XBC電池行業(yè)專題報告：或成未來主流技術(shù)激光應(yīng)用場景更加豐富

XBC電池行業(yè)專題報告：或成未來主流技術(shù)，激光應(yīng)用場景更加豐富轉(zhuǎn)換效率領(lǐng)先且工藝升級窗口明顯，龍頭規(guī)模擴產(chǎn)有望成為未來主流技術(shù)發(fā)射極、電極均在背面，特殊電池結(jié)構(gòu)賦予其效率優(yōu)勢IBC電池又稱為全背電極接觸晶硅太陽能電池，1975年由Schwartz和Lammert提出。在電池結(jié)構(gòu)上，IBC電池與PERC、TOPCon等常規(guī)晶硅電池差異明顯，PERC、TOPCon電池的正面存在電極，同時，電池的發(fā)射極也位于襯底硅片的正表面，與襯底共同形成電池的PN結(jié)。對于IBC電池而言，其最大不同點在于，電池的發(fā)射極和電極均處于電池的背面，具體到電池結(jié)構(gòu)上，以N型IBC電池為例，其在N型硅片正面摻磷形成N+的前表面場（FSF），在硅片背面的部分區(qū)域摻磷形成N+背場（BSF），部分區(qū)域摻硼形成P+區(qū)發(fā)射極。同時，在電池前表面場之上，再沉積SiO2鈍化層，以及SiNx減反射層；在電池背表面，沉積一層氧化物鈍化層。最后，對應(yīng)IBC電池背面的P+發(fā)射極和N+背場區(qū)域，分別對應(yīng)制作金屬電極（P）和金屬電極(N)。在襯底硅片的選擇上，IBC電池的襯底硅片既可以是P型硅片，也可以是N型硅片。選用不同類型的襯底硅片后，其在電池的摻雜上會有所不同。如果選用N型硅片，則在電池背面一定區(qū)域硼摻雜形成P+發(fā)射極，前表面場（FSF）和N+背場（BSF）則進行磷摻雜。如果選用P型硅片，則電池背面一定區(qū)域進行磷摻雜形成N+發(fā)射極，一定區(qū)域進行硼摻雜形成P+背場（BSF）。相對P型硅片，N型硅片具有少子壽命高、無光衰、弱光性能好等優(yōu)點，但P型硅片在成本端具備優(yōu)勢。同時，IBC電池對襯底硅片的質(zhì)量要求較高。從IBC電池的結(jié)構(gòu)來看，由于其PN結(jié)的位置處于電池背面，而光生載流子主要是在電池的前表面產(chǎn)生，其需要穿過硅片的厚度到達背面發(fā)射極。為了減少期間光生載流子的復合，就需要襯底具有較長的少子擴散長度，因此制備高效IBC電池需要采用高質(zhì)量的單晶硅片。轉(zhuǎn)換效率領(lǐng)先且工藝升級空間大，有望成為未來主流電池技術(shù)路線目前，IBC電池轉(zhuǎn)換效率領(lǐng)先TOPCon、HJT等其他晶硅電池記錄，SunPower目前量產(chǎn)平均效率達到25%左右，最新一代電池技術(shù)效率已經(jīng)超過25%。從IBC電池的發(fā)展歷程來看，Schwartz和Lammert于1975年首次提出背接觸式光伏電池概念，經(jīng)過近40年的研究發(fā)展，其轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)超過其他單結(jié)晶硅太陽電池。SunPower在IBC電池的進展中起到重要作用，1997年，SunPower公司和斯坦福大學開發(fā)的IBC電池，在1個光照下得到23.2%的轉(zhuǎn)換效率；2004年，SunPower公司采用點接觸和絲網(wǎng)印刷技術(shù)研發(fā)出第一代大面積(149cm2)的IBC電池，轉(zhuǎn)換效率達到21.5%；2007年通過工藝優(yōu)化和改進，研發(fā)出可量產(chǎn)的平均效率22.4%的第二代IBC電池；2014年，SunPower在N型CZ硅片上制備的第三代IBC太陽電池，最高效率達到25.2%。