光伏依赖制造业特质降本增效的路径已接近天花板，技术升级将成为光伏企业竞争的主赛场。

过去二十多年，光伏制造的成本通过完善生产工艺、扩大生产规模降低了90%以上；同时，占据市场主流的光伏电池转换效率从12%提升到了23%左右——继续提高效率必须倚赖技术革新。

光伏电池技术更迭已进入关键节点，更高效的电池已经量产。所有光伏企业都必须调整产线，选择一条更高效的新技术路线，否则就将被淘汰或被边缘化。

大量涌入的资本是催促光伏技术加速更迭的另一主因。2022年中国光伏企业的融资总额达1362亿元，是2019年的近4倍，推动产业链各环节产能都超过2019年的3倍。这些新投产能都采用新技术路线，新技术产品的产量一到两年内就将超过目前的主流电池产量。届时，新旧产能将开始大规模替换。

抢位新技术

光伏制造业从上游到下游分为硅料、硅片、电池片和组件四个环节。电池转换效率决定了光伏发电整体的效率，不同的电池技术对上下游产品有不同的要求。根据硅片衬底不同，晶硅光伏电池分为P型和N型。此前，光伏主流电池使用的是P型硅片；如今，从P型向N型的转型已经开始。

P型的BSF（铝背场电池）是上一代主流光伏电池，同为P型的PERC电池是当前的主流产品；N型电池转换效率更高，目前量产的主要有TOPCon和HJT两种N型电池。

BSF电池占据光伏市场主流的位置十多年，PERC电池占据主流位置的时间缩短至六年，预计2024至2025年间，PERC的主流位置将被替代。

目前看，最有希望接棒主流光伏电池位置的是TOPCon电池，其于2022年开始量产。HJT紧随其后，从2023年开始大规模量产。

中国光伏协会发布的《2022-2023年中国光伏产业发展路线图》显示，2022 年，量产的PERC 电池平均光电转换效率为23.2%。量产的TOPCon电池平均转换效率达到24.5%，量产的异质结电池平均转换效率达到 24.6%。电池效率提高1个百分点，意味着每平方米光伏组件一年可多发12.5度电（根据行业平均数估算）。

业内普遍认为，由于资本的巨大推动力，这两款电池将在两三年内快速成为主流。不过，TOPCon和HJT皆为过渡性产品，两者最终皆需要与钙钛矿电池叠加，产生一种更高效的叠层光伏电池，预期光电转化效率可超过30%。

多数厂商投资建设TOPCon产线，是因为现在没有一种技术能超越它的性价比。HJT效率优势更明显，工艺流程更简短，但其成本降低的速度较慢，现在还是非主流的产品。未来，这两种技术会在较长一段时间内共存，但市场份额有所不同，主要看谁的性价比更高。

新旧产能的替换将在未来两年内展开。据中国光伏协会统计，2022年中国光伏电池片总产能为505.5GW，产量为330.6GW 。其中，PERC 电池片市场占比下降至 88%；TOPCon电池片市场占比约 8.3%，合27.4GW；异质结电池片市场占比约 0.6%，合2GW。

根据招商证券、PV-tech统计，2022年公布的TOPCon电池扩产规模达400-500GW。截至2023年5月中旬，投产的TOPCon电池产能大致在100 GW，满产运行的容量大致在70GW。预计2023年全年的TOPCon电池出货量在100GW上下，大约是2022年的4倍。

工厂建设和产线达到满产所需的爬坡时间总共约一年，因此，2024年将是TOPCon电池产能规模大幅增长的年份。中信建投证券发布的研报统计，2023年TOPCon产能在372GW左右，到2024年年底，建成产能将达到635GW。这一数字将超过建成的PERC电池产能。

HJT电池的产能建设速度目前相对TOPCon较慢。据国信证券统计，截至2023年7月，国内光伏企业HJT电池现有及规划产能超过214.6GW。

华晟新能源董事长徐晓华表示，与TOPCon相比，HJT的设备供应和原物料供应相对有限，对团队掌握的技术水平要求较高，必须要有半导体与薄膜电池的技术与经验积累，这样的团队比较稀缺。因此，HJT比较适合有能力的新公司和有积累的龙头企业做。

中国光伏协会预计，到2025年，TOPCon和HJT两者总共的市场占比将超过50%；到2030年，HJT电池的市场占比将与TOPCon接近，两者一共将占据约7成的市场份额。

协鑫集成执行总裁蒋卫朋说，现阶段TOPCon技术的性价比更高，未来HJT与钙钛矿叠层理论上更适合，所以，公司先建了TOPCon的量产产线，同时筹建HJT中试产线。协鑫集成的母公司协鑫集团拥有中国最大的钙钛矿电池中试产线。

