在全球“碳達峰”和“碳中和”大趨勢背景下，光伏產(chǎn)業(yè)迎來(lái)空前繁榮發(fā)展期。主流晶硅光伏已在全球絕大部分地區實(shí)現了發(fā)電側平價(jià)上網(wǎng)，光伏度電成本仍需要進(jìn)一步降低到0.05-0.15元/kWh區間內，在儲能的配合下，真正成為主力電力能源，光伏發(fā)電滲透率從3%提升至30%以上。在光伏平價(jià)時(shí)代，光伏轉換效率的提升，顯得尤為重要。一是因為高電價(jià)地區的土地和屋頂資源逐漸變得稀缺，二是因為光伏轉換效率提升，可攤薄建設光伏電站的非組件成本，及提升單位面積發(fā)電量，進(jìn)而降低光伏度電成本。

業(yè)界異常關(guān)注PERC電池之后的下一代晶硅電池主流技術(shù)，到底TOPCon、HJT和IBC等哪一種技術(shù)路線(xiàn)會(huì )勝出。按照晶硅電池轉換效率每年進(jìn)步0.5個(gè)百分點(diǎn)的規律，到2030年晶硅電池轉換效率將達到27.5%產(chǎn)業(yè)化極限，接近單結晶硅電池29.43%理論極限，從而進(jìn)入到晶硅疊層電池發(fā)展時(shí)代。不像理論效率只有24.5%的PERC電池，TOPCon、HJT和IBC三種N型技術(shù)路線(xiàn)都擁有非常高的效率天花板。業(yè)界認為，要勝出PERC電池，只需滿(mǎn)足：1）比PERC路線(xiàn)更低的度電成本（LCOE）；2）開(kāi)創(chuàng )新的大應用市場(chǎng)。

目前業(yè)界的眼光，主要聚焦在TOPCon和HJT這兩種鈍化接觸技術(shù)路線(xiàn)。高效晶硅電池技術(shù)演進(jìn)的邏輯是，用更低成本的規?；に囀侄?，減少電池載流子的復合，從而提高開(kāi)路電壓和轉換效率。PERC電池勝出BSF鋁背場(chǎng)電池，關(guān)鍵在于在電池背面實(shí)行更好的鈍化技術(shù)，增強光線(xiàn)的內背反射，降低了背面復合。從實(shí)驗室和產(chǎn)業(yè)化結果來(lái)看，TOPCon和HJT電池的鈍化接觸技術(shù)，能大幅減少金屬電極和電池的接觸復合，從而實(shí)現比PERC電池更高的轉換效率。在量產(chǎn)成本上，能兼容PERC生產(chǎn)線(xiàn)的TOPCon電池工藝比HJT領(lǐng)先一步。

而IBC（Interdigitated Back Contact，交叉指式背接觸）電池技術(shù)，作為歷史最悠久的晶硅電池技術(shù)，師出名門(mén)，自成體系，長(cháng)期霸占晶硅電池轉換效率紀錄榜榜首，卻一直受限于較高的量產(chǎn)成本，發(fā)展較為曲折。IBC電池與其他晶硅電池最大的不同是，其發(fā)射極、表面場(chǎng)和金屬電極都做在電池背面，并交叉指式分布，電池正表面無(wú)任何柵線(xiàn)遮擋，吸光面積最大。

IBC電池技術(shù)能持續發(fā)展幾十年，并越來(lái)越受關(guān)注，除了擁有最高轉換效率潛力的電池結構外，在于它能兼容并蓄，不斷吸收其他晶硅技術(shù)路線(xiàn)的工藝優(yōu)點(diǎn)和鈍化技術(shù)，來(lái)不斷提升轉換效率。IBC吸收了PERC技術(shù)發(fā)展階段的優(yōu)點(diǎn)，轉換效率提升到24%-25%；吸收TOPCon鈍化接觸技術(shù)，演變成POLO-IBC電池或TBC電池，轉換效率能到25%-26%；吸收HJT的非晶硅鈍化技術(shù)，演變成HBC電池，轉換效率能到26%-27%。