根據(jù)SunPower最新披露信息來看，目前公司IBC電池平均效率達到25%左右，其最新推出的IBC電池，吸收了TOPCon電池鈍化接觸的技術(shù)優(yōu)點，并采用銅電極工藝，從電池結(jié)構(gòu)來看，量產(chǎn)工藝經(jīng)過簡化，成本在可接受范圍，轉(zhuǎn)換效率可以達到26%左右。同時，SunPower也是最早實現(xiàn)量產(chǎn)IBC電池的公司，2014年SunPower已建成年產(chǎn)能1.2GW的IBC電池，包括年產(chǎn)能100MW的第三代高效IBC電池生產(chǎn)線，該產(chǎn)線生產(chǎn)的電池平均效率達到23.62%。兼收并蓄，IBC電池具備優(yōu)異的工藝疊加能力，可與TOPCon、HJT和鈣鈦礦等技術(shù)有機結(jié)合，進一步提升電池轉(zhuǎn)換效率，XBC未來有望成為下一代主流技術(shù)選擇。IBC電池具有較高的技術(shù)升級潛力，除了以SunPower公司為代表的經(jīng)典IBC電池工藝外，目前，基于IBC電池結(jié)構(gòu)衍生的新型高效電池“XBC”，其技術(shù)路徑主要包括：與TOPcon電池技術(shù)進行結(jié)合，形成TBC或者POLO-IBC電池，但由于POLOIBC工藝復雜，產(chǎn)業(yè)內(nèi)推進較快的為成本較低、技術(shù)同源的TBC電池工藝；與HJT電池技術(shù)有機結(jié)合，形成HBC電池；HBC電池具備更高的轉(zhuǎn)換效率，而且在組件端相同條件下發(fā)電量更高，兼具IBC和HJT的優(yōu)點；作為底電池制備疊層電池，形成PSCIBC疊層電池。鈣鈦礦電池與IBC太陽電池結(jié)合制備的疊層電池能夠?qū)崿F(xiàn)吸收光譜互補,通過提高太陽光譜的利用率來提IBC電池的光電轉(zhuǎn)換效率。鈣鈦礦晶硅疊層電池理論效率達30%以上，從而成為突破晶硅太陽電池光電轉(zhuǎn)化效率理論極限(29.4%)的研究熱點。從效率數(shù)據(jù)來看，升級后的“XBC”電池能夠?qū)崿F(xiàn)更高的轉(zhuǎn)換效率。2018年德國哈梅林太陽能研究所（ISFH）采用區(qū)熔(FZ)法制備的p型單晶硅片將POLO技術(shù)應(yīng)用在IBC太陽電池上進行鈍化,在4cm2電池面積上實現(xiàn)了26.1%的POLO-IBC太陽電池光電轉(zhuǎn)換效率。而截至目前，HBC電池代表著晶硅太陽電池的最高效率水平，2017年Kaneka通過優(yōu)化串聯(lián)電阻和歐姆接觸性能將HBC電池效率提高至26.63%。龍頭隆基、愛旭領(lǐng)先布局，開啟XBC規(guī)模化擴產(chǎn)序幕降本提效是光伏行業(yè)發(fā)展的核心驅(qū)動和永恒話題，推動電池技術(shù)的更迭。太陽能電池作為太陽能轉(zhuǎn)化成電能的基本單元，直接決定光伏系統(tǒng)的光電轉(zhuǎn)換效率，對電站收益率有重大影響。21世紀以來，光伏電池市場主要以技術(shù)更成熟的晶硅電池為主。對于晶硅電池，提升光電轉(zhuǎn)換效率的主要路徑，就是對技術(shù)的優(yōu)化與迭代。2022年新技術(shù)電池將成為擴產(chǎn)主流技術(shù)，開啟新一輪電池技術(shù)擴產(chǎn)周期。目前，光伏行業(yè)技術(shù)迭代、降本提效最為集中的環(huán)節(jié)便在于電池片環(huán)節(jié)，對于電池片而言，目前其技術(shù)迭代呈現(xiàn)兩個明顯趨勢，一是電池技術(shù)由P型PERC電池轉(zhuǎn)向提效空間更高的新技術(shù)電池趨勢明確，從目前對下游電池企業(yè)擴產(chǎn)的梳理來看，22年電池擴產(chǎn)將主要以新技術(shù)為主，預(yù)計2022年傳統(tǒng)PERC電池擴產(chǎn)接近尾聲，而新技術(shù)電池擴產(chǎn)占比或超70%；第二，在具體技術(shù)路線的選擇上，呈現(xiàn)XBC、TOPCon和HJT并存的格局，并以目前綜合性價比更高的XBC、TOPCon為主。