摘要：TOPCon为N型电池的技术路线之一，凭借明显的优势有望替代P型电池成为新一代电池技术。目前光伏行业主流为P型电池（PERC技术为主），其制造工艺简单、成本更低。相比传统的P型电池，N型电池具有转换效率高、双面率高、温度系数低、几乎无光衰、...
TOPCon为N型电池的技术路线之一，凭借明显的优势有望替代P型电池成为新一代电池技术。目前光伏行业主流为P型电池（PERC技术为主），其制造工艺简单、成本更低。相比传统的P型电池，N型电池具有转换效率高、双面率高、温度系数低、几乎无光衰、弱光效应好等优点，但制造工艺复杂、成本更高，被行业普遍认为是下一代的电池技术。
TOPCon电池技术为N型电池主流技术路线之一。
N型半导体多数载流子是电子，电子有效质量更低，迁移速率高。在相同导电能力情况下，N型杂质少，因此少数载流子寿命更高，能够直接影响开路电压和短路电流，因此拥有更高的光电转换效率。
TOPCon是一种基于选择性载流子原理的隧穿氧化层钝化接触（Tunnel Oxide Passivated Contact）太阳能电池技术，是N型硅衬底电池。
在P型电池的工艺基础上，TOPCon电池将磷扩散改为硼扩散，增加了隧穿层及Poly层的制备步骤，取消的工序是激光开槽。
TOPCon电池的设备基本延续了PERC产线的基本配置，是基于PERC电池的升级。
Poly层能够对超薄氧化层起保护作用，避免其遭到破坏。当前主流的制备方式有LPCVD、PECVD等工艺。此外，还有PEALD、APCVD及PVD等其他工艺路线并存。
LPCVD：是前最主流的工艺，其工艺成熟、控制简单，但成膜速率慢。LPCVD工艺的原理是将一种或数种气态物质，在较低的压力下，用热能激活，使其发生热分解或化学反应，沉积在衬底表面形成所需的薄膜。该路线的工艺成熟、控制简单容易、厚度均匀性好、致密度高，但成膜速率慢，石英器件沉积严重。
PECVD：PECVD的原理是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体，在局部形成等离子体，而等离子体化学活性很强，很容易发生反应，在基片上沉积出所期望的薄膜。PECVD技术在薄膜沉积、原位掺杂等方面效率更高，这是该技术具有潜在竞争优势的主要原因。相比LPCVD技术，PECVD成膜速度快，原则上可实现无绕镀沉积。但是缺点是厚度均匀性差、纯度低，容易产生气泡，导致膜层的致密度不高。
PVD：PVD的技术原理是在真空条件下，用物理的方法（真空溅射镀膜）使材料沉积在被镀工件上的薄膜制备技术。其优点是无绕镀、冷壁成膜速度快。但是设备的成本较高，靶材用量大，方阻均匀性较差。
光伏电池的光电转换效率是指电池的电荷载流子数目与照射在电池表面一定能量的光子数目的比率。太阳能电池的转换效率受到光吸收、载流子输运、载流子收集的限制。而导致晶体硅太阳能电池转换效率下降的原因主要来自两个方面，光学损失和电学损失。电学损失中影响电池效率的关键因素是金属-半导体接触复合。
TOPCon与普通的N型电池结构相比，有效降低背场表面复合损失。
TOPCon电池的实验室最高效率为晶科能源创造的25.7%。鉴于N型TOPCon电池高转换效率、高可靠性及低温度系数等优势，国内多家龙头光伏电池制造商对TOPCon电池技术的研发与产业化进行了大量投入。 2021年6月隆基绿能研制的TOPcon电池转换效率达到了25.21%，2021年9月，中来股份研发的TOPCon2.0电池实验室转换效率达到了25.4%。2022年3月天合光能研发最高效率达到25.5%。2022年4月，晶科能源创造了目前最高效率25.7%。
2022年新产能量产效率在24.5%-25%之间，2023年量产效率有望突破25.5%。使用更为优质的硅片，增加SE工艺。1）采用更高质量的硅片。N型电池相比P型电池对硅片的质量要求更高，要求更低的电阻率、更低的氧含量、更高的少子寿命。电阻率方面，阻值在1欧附近，效率会有极值；氧含量方面，TOPCon对硅片氧含量更加敏感，核心就是Topcon是高温工艺（如B扩散），氧容易沉淀，形成氧环即同心圆，对效率影响明显；此外TOPCon对N型硅片金属杂质、碳含量敏感，高温过程易诱发缺陷形成暗片。2）增加SE工艺，有效提升效率。SE工艺即选择性发射极技术，在电极接触区进行高浓度掺杂，在光吸收区低浓度掺杂，减少发射机附近接触电阻。
过去每个技术迭代周期差不多是10年，HJT、TOPCon等新型高效电池也即将步入产能加速建设周期。TOPCon因切入成本低，在技术迭代前期能取得优势，而后向TBC转型加快效率提升，最终朝着叠层技术发展。
黄河公司与西安电子科技大学微电子学院研发的具有TOPCon结构的四端叠层电池效率达到28.08%。其中晶硅底电池采用了N型TOPCon电池，优化了电池结构和栅线设计具备更好的长波响应；顶电池采用半透明钙钛矿电池结构，通过钙钛矿材料组份调控、界面修饰、高效透明电极制备等关键技术的开发，实现了与TOPCon底电池的最优光谱匹配。
TOPCon非硅与硅片成本同步下降，有望较快实现NP同本。将TOPCon成本拆分为两大块：1）硅片成本，TOPCon相对比Perc能够做到更薄，当前主流Perc电池片厚度在155-160微米之间，TOPCon已实现140微米量产，130微米有望快速导入量产中。2）非硅成本，TOPCon设备折旧成本较Perc高0.006元/瓦，银浆成本贵0.02-0.03元/瓦，加上能耗、人工、水电等，合计高Perc0.04-0.07元/W。
随着薄片化进程以及非硅成本的持续下降，TOPCon有望较快实现与Perc同成本。
TOPCon产能单瓦溢价较为可观。效率提升带来的配套设施成本下降，衰减率下降带来的总发电量提升，更高的双面率以及更低的温度系数等带来的发电增益。随着电池片环节盈利能力的持续向好以及新技术溢价的延续，2023年上半年TOPCon优质产能经济性有望进一步凸显。
太平洋证券认为，钧达股份、晶科能源、中来股份是TOPCon电池产能走在前列的公司，可以逢低关注！