IBC電池，除了“比PERC路線(xiàn)更低的度電成本（LCOE）”的發(fā)展潛力外，還擁有“開(kāi)創(chuàng )新的大應用市場(chǎng)”的巨大潛力，因為IBC電池表面純黑美觀(guān)，輕薄化后比其他光伏電池更適合應用在蓬勃發(fā)展的光伏建筑（BIPV）市場(chǎng)、電子消費市場(chǎng)、軍工市場(chǎng)和航天航空市場(chǎng)。

本文梳理IBC電池演進(jìn)到HBC電池的發(fā)展脈絡(luò )，試圖回答：

（1）IBC電池是否有機會(huì )成為新一代主流晶硅電池

（2）轉換效率最高的HBC電池，量產(chǎn)工藝難點(diǎn)在哪里

（3）HBC電池技術(shù)滿(mǎn)足什么條件，才具備商業(yè)價(jià)值

（4）是否存在比PERC更低成本的HBC電池量產(chǎn)工藝

1、SunPower公司IBC電池發(fā)展歷程

談及IBC電池，SunPower是繞不過(guò)去的一座豐碑。SunPower已成立36年，累計出貨35億片IBC電池片（超過(guò)10GW），擁有1000多個(gè)晶硅電池專(zhuān)利。

1975年，Schwartz和Lammert首提背接觸式光伏電池概念；1984年，斯坦福教授Swanson研發(fā)了IBC類(lèi)似的點(diǎn)接觸（Point Contact Cell，PCC）太陽(yáng)電池，在聚光系統下轉換效率19.7％；1985年Swanson教授創(chuàng )立SunPower，研發(fā)IBC電池。1993年，SunPower全背接觸電池幫助本田贏(yíng)得澳洲太陽(yáng)能汽車(chē)挑戰賽冠軍。2004年，SunPower菲律賓工廠(chǎng)（25MW產(chǎn)能）規模量產(chǎn)第一代IBC電池（見(jiàn)下圖），轉換效率最高21.5%，組件價(jià)格5-6美金/瓦。同時(shí)期，無(wú)錫尚德（Suntech）拉開(kāi)了中國低成本晶硅電池的規模量產(chǎn)序幕，尚德晶硅組件效率約13%，出廠(chǎng)價(jià)格2.8美金/瓦，還有20%毛利率。

SunPower第一代IBC電池

SunPower第一代IBC電池基本奠定了IBC電池技術(shù)路線(xiàn)的電池結構和工藝框架：

（1） 電池前表面陷光絨面，無(wú)柵線(xiàn)遮擋，避免了金屬電極遮光損失，最大化吸收入射光子，實(shí)現良好短路電流；

（2） 電池背面制備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(xiàn)；由于消除了前表面發(fā)射極，前表面復合損失減少；

（3） 前表面遠離背面p-n結，為了抑制前表面復合，需要更好的前表面鈍化方案；同時(shí)需要具有長(cháng)擴散長(cháng)度的高質(zhì)量硅片（如N型硅片），以降低少數載流子在到達背結之前的復合；

（4） 采用鈍化接觸或減少接觸面積，大幅減少背面p+區和n+區與金屬電極的接觸復合損失；

（5） 增加前表面場(chǎng)FSF，利用場(chǎng)鈍化效應降低表面少子濃度，降低表面復合速率的同時(shí)還可以降低串聯(lián)電阻，提升電子傳輸能力。

自推出一代IBC電池后，SunPower不斷往兩個(gè)方向升級IBC電池技術(shù)：1）更簡(jiǎn)化的制程，及更低成本工藝；2）更好的鈍化技術(shù)。其IBC電池技術(shù)升級歷程見(jiàn)下表：

SunPower公司IBC電池發(fā)展歷程

2、IBC電池技術(shù)及量產(chǎn)工藝演進(jìn)

