严质检测-浅析BC电池技术，及检测解决方案如何助力BC走向成熟

BC电池定义 / BC Battery Definition

即背接触电池（Back Contact），是一种将电池的正负两极金属接触都放置在电池背面的技术，其正面无遮挡结构可以增加组件有效光照面积，提高光伏组件的转换效率。BC电池技术因其高效率和美观的正面外观，在光伏行业中备受关注。

图 1. IBC 电池片正反面外观

注：左图为正面，右图为背面

相比传统电池技术，正面无遮挡结构可增加组件有效光照面积约 4%-5%，或带动转换效率提升约1个百分点：以182尺寸/16BB的传统双面电极组件为例，我们在焊带宽度 0.26mm、细栅宽度25µm的假设条件下，测算得到其正面遮光面积约占其电池片总面积的4.07%；若改用BC电池的正面无栅线结构，则其有效光照面积可提升约4.24%。假设传统双面电极组件的转换效率为22.50%，在不考虑其他影响因素的情况下，正面无栅线设计或可助力其转换效率提高0.95个百分点。同时，这一结构设计回避了受光面接触电阻与掺杂浓度间的权衡问题， 因此可以一定程度地降低掺杂浓度以减小复合、提升钝化能力，削弱掺杂区对入射光的寄生吸收，增大电池开路电压和短路电流。此外，考虑到BC电池还可适当增加正负电极的接触宽度以降低串联电阻，其电池转换效率或还可以进一步提升。

技术进展 / Technical Progress

BC电池技术已经从早期的探索期进入到产业化阶段。目前，BC电池技术已经能够与其他光伏电池技术如TOPCon、HJT等结合，形成TBC（Tunneling Oxide Passivated Contact Back Contact）、HBC（Heterojunction Back Contact）等新型电池技术。这些技术结合了BC电池的高效率和正面无遮挡的优势，以及其他电池技术的高钝化质量、低温度系数等特点，进一步提升了电池的性能。如下图2所示

资料来源：《晶硅背接触太阳电池技术及发展》沈文忠，普乐科技，中银证券

图2. XBC 电池结构示意图

xBC之间的差异

主要体现在衬底材质与钝化方式，需要权衡成本与转换效率。xBC电池结构之间的差异主要体现在各层材质的选择上：由于BC技术本质上属于平台型技术，可以与PERC、TOPCon、HJT技术叠加分别形成P-IBC、TBC、HBC等电池结构，这些BC技术路线之间的差异主要集中在各层材料的选择上。基区材质选择方面，P-IBC电池以P型硅片为衬底，TBC与HBC均以N型硅片为衬底，由于N型电池少子寿命较长，后者的转化效率通常高于前者；钝化结构设计方面，P-IBC正背表面通常只有SiNx/Al2O3提供钝化效果，TBC结构的被表面改用掺杂多晶硅+隧穿氧化层的结构加强钝化效果，HBC则使用p-i-n异质结的结构减少复合，由于TBC与HBC结构可以更好地减少载流子复合，其转化效率相对更高。

表1.xBC 电池衬底材质、钝化结构、减反膜材质上的主要差异

资料来源：《晶硅背接触太阳电池技术及发展》沈文忠，普乐科技，中银证券

市场路径的选择

由于技术尚未完全成熟定型，当前不同厂商的xBC路线之间存在转换效率与工艺复杂度的取舍：目前，国内已开始商业化量产的ABC（All Back Contact，全背接触）电池与HPBC（Hybrid Passivated Back Contact，混合钝化背接触）电池均是具备隧穿氧化层结构的TBC技术路径分支，但两者在效率与成本间的取舍上有明显差异。

1）HPBC追求高性价比，遵循LCOE第一性原理为，仅需一种背面掺杂且无需激光分隔两种发射极，流程大幅简化：HPBC以P型硅片为衬底，由于采用了TBC+PBC的设计思路，其仅在N区发射极使用了隧穿氧化层的钝化方式。同时，HPBC并未在背部进行两种掺杂，也无需激光开槽分隔两种发射极，新增工艺流程相对较少，但由于P区并无隧穿氧化层加强钝化效果，其转化效率不及ABC技术路线， 属于成本较低、性价比较高的一种电池量产路线。代表企业和产品是组件龙头企业隆基的第一代BC产品Hi-Mo 6。

