伏企业更强的全球竞争力。这种竞争，深刻体现了高质量发展的应有之义，多多益善。

END