IBC電池超高的轉換效率表現，吸引了大批的研究機構和太陽(yáng)能企業(yè)，從新電池結構、新鈍化技術(shù)、摻雜技術(shù)、金屬化工藝和封裝工藝等方面，作出了大量的實(shí)驗室研究成果和量產(chǎn)探索成果。IBC電池量產(chǎn)工藝的關(guān)鍵問(wèn)題，是如何低成本的在電池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(xiàn)。SunPower及后來(lái)者，曾嘗試過(guò)掩模光刻、離子注入、爐管擴散、CVD原位摻雜、激光摻雜等不同的設備和工藝，來(lái)制備IBC電池背面P區和N區。

隨著(zhù)設備成本的下降和工藝的成熟，IBC電池慢慢形成了三大工藝路線(xiàn)：1）以SunPower為代表的經(jīng)典IBC電池工藝；2）以ISFH為代表的POLO-IBC電池工藝；由于POLO-IBC工藝復雜，業(yè)內更看好低成本的同源技術(shù)TBC電池工藝（TOPCon-IBC）；3）以Kaneka為代表的HBC電池工藝（IBC-SHJ）。見(jiàn)下圖：

IBC電池轉換效率的進(jìn)化

（1）經(jīng)典IBC電池工藝特點(diǎn)：

• 掩模和爐管擴散制備背面PN區

• P區N區隔離，分別跟金屬電極接觸

• 單面絲網(wǎng)印刷，無(wú)主柵或多主柵

• 兼容部分PERC工序

• 高溫制程，設備及工藝成熟、成本低

• 量產(chǎn)轉換效率23.5%-24.5%

  
  

由于主流PERC電池轉換效率已到23%，TOPCon電池和HJT電池也能輕松達到24.5%轉換效率，經(jīng)典IBC電池獲取的效率溢價(jià)，難以覆蓋增加的成本，該工藝路線(xiàn)慢慢變得沒(méi)有競爭力，業(yè)內已將目光投向更有前景的TBC電池和HBC電池技術(shù)。

（2）TBC電池工藝特點(diǎn)：

• 掩模和爐管擴散制備背面PN區，或掩模和CVD原位摻雜制備背面PN區

• PN區與基區之間沉積一層超薄隧穿氧化層

• P區N區隔離，分別跟金屬電極接觸

• 單面絲網(wǎng)印刷，無(wú)主柵或多主柵

• 兼容部分TOPCon工序

• 高溫制程，工藝接近成熟、成本低

• 量產(chǎn)轉換效率24.5%-25.5%

由于TOPCon電池工藝已成熟，吸收了TOPCon電池關(guān)鍵技術(shù)工藝的TBC電池，成為了性?xún)r(jià)比最高的IBC電池工藝路線(xiàn)。SunPower和國內嘗試量產(chǎn)IBC電池的企業(yè)，紛紛向該技術(shù)路線(xiàn)轉型。

（3）HBC電池工藝特點(diǎn)：

• 掩模和CVD原位摻雜制備背面PN區

• 電池正面沉積本征非晶硅鈍化層

• PN區與基區之間沉積本征非晶硅鈍化層

• PN區與金屬電極之間沉積TCO層

• 單面絲網(wǎng)印刷，無(wú)主柵或多主柵

• 兼容HJT設備和工藝

• 低溫制程，工藝接近成熟、成本高

• 量產(chǎn)轉換效率25%-26.5%

吸收了非晶硅鈍化技術(shù)的HBC電池，開(kāi)路電壓高達740mV，轉換效率最高達到26.63%，成為新一代最有發(fā)展潛力的晶硅電池工藝路線(xiàn)。

3、IBC電池成本及市場(chǎng)潛力

從整個(gè)光伏電池市場(chǎng)來(lái)看，目前IBC電池仍然處于曲高和寡的狀態(tài)?？聪卤恚?/span>

表晶硅光伏電池不同工藝路線(xiàn)的發(fā)展情況

制表：普樂(lè )科技（POPSOLAR）

從設備成熟度、N型工藝發(fā)展趨勢和終端市場(chǎng)變化來(lái)看，IBC電池將迎來(lái)重大發(fā)展機遇：

(1) 制備TOPCon電池的關(guān)鍵設備LPCVD（或PECVD），已經(jīng)成熟，推動(dòng)TOPCon電池整套量產(chǎn)工藝成熟的同時(shí)，帶動(dòng)了TBC電池工藝的成熟。TOPCon電池正表面存在較高的金屬接觸復合，TBC電池不存在該問(wèn)題，從而擁有比TOPCon電池更高的轉換效率。