上一輪電池技術(shù)周期，是PERC電池對BSF電池的替代，當前時點類似于2017-2018年由PERC電池開啟的電池快速產(chǎn)能擴張周期。2017-2019年隨著成本持續(xù)下降，PERC電池逐步進入爆發(fā)式產(chǎn)能擴張的時間窗口，市場份額從2017年的15%提升到2019年的65%。在上一輪PREC電池替代周期中，其對產(chǎn)業(yè)的影響在于：1）使著力布局PERC產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)獲得了顯著的超額收益；2）具備成本優(yōu)勢的企業(yè)在面對產(chǎn)業(yè)技術(shù)全面轉(zhuǎn)型時更有動力加速擴張，一定程度上影響了行業(yè)格局的演變。對于設(shè)備端而言，伴隨上一輪PERC電池的擴產(chǎn)，設(shè)備企業(yè)訂單規(guī)模大幅增長，同時，新產(chǎn)品也推動了設(shè)備企業(yè)盈利能力的明顯提升。目前，行業(yè)進入了新一輪的電池新技術(shù)擴產(chǎn)周期，有望重現(xiàn)上一輪PERC時代的大規(guī)模擴產(chǎn)，同時，設(shè)備端得益新技術(shù)投資額更高需求彈性明顯。在新技術(shù)電池技術(shù)路線中，目前產(chǎn)業(yè)化推進的技術(shù)主要是TOPCon、XBC和HJT三種，不同電池技術(shù)格局特點，在轉(zhuǎn)換效率、電池成本、工藝復雜性及與存量產(chǎn)線的兼容性等方面均有所不同。轉(zhuǎn)換效率來看，三種N型電池技術(shù)均能夠?qū)崿F(xiàn)24%以上的量產(chǎn)效率，IBC電池效率更高，且能夠分別與TOPCon、HJT電池技術(shù)進行結(jié)合，升級成為轉(zhuǎn)換效率更高的TBC、HBC電池；成本端對比來看，目前，三種電池技術(shù)的單W成本仍高于PERC，相較而言，TOPCon的單W成本低于HJT；從工藝復雜度來看，XBC>TOPCon（12-13道）>PERC（8-10道）>HJT（4-6道）；從與PERC產(chǎn)線的兼容性來看，TOPCon（可基于PERC升級）>XBC(部分兼容）>HJT（完全不兼容），TOPCon可基于現(xiàn)有PERC產(chǎn)線升級。整體來看，目前TOPCon、XBC和HJT各具特點，在轉(zhuǎn)換效率方面尚未拉開明顯差距，均可以實現(xiàn)24%以上的量產(chǎn)效率，但XBC電池目前效率數(shù)據(jù)高于TOPCon和HJT。主要差異體現(xiàn)在成本、工藝復雜度和產(chǎn)線兼容性等方面。綜合來看，目前在新技術(shù)路線中，短期XBC、TOPCon電池綜合性價比相對更優(yōu)，中短期擴產(chǎn)規(guī)模也超過HJT。以隆基、愛旭等為首的龍頭率先開啟XBC電池擴產(chǎn)，22年XBC電池成為主流擴產(chǎn)路線之一，擴產(chǎn)幅度大增。從量產(chǎn)進程來看，國際上IBC技術(shù)比較成熟的量產(chǎn)公司主要是SunPower和LG，其中，SunPower研發(fā)IBC技術(shù)較為成熟，14年已經(jīng)建成年產(chǎn)能1.2GW的產(chǎn)線，最早實現(xiàn)IBC電池量產(chǎn)。同時，國內(nèi)部分公司也在持續(xù)推進IBC電池的研發(fā)和布局，天合光能在2017年5月自主研發(fā)的大面積6英寸N型單晶硅IBC電池效率達到24.13%；2018年2月效率進一步提高到25.04%，并經(jīng)過日本電氣安全與環(huán)境技術(shù)實驗室（JET）獨立測試認證。