2）ABC追求高效，背面进行两次重掺杂并全域钝化，新增设备与工序均较多：ABC电池与TBC电池技术路径相近，以N型硅片为衬底，由于涉及两次不同种元素的掺杂，该路线或相比HPBC技术多一道掺杂工艺、一道掩膜生成工艺， 同时 P+发射极和N+发射极制备完成后还需要增加一道激光开槽分隔工艺，对高温扩散炉、CVD 或 PVD 设备、激光设备的需求增量较大。尽管工艺 流程复杂，但这一技术路线采用了少子寿命更高的 N 型衬底，并对整个背面进行了隧穿氧化层钝化，可实现相对较高的转换效率。代表企业和产品是已开始商业化量产的爱旭 ABC。

未来展望（分布式产品具备溢价能力，集中式产品或逐步实现经济性） / Future Outlook

美观特性契合高端分布式市场需求，产品具备溢价

上图：BC组件外观展示

下图：传统电池组件外观展示

全黑组件外观更符合建筑美学，满足高端分布式市场需求：BC  电池的正面无栅线设计使其正面呈 现出全黑色外观，相比传统电池组件正面网格状栅线的设计，BC 电池的外形更容易融入建筑当中， 尤其适用于别墅屋顶等高端分布式场景，因此在欧洲等高端户用市场拥有一定需求。尤其在海外市场，BC 组件相比传统 PERC 组件存在超0.20美元/W的溢价，其美学价值受到认可。

双面率提升助力BC电池进入集中式市场

双面率逐步提升至 70%，背面发电量有望随之提升：BC电池将原本位于正面的栅线转换至背面，背面遮挡面积随之增大，因此BC组件的双面率（背面发电效率/正面发电效率）普遍偏低，以爱旭股份的ABC组件为例，其双面率早期仅约 40%。由于背面发电增益较低，尽管BC 组件具备更高的正面转换效率，但在关注LCOE的集中式应用场景中，其渗透率仍然有限。但伴随技术的逐步优化， 2023 年底爱旭股份在新品发布会上推出“恒星系列”组件，双面率达到70%，同期隆基发布了Hi-Mo9产品，双面率同样达到了70%，与PERC技术路线65%-70%的双面率基本持平。

图3，不同电池技术的双面率对比

由上图可知，地面反射率一般处在 15%-30%的区间，双面率变化对光伏电池发电量影响相对有限：一般而言， 光伏电池的实际发电功率等于正、背面发电功率之和，即等于“电池面积×标准光强×正面效率+电池 面积×（标准光强×地面反射率） ×（正面效率×双面率）”。在地面反射率越小的应用场景中，发电 功率对正面效率（即转换效率）的变化更加敏感；而在地面反射率较大的应用场景中，发电功率对双面率的变化更加敏感。根据光伏电站三维设计软件供应商坎德拉的数据，在常见的地面电站安装 环境（如沙戈荒、草地林地等）中， 地面反射率一般处在 15%-30%的较低区间，而 2018 年我国出台的《关于征求光伏前沿技术对标工作意见的函》则更为保守地提出双面组件背面反射率按照不超 过 5%测算，由此可见，双面率变化对光伏电池发电功率影响实际较为有限。70%双面率情况下，我们预计 BC 组件已经可以依靠正面转换效率增益弥补背面发电功率损失。

检测行业如何助力BC技术进一步成熟 / How the testing industry can help BC technology mature further

受限于当前BC电池的工艺成熟度，xBC电池良率仍然较低。根据2023年公开的数据，ABC（N型）与HPBC（P型）在电池片环节的良率可分别达到93%和95%以上，但相比TOPCon电池片99%以上的良率仍有较大差距。若电池片良率每提升1个百分点，最终电池片环节的总成本有望下降约0.004元/W，良品率的提升对BC技术的降本起到了关键作用。

作为光伏电池检测行业的龙头企业，严质检测提出了相对应的解决方案及相关产品。