(2) HJT電池全套工藝設備，特別是板式PECVD設備，已接近成熟，將帶動(dòng)HBC電池工藝的成熟。HBC電池，能避開(kāi)HJT電池前表面的金屬電極光學(xué)遮擋和高電阻帶來(lái)的效率損失，從而擁有比HJT電池更高的轉換效率。

(3) 效率更高的TBC/HBC電池，只需背面印刷銀漿，銀漿耗量比TOPCon/HJT電池低；且背面銀漿不必考慮柵線(xiàn)遮擋問(wèn)題，可適當加寬柵線(xiàn)，從而降低串聯(lián)電阻，提高FF。比TOPCon/HJT電池更低的銀漿成本，給TBC/HBC電池工藝帶來(lái)充分的技術(shù)迭代空間和降本空間。

(4) 按照晶硅電池每年提高0.5個(gè)百分點(diǎn)轉換效率的進(jìn)步速度，在3-4年左右時(shí)間，晶硅電池平均量產(chǎn)效率將達到25%，效率更高的TBC/HBC電池，迎來(lái)大規模發(fā)展階段。

(5) 平價(jià)時(shí)代，異常注重單位發(fā)電功率的分布式屋頂、電動(dòng)大巴、太陽(yáng)能無(wú)人飛機、消費電子、軍工和航天航空等高端光伏應用市場(chǎng)，更青睞于更加美觀(guān)、單面發(fā)電但效率更高的IBC電池。

(6) 設備和工藝的成熟，使得量產(chǎn)IBC電池的非硅成本，只要低于0.3元/瓦，以TBC/HBC工藝為主要發(fā)展方向的IBC電池將蓬勃發(fā)展，有望成為新一代主流光伏電池。

1、HBC轉換效率表現

2014-2015年是BSF鋁背場(chǎng)電池發(fā)展到效率天花板的技術(shù)拐點(diǎn)期，當時(shí)轉換效率22%以上的晶硅電池技術(shù)有：IBC電池、HJT電池和PERx（PERL/PERT/PERC）家族電池。結果，在BSF電池生產(chǎn)工藝上，只需增加背面氧化鋁鍍膜和激光開(kāi)槽兩道工序就完成升級的PERC電池，依靠良好的工藝兼容性和較低的設備投入，迅速成為新一代主流晶硅電池技術(shù)。

而同期IBC電池，在HJT電池技術(shù)的加持下，成為太陽(yáng)能電池領(lǐng)域新的創(chuàng )新熱點(diǎn)。2014年，受夏普研究成果啟發(fā)，松下在其HIT（即HJT）電池基礎上，結合了IBC電池結構，研發(fā)出了轉換效率25.6%的HBC電池，刷新了世界紀錄。

HBC電池結構

HBC電池具有最高轉換效率的發(fā)展潛力，迅速吸引了大批研發(fā)機構和企業(yè)的研究，成為最熱門(mén)的技術(shù)路線(xiàn)之一。見(jiàn)下表。

制表：普樂(lè )科技（POPSOLAR）

2017年，Kaneka將HBC電池世界紀錄，刷新到了26.63%。這也是迄今為止晶硅太陽(yáng)能電池研發(fā)效率的最高水平。見(jiàn)下圖及下表：

HBC電池轉換效率世界記錄表

HBC電池，即異質(zhì)結背接觸晶硅電池，高轉換效率的主要原因：

（1）高Voc。HBC電池采用氫化非晶硅(a-Si:H)作為雙面鈍化層,在背面形成局部a-Si/c-Si異質(zhì)結結構，基于高質(zhì)量的非晶硅鈍化，獲得高Voc。充分吸收了HJT電池非晶硅鈍化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。