产业链协同创新，穿透红海入蓝海

解决成本问题需要产业链上下游企业协同创新，突破工艺和设备供应的难关。

工艺优化和设备改进是控制成本的最佳手段。比如，6月，罗博特科出货了首台单体GW铜电镀设备，将铜电镀设备单台产能从600MW提升到1GW，还减少了20%的占地面积，显然将优化光伏电池厂商生产成本。

同时，N型HJT电池想要大规模扩产，追赶N型TOPCon电池的脚步，还必须解决设备供应的问题。根据上海有色网SMM调研，目前，国内可量产HJT核心设备及整线设备的企业仅4家公司，HJT设备产能较为紧张。

产业链中游光伏设备企业扩大设备产能，提升设备技术是破局关键。国内已实现HJT整线设备供应能力的企业，比如迈为股份、捷佳伟创等，应该更重视对包括设备投资额中占比过半的PECVD在内的核心设备技术层面的突破。

无论如何，在当前行业激烈的竞争下，发展HJT电池“卷”出一条路是光伏企业的必然选择。目前，越来越多光伏企业开始加入HJT电池生产线的投建大军中。经上海有色网SMM近期调研，国内规划布局HJT电池生产线的公司有46家左右，项目基地达59个以上。国内HJT电池规划产能达到308GW以上，相较年初规划规模增长了163%。产能规划最大的公司为华晟，其次东方日升。未来预计多家龙头公司将进入HJT电池扩产大军。

而来自下游的需求增长也一定会推动上游企业技术迭代和创新，以争夺更多客户。SMM预计，2024年将为HJT电池产能扩张大年，预计此后在N型电池市场独具竞争优势。HJT有望在2025年之前量产单瓦成本低于PERC/Topcon电池成为市场主流，并在2027—2030年之间与钙钛矿优势结合大幅推动其市占率提升。

可以预见，以高效N型光伏产品为动力，光伏产业链上下游都将迎来新一轮强劲发展的机遇。

钙钛矿挑起薄膜电池大梁

薄膜电池是晶硅电池之外，光伏电池技术的另一个重要分支，具有很高的转换效 率潜力。薄膜电池是指在玻璃或柔性基底上沉积若干层，构成 PN 结或 PIN 结的半 导体光伏器件。其核心是吸收层材料，目前主要包括硅基薄膜、铜铟镓硒（CIGS）、 碲化镉（CdTe）、砷化镓（GaAs）、钙铁矿电池及有机薄膜电池等，以及各类薄膜-薄 膜、薄膜-晶硅叠层电池。薄膜电池总体上具备材料消耗少、生产时间短、制备能耗 低、制造环节少、适配柔性组件、弱光效应好、重量轻等特点。 CdTe 目前是主流薄膜电池。2021 年全球薄膜太阳电池的产能 10.7GW，产量 约为 8.28GW，同比增长 27.7%，主要是受 First Solar 产量增长的拉动。其中 CdTe 电池产量约为 8.03GW，其中国外 7.9GW，国内 130MW，在薄膜太阳电池中占比为 97%；CIGS 电池的产量约为 245MW，其中国外 210MW，国内 35MW，占比为 3%。 2021 年全球薄膜电池市场占有率仅为 3.8%，同比下降 0.2pct，其增速不及晶硅 组件。薄膜太阳电池虽然受晶硅电池产业快速发展的挤压而被推向边缘化，但在光伏 建筑一体化（BIPV）、可穿戴设备、移动能源领域具备特定优势，同时生产过程低碳 足迹，因此薄膜电池未来仍有较好的发展应用前景。

钙钛矿电池转换效率提升迅速。2009 年，首个钙钛矿太阳能电池被发明，而转 换效率仅为 3.8%。但经历各国实验室重视研发 14 年后，其效率就被提升至 26%。 而晶硅电池转换效率从 5%左右发展至 26.81%用了 60 余年，理论极限转换效率为 29.4%，目前晶硅电池已逐步接近转换效率的天花板，反观钙钛矿电池仍具备较大的 发展潜力，如单结、双叠层、三叠层、四叠层理论最高转换效率分别达 32.5%、44.3%、 50.1%、54.0%。

协鑫光电新建的 1m×2m 尺寸钙钛矿组件作为全球首条 100MW 量产线已进入 中试，目前组件转化效率近 16%，预计 2023 年底组件转换效率可达 18%。

大型化和叠层是主流趋势

目前行业内钙钛矿电池生产大多处于小规模试验阶段，三条 100MW 及以上中 试线已经建成，并先后投入运营，首批量产组件已经开始分布式应用实践。2022 年 小电池片实验室最高转换效率为 25.6%，玻璃基小组件最高转换效率为 22.4% （26.02cm2）。处于小规模试验线量产阶段的玻璃基组件中试最高转换效率达到 18.2%。