中來光電2018年底通過對n-PERT電池線改造升級實現(xiàn)了IBC電池的批量生產(chǎn)，年產(chǎn)能約150MW，平均效率約22.8%；2018年國家電投黃河公司建設(shè)國內(nèi)第一條200MWN型IBC電池產(chǎn)線，2021年6月宣布IBC電池及組件生產(chǎn)平均效率突破24%。但整體而言，由于IBC電池技術(shù)難度和設(shè)備投資成本較高，此前國內(nèi)大部分公司仍停留在小規(guī)模研發(fā)階段，尚未大規(guī)模量產(chǎn)。伴隨技術(shù)逐步成熟，以隆基、愛旭為代表的龍頭廠商率先開啟XBC電池規(guī)模化擴產(chǎn)。1）隆基股份：目前在各種技術(shù)路線上均有布局，但最先明確的是差異化的HPBC路線。在產(chǎn)能規(guī)模上看，隆基新技術(shù)電池產(chǎn)能在建及規(guī)劃規(guī)模已達64GW，其中最先落地的泰州4GW產(chǎn)能預(yù)計于2022年8月投產(chǎn)，或采用TOPCon與IBC思路上相結(jié)合的HPBC路線，該項目投資額約12億元，折合投資成本約為3億元/GW。新產(chǎn)能落地值得期待。2）愛旭股份：2021年4月發(fā)布非公開發(fā)行A股股票和簽訂投資協(xié)議公告，公司在IBC、HBC和疊層電池的量產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域取得了顯著的研究成果，擬投資珠海年產(chǎn)6.5GW（一期）和義烏年產(chǎn)10GW新世代高效太陽能電池項目；2022年5月發(fā)布非公開發(fā)行股票預(yù)案（修訂稿），擬定增募資16.50億元，投資珠海年產(chǎn)6.5GW新世代高效晶硅電池建設(shè)項目，新技術(shù)電池項目提上日程。工藝流程較為復雜，關(guān)鍵工藝在于背面定域摻雜及金屬電極經(jīng)典IBC：部分與PERC相同，新增加多道重要工藝XBC電池的制造工藝流程與其電池結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)。首先，我們來看經(jīng)典IBC電池的結(jié)構(gòu)，以N型IBC電池為例，其在襯底硅片的正表面，通過摻磷等元素形成N+前表面場

（FSF），在硅片背面的一定區(qū)域摻硼形成P+區(qū)發(fā)射極，和N型硅片襯底共同構(gòu)成電池PN結(jié)，同時，在硅片背面一定區(qū)域摻磷形成N+背場（BSF），以此形成高低結(jié)；之后，在硅片正面的N+前表面場上，再沉積SiO2鈍化層，以及SiNx減反射層，同時，在電池背面的P+和N+層之上，再沉積一層氧化物鈍化層；最后是金屬電極的制作，需要對應(yīng)電池背面的P+和N+區(qū)域，分別對應(yīng)制作金屬電極（P）和金屬電極(N)。對比PERC、TOPCon等其他晶硅電池的結(jié)構(gòu)和制造工藝，IBC電池的核心工藝流程及難點主要在于，如何在電池背面制備出呈叉指狀間隔排列的P區(qū)和N區(qū)，以及在其上面分別對應(yīng)形成金屬化接觸。1）電池背面定域摻雜，形成間隔排列的P+區(qū)和N+區(qū)。對于普通晶硅電池，以PERC為例，其是在P型硅片正面通過磷擴散形成N+發(fā)射極，與硅片基底形成PN結(jié)；TOPCon電池則是在N型硅片正面進行硼擴散形成P+發(fā)射極。而由于特殊的電池結(jié)構(gòu)，XBC電池則需要在硅片背面分別形成摻硼的P+區(qū)和摻磷的N+區(qū)，并且為了避免漏電，P+區(qū)和N+區(qū)之間需要分隔開，形成Gap區(qū)域。在XBC電池的工藝優(yōu)化中,叉指狀的P+和N+區(qū)結(jié)構(gòu)是影響電池性能的關(guān)鍵，因此，XBC電池制作的關(guān)鍵工藝之一就在于如何實現(xiàn)電池背面的定域摻雜。