（2）高Jsc。HBC電池采用了IBC電池結構，前表面無(wú)遮光損失和減少了電阻損失，從而擁有較高的Jsc。充分吸收了IBC電池結構的優(yōu)點(diǎn)。

2、HBC電池量產(chǎn)工藝難點(diǎn)

HBC電池代表晶硅電池最高效率水平，然而，HBC電池在繼承了IBC和HJT兩者優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，也保留了兩者各自生產(chǎn)工藝的難點(diǎn)：

• 設備昂貴，工序長(cháng)，投資成本高

• 需要掩模、開(kāi)槽、摻雜和清洗才能完成制備背面PN區，制程復雜

• 本征和摻雜非晶硅鍍膜工藝，工藝窗口窄，對工藝清潔度要求極高

• 正負電極都處于背面，電極印刷和電極隔離工藝對設備精度要求高

• 低溫銀漿導電性弱，需要跟TCO配合良好，壁壘高供給少

• 低溫電池制程，客戶(hù)端需要低溫組件封裝工藝配合

從各晶硅電池工藝制程對比來(lái)看，HBC電池工藝是復雜而昂貴的。見(jiàn)下表：

晶硅電池工藝制程對比制表：普樂(lè )科技（POPSOLAR）

（1）關(guān)鍵工藝：制備背面P區（摻硼非晶硅）和N區（摻磷非晶硅）

如何用低成本工藝，來(lái)制備HBC電池背面PN區，是決定HBC電池是否有產(chǎn)業(yè)競爭力的關(guān)鍵一步。按照經(jīng)典HBC電池制備PN區的工藝，繞不開(kāi)“掩模-開(kāi)槽-沉積-刻蝕”等工藝，比如Kaneka的方案，就高達8個(gè)工序，涉及5個(gè)不同設備，制程復雜而昂貴（見(jiàn)下表）。而主流PERC電池只需一道爐管擴散工藝就完成p-n結的制備。

制表：普樂(lè )科技（POPSOLAR）

按照目前PECVD、PVD、濕法設備和金屬化設備等設備的成熟度，經(jīng)典HBC電池工藝已經(jīng)走得通，但生產(chǎn)成本會(huì )比較高。HBC電池的規模量產(chǎn)，還需要低成本的工藝方案，特別是低成本的PN區摻雜方案。業(yè)內在探索低成本PN區摻雜工藝，并在以下幾個(gè)方向有了積極的成果：

• 簡(jiǎn)化摻雜非晶硅薄膜的工序

• 降低關(guān)鍵設備PECVD的設備成本

• 采用更低成本的非晶硅沉積設備

（2）關(guān)鍵設備：非晶硅薄膜沉積設備

非晶硅薄膜沉積設備，主要有板式PECVD、HWCVD和LPCVD設備。見(jiàn)下表：

非晶硅薄膜沉積設備比較制表：普樂(lè )科技（POPSOLAR）

LPCVD設備，是隨著(zhù)TOPCon電池工藝發(fā)展成熟的新電池設備，目前僅應用在TOPCon和TBC工藝的非晶硅鍍膜上。HWCVD是日本松下/三洋選擇的方案，優(yōu)點(diǎn)是沉積非晶硅質(zhì)量較好，缺陷更少；缺點(diǎn)是鍍膜均勻性較差，碎片率較高，電耗偏高。而PECVD，憑借良好的質(zhì)量和穩定性成為主流非晶硅薄膜沉積設備，特別在制備氫化非晶硅方面。

板式PECVD通過(guò)微波或射頻波使腔室內的反應氣體分子電離，形成的高化學(xué)活性等離子體，在基片表面發(fā)生化學(xué)反應，沉積成膜。管式PECVD在傳統晶硅電池中沉積的薄膜厚度均大于100nm，而在HBC電池中板式PECVD 在硅片正反面先后沉積兩層非晶硅薄膜用作鈍化層，鈍化層的厚度需控制在5-10nm，薄膜均勻性、致密度、容錯率等直接影響電池片的轉換效率，因此板式PECVD設備對真空度、潔凈度、設備頻率、壓力、沉積速率等各項影響鍍膜質(zhì)量的指標，要求比較高，從而導致板式PECVD是HBC電池制程里技術(shù)難度最大同時(shí)也是最昂貴的設備。見(jiàn)下表：