钙钛矿电池组件降本增效持续进行。根据 CPIA 预测，2023 年平米级钙钛矿光 伏产品有望实现 17-19%的转换效率，预期 2030 年可能提升至 25%。当前百兆瓦级 产线阶段成本可以控制在 1.0-1.5 元/W，2025 年后 GW 级产线有望将成本降至 0.8 元/W；2028-2030 年 10GW 级产线有望将成本降至 0.6 元/W。

钙钛矿大型化是降本的必经之路。由于钙钛矿中的涂布和真空溅镀的环节，使其 与现有的 OLED 产业有较大的相似之处。以 OLED 不同代的生产线为例，6 代线相 比于 2.5 代线，不经单屏面积有一定提升，年产能也从原有的 3 万 m2 提升至 100 万 m2，同时大面积制备能够摊薄设备折旧、人工、材料等成本，使其成本达到 90 美元 /m2，仅为 2.5 代线的十分之一。

两端叠层有望成为未来的主流趋势。叠层电池技术路线丰富多样，主要结构有四 种。1）集成一体的两端器件：两个子电池通过复合层连接，容易集成到光伏系统中。 2）机械堆叠的四端器件：顶底电池独立制造，不必考虑工艺兼容问题，但需要三个 透明导电电极，寄生吸收大且制造成本高，同时需考虑外接两种不同型号的逆变器。 3）光学耦合的四端器件：通过二向色镜将穿过顶电池的光反射到底电池，但二向色 镜成本极高。（4）串联-并联（S-P）叠层器件：存在电流匹配问题。

叠层电池是突破单结电池效率极限的重要方法。叠层电池通过将宽带隙电池与 窄带隙电池串联，能更加合理地利用全光谱范围内的光子，宽带隙+窄带隙叠加可减 少带外吸收和热弛豫损失。一般来说，硅电池带隙为 1.1eV，非常适合作叠层电池底电池，通过理论计算，再与一种带隙 1.7eV 的顶电池相结合，可以实现效率超过 30% 的叠层电池。钙钛矿具有诸多优点，是制造顶电池的优异材料。

叠层电池结数越多理论转换效率越高，但制造难度越大。从理论上来说，当一个 电池的结数越多，其转换效率越高，这是因为可以在更窄的波长段去选取具备更加适 合带隙的材料。例如单结、双叠层、三叠层、四叠层理论最高转换效率分别达 32.5%、 44.3%、50.1%、54.0%。

钙钛矿电池的 ITO 层需匹配合适的缓冲层。ITO 层的存在会使制备两端结时相 对方便，但隧穿连接层不可省略。因为钙钛矿材料直接与 ITO 接触会产生稳定性的 问题，因此钙钛矿异质结叠层仍然需要额外的隧穿连接层，其对提升叠层电池的效率 方面也存在较大影响。

晶硅/钙钛矿叠层电池转换效率不断提升。2022 年 12 月德国柏林亥姆霍兹中心 （HZB）制备的硅钙钛矿串联电池效率高达 32.5%，经意大利认证机构欧洲太阳能 测试装置（ESTI）测试创下新的世界纪录。此项记录在两年内三次刷新，2021 下半 年，HZB 团队通过周期性纳米织物实现了 29.8%的光电转化效率；2022 年夏天，瑞 士洛桑高等理工学院研制出转换效率 31.25%的串联电池。叠层电池未来有望替代昂 贵的Ⅲ/Ⅴ族化合物半导体电池—如砷化镓、铟镓磷和氮化镓等。

异质结电池与钙钛矿叠层最为适配：1）目前主流晶硅电池中，仅异质结电池具 备透明导电层 TCO，可与钙钛矿叠层完美适配，后续改造难度小，工艺流程简单， 升级优化成本低；2）异质结电池的对称性结构，可兼容正反型钙钛矿电池技术；3） 异质结电池开路电压高，因此与钙钛矿叠层串联输出电压高，从而保障钙钛矿/异质 结叠层电池效率较高；4）异质结电池和钙钛矿电池制备均属于低温工艺，工艺温度 上较为适配。

截至 2023 年 2 月底，国内已有协鑫光电、纤纳光电和极电光能等 3 条百兆瓦以 上产能钙钛矿产线投产。其中，协鑫光电和纤钠光电的产线产能分别为 100MW，极 电光能的为 150MW，此外，许多实验室小线已经建成或正在建设。

原标题：光伏竞争来到最激烈的赛场，两大路线推进中，谁能拔得技术头筹？