主流板式PECVD廠(chǎng)商設備對比

制表：普樂(lè )科技（POPSOLAR）

從目前主流廠(chǎng)商實(shí)際表現來(lái)看，板式PECVD在工藝控制和成本控制方面，還有較大的提升空間。

（3）TCO和低溫銀漿

TCO透明導電膜

制備TCO透明導電膜，采用PVD或RPD設備。PVD工藝較為成熟，國際領(lǐng)頭羊公司的PVD設備產(chǎn)能可達8000片/小時(shí)，國產(chǎn)PVD設備產(chǎn)能也達到了8000片/小時(shí)，未來(lái)有望提升至10000片/小時(shí)，可進(jìn)一步降低TCO成本；RPD設備方面，國產(chǎn)RPD設備每小時(shí)產(chǎn)能達到5500片，還在進(jìn)一步提高。

制備良好的TCO膜，需要合適的薄膜材料。這種薄膜材料的特性要求為：1) 透明性要好；2) 電導率要盡量高；3) 要與其接觸的硅薄膜的功函數相匹配；4) 在迎光面的TCO膜需要載流子濃度低，以避免紅外吸收；5) 靶材料成本要足夠低；6) 鍍成的薄膜應較為穩定，不容易在氣氛中分解。

制備HJT電池的TCO膜，一般選用應用廣泛但成本較高的ITO膜，而HBC電池，只需背面鍍TCO膜，可以選用較低成本的AZO膜。

低溫銀漿

跟HJT電池工藝一樣，經(jīng)典HBC電池整段工藝都是在200℃左右制備，因此金屬化工藝需要使用低溫漿料；但由于HBC電池只需單面印刷銀漿，銀漿成本始終會(huì )低于HJT（同理，TBC銀漿成本低于TOPCon）。低溫銀漿為絲網(wǎng)印刷增加了難度和成本，主要在于低溫聚合物必須在-20℃下儲存，一旦打開(kāi)聚合物就開(kāi)始反應，這意味著(zhù)必須立刻使用漿料；同時(shí)低溫銀漿的導電性能弱于高溫銀漿，需要提高銀的含量來(lái)提高導電性。目前低溫銀漿由于對原料要求高，90%的低溫銀漿由日本一家供應商供應，成本比常規高溫銀漿高出不少。目前國產(chǎn)廠(chǎng)商在積極量產(chǎn)低溫銀漿。

現階段，若HBC電池①非硅成本降低到0.3元/瓦以下，②或非硅成本比PERC電池僅高出0.15元/瓦以?xún)?，③或生產(chǎn)成本比PERC電池低，HBC電池將迎來(lái)極佳的發(fā)展期。

降低HBC電池生產(chǎn)成本，有幾大工藝方向：

(1) 簡(jiǎn)化工藝，縮短制程，減少工藝設備。關(guān)鍵在于減少制備背面PN區的工序

(2) 選用更低成本的非晶硅沉積設備。比如選用HWCVD或LPCVD，或板式PECVD進(jìn)一步降本

(3) 選用更低成本的TCO膜和靶材。比如選用AZO或其他低成本TCO膜

(4) 選用更低成本的金屬電極工藝。比如采用銅電極工藝，或配合微晶工藝采用中高溫銀漿方案

不少研究機構和創(chuàng )新企業(yè)，從以上幾大降本方向，提出了若干個(gè)低成本HBC電池量產(chǎn)工藝。

1、Tunnel-HBC電池工藝

瑞士電子與微技術(shù)中心CSEM，聯(lián)合設備廠(chǎng)商Meyer Burger和EPFL，提出了低成本的Tunnel-HBC電池工藝，Voc達到了745mV，電池轉換效率高達25.35%。見(jiàn)下圖：

Tunnel-HBC電池結構和轉換效率

Tunnel-HBC電池關(guān)鍵工藝是在背面采用n/i/n+/p+/TCO/Ag結構構成隧道結，在簡(jiǎn)化工藝制程的同時(shí)，還擁有較高的轉換效率。Tunnel-HBC電池工藝主要有以下創(chuàng )新點(diǎn)：

(1) 只需要N區（電子收集區）圖形化，設備自帶mask，省略了原掩模工序

(2) P區（空穴收集區）直接覆蓋整個(gè)背面，不需要對準，省略了原開(kāi)槽和刻蝕工序

(3) 從雙面本征非晶硅到背面兩層摻雜納米晶硅層，可用一個(gè)設備連續沉積，適合大規模生產(chǎn)

(4) 整個(gè)工藝制程大幅縮減到10步，工藝簡(jiǎn)潔，生產(chǎn)成本低

(5) 只需背面沉積單層且便宜的無(wú)銦TCO膜（Al:ZnO）

Tunnel-HBC電池工藝解決了經(jīng)典HBC最復雜的多步非晶硅沉積工藝，非常適合產(chǎn)業(yè)化。但還有若干新問(wèn)題需要進(jìn)一步優(yōu)化：

(1) P區和N區沒(méi)有隔離，為防止短路，空穴收集材料必須具有低橫向電導性能；

(2) 使用nc-Si:H(n)/nc-Si:H(p)代替a-Si:H(n)/a-Si:H(p)可以獲得更好的Voc和FF，但沉積nc-Si:H會(huì )降低PECVD產(chǎn)能；

(3) 自帶mask的PECVD設備，造價(jià)昂貴，且需要適配電池片尺寸變化；尚無(wú)國產(chǎn)設備廠(chǎng)商跟進(jìn)；

(4) 印刷銀漿后采用濕法刻蝕工藝完成TCO膜和電極的隔離，工藝難度大。

2、基于LPCVD的HBC電池工藝

普樂(lè )科技（POPSOLAR）充分結合了目前成熟且低成本的工藝和設備，在先進(jìn)設備廠(chǎng)商和材料廠(chǎng)商的幫助下，提出了低成本的“基于LPCVD的HBC電池工藝”（簡(jiǎn)稱(chēng)L-HBC），Voc可達730mV以上，電池轉換效率高達25%以上。見(jiàn)下圖。

普樂(lè )科技（POPSOLAR）L-HBC電池結構

與經(jīng)典HBC電池工藝技術(shù)相比，L-HBC電池工藝的創(chuàng )新在于：

(1) 充分利用了成熟的LPCVD摻雜非晶硅工藝和掩膜開(kāi)槽工藝，來(lái)制備背面PN區（硼摻雜和磷摻雜非晶硅）

(2) 用低成本的氧化層沉積工藝替代了本征非晶硅沉積工藝。正面用氧化鋁或氧化硅替代本征非晶硅鈍化膜；背面用超薄隧穿氧化硅替代本征非晶硅層，保持了鈍化接觸能力和高Voc

(3) 用LPCVD設備利用BCl3氣態(tài)源實(shí)現了低溫硼摻雜非晶層，摻雜濃度容易控制，且降低了制造成本

(4) 制備了摻雜非晶硅和微晶硅的混合結構，保持高Voc和高Jsc的同時(shí)，能經(jīng)受較高溫度的工藝

(5) 用常規低成本氮化硅工藝替代了低溫TCO工藝，能承受溫度較高的金屬化工藝，并可采用低成本銀漿方案

(6) 采用創(chuàng )新激光燒結工藝，按圖形局部燒結出銀電極，不破壞非晶硅/微晶硅結構；避免了常規高溫燒結放大硅片內部缺陷問(wèn)題，從而進(jìn)一步提高轉換效率

當然，L-HBC電池工藝面臨著(zhù)新問(wèn)題挑戰：1）非晶硅原位摻雜速率需要進(jìn)一步提高，氫含量和晶化率需要進(jìn)一步優(yōu)化；2）整線(xiàn)制程要求較高，需要水平較高的工藝團隊和廠(chǎng)務(wù)設施；3）激光燒結設備需要進(jìn)一步完善；4）適配L-HBC電池工藝的中高溫銀漿，需要進(jìn)一步優(yōu)化。

普樂(lè )科技L-HBC電池工藝，整線(xiàn)制程充分兼容了主流低成本成熟工藝，適合大規模產(chǎn)業(yè)化；若實(shí)現轉換效率25.5%和良率95%以上的制程目標，生產(chǎn)成本有望低于主流PERC電池。

此外，L-HBC電池工藝有極強的工藝柔性，1）若增加退火設備，可兼容更低成本的TOPCon電池工藝和TBC電池工藝；2）若將氮化硅工藝改為T(mén)CO工藝，則工藝路線(xiàn)跟經(jīng)典HBC接近，但成本低一些。L-HBC電池生產(chǎn)線(xiàn)能為組件客戶(hù)提高更多電池產(chǎn)品選項。

3、極簡(jiǎn)HBC電池工藝

成本最低的極簡(jiǎn)HBC電池工藝，必然是在制備背面PN區方面做出了重大創(chuàng )新，采用非掩模非化學(xué)沉積工藝完成了背后PN摻雜。那極簡(jiǎn)HBC電池工藝是否存在呢？答案是肯定的。

普樂(lè )科技（POPSOLAR）在L-HBC電池工藝基礎上，進(jìn)一步提出了更簡(jiǎn)潔的iHBC電池工藝。iHBC電池工藝采用非掩模非化學(xué)沉積工藝完成了電池背面非晶硅層的硼磷摻雜，不僅大幅縮短了工藝流程，大幅降低了設備投資成本（約2億元/GW），還比PERC電池工藝降低了30%-40%水電氣耗量，銀漿單耗低于PERC電池，從而使得HBC電池在生產(chǎn)成本和商業(yè)價(jià)值上有挑戰主流PERC電池的巨大潛力。

本文梳理IBC電池演進(jìn)到HBC電池的最新發(fā)展脈絡(luò )，總結如下：

（1） 隨著(zhù)高價(jià)值光伏應用市場(chǎng)的蓬勃發(fā)展，既美觀(guān)又效率更高IBC電池，越來(lái)越受歡迎；阻礙IBC電池發(fā)展的高成本問(wèn)題，逐漸被新工藝化解，IBC電池已到了規模發(fā)展的臨界點(diǎn)。

（2） TOPCon和HJT等N型電池設備和工藝的成熟，帶動(dòng)了低成本IBC量產(chǎn)工藝的成熟；只要量產(chǎn)轉換效率在25%以上，①非硅成本降低到0.3元/瓦以下，②或非硅成本比PERC電池僅高出0.15元/瓦以?xún)?，③或生產(chǎn)成本比PERC電池低，IBC電池將迎來(lái)極佳的發(fā)展期，甚至有機會(huì )成為新一代主流晶硅電池。

（3） 在業(yè)內紛紛從經(jīng)典IBC電池工藝升級到TBC電池工藝的同時(shí)，轉換效率最高的HBC電池，迎來(lái)了新的發(fā)展階段，并出現了多個(gè)低成本HBC電池量產(chǎn)工藝路線(xiàn)，有望讓IBC電池技術(shù)路線(xiàn)重現輝煌。

（4） 量產(chǎn)HBC電池的最大挑戰，仍然在于如何發(fā)展和選用低成本的非晶硅沉積設備，來(lái)制備背面PN區；更激進(jìn)的工藝方案是，采用更低成本的非化學(xué)沉積設備來(lái)完成背后PN摻雜。

（5） 低成本量產(chǎn)工藝的成熟，不僅讓HBC電池仍保持較高的Voc和轉換效率，更重要的是，使得HBC電池在生產(chǎn)成本和商業(yè)價(jià)值上有挑戰主流PERC電池的巨大潛力。

來(lái)源：光伏們