并且，無論是經(jīng)典IBC電池，或是TBC、HBC等“XBC”形式的升級技術(shù)，雖然具體電池結(jié)構(gòu)存在差別，但背面定域摻雜均是最關(guān)鍵的工藝。另外，在XBC電池背面定域摻雜的時候，P+發(fā)射極寬度、N+背場寬和二者之間的間隙隔離層會對電池電性能造成較大影響。根據(jù)相關(guān)文獻研究結(jié)果，較寬的N+背場和Gap區(qū)域會導致轉(zhuǎn)換效率降低，原因在于，較寬的N+背場（BSF）會使得少數(shù)載流子從BSF區(qū)傳輸?shù)桨l(fā)射區(qū)的橫向平均距離增大，進而提高了擴散過程中的復合損失，因此，N+背場寬度應(yīng)盡量窄小；同時，P+區(qū)和N+區(qū)之間的Gap區(qū)域應(yīng)盡可能窄，且表面應(yīng)具有良好的鈍化效果才可避免少數(shù)載流子的復合，太寬可能會導致背接觸電池的有效面積被浪費，有效載流子也難以被收集，從而降低電池性能。但Gap區(qū)域的寬度受制備工藝的技術(shù)可實現(xiàn)性限制，過窄的寬度設(shè)計會提高工藝技術(shù)瓶頸和增加過程控制難度。XBC電池需要在背面分別進行硼和磷的局域擴散，其實現(xiàn)工藝較多，結(jié)合主要光伏企業(yè)申請專利情況，目前產(chǎn)業(yè)推進的常見定域摻雜方法主要是掩膜法，再結(jié)合光刻、絲網(wǎng)印刷刻蝕漿料、激光刻蝕或者離子注入等方法來形成定域摻雜的圖形。具體來看：通過光刻技術(shù)在掩膜上形成需要的圖形，隨后再進行擴散摻雜，但光刻法的成本較高，不適合規(guī)?；a(chǎn)；

印刷法，通過絲網(wǎng)印刷刻蝕漿料或者阻擋型漿料來刻蝕或者遮擋住不需要刻蝕的部分掩膜，從而形成需要的圖形。這種方法在制作步驟中涉及多次掩膜、腐蝕，制程復雜，同時，絲網(wǎng)印刷本身也存在對準精度不夠、多次印刷問題等局限，從而給電池結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來了挑戰(zhàn)，較小的P-N間距和金屬接觸面積能帶來電池效率的提升，因此，絲網(wǎng)印刷需要在工藝重復可靠性和電池效率之間找到平衡；

激光，可有效解決絲網(wǎng)印刷過程中的局限，無論是間接刻蝕掩膜（利用激光的高能量使局部固體硅升華成為氣相，從而使附著在該部分硅上的薄膜脫落），還是直接刻蝕（如SiNx吸收紫外激光能量而被刻蝕），激光都可以得到比絲網(wǎng)印刷更為精細的結(jié)構(gòu)，更細微的金屬接觸開孔和更多樣的圖案設(shè)計；結(jié)合產(chǎn)業(yè)推進以及龍頭企業(yè)XBC電池擴產(chǎn)中的選擇來看，目前，激光成為主要的選擇方法。離子注入方式，優(yōu)點是可以精確地控制摻雜濃度，通過掩膜可以形成選擇性的離子注入摻雜。同時，離子注入后，還需要進行一步高溫退火過程來將雜質(zhì)激活并推進到硅片內(nèi)部，并且還需要修復離子注入造成的硅片表面晶格損傷。離子注入具有控制精度高、擴散均勻性好等特點，但設(shè)備昂貴，易造成晶格損傷，在光伏行業(yè)中實際應(yīng)用較少。2）XBC電池的另一關(guān)鍵工藝在于背面金屬化柵線的制作。XBC電池背面電極的設(shè)計，不僅影響著電池性能，還直接決定了IBC組件的制作工藝。XBC電池的電極都在背面，由于不需要考慮遮光，所以可以更靈活的設(shè)計柵線，降低串聯(lián)電阻。但為了減少金屬接觸區(qū)域的復合，XBC電池在金屬化之前一般要打開接觸孔/線，以此來減少金屬接觸區(qū)的復合。另外，為了防止漏電，N和P的金屬電極接觸孔需要與各自的擴散區(qū)對準。在打開接觸孔/線的時候，通常采用激光開槽、絲網(wǎng)印刷刻蝕漿料、濕法刻蝕等方法來將接觸區(qū)的鈍化膜去除，形成接觸區(qū)。在金屬電極的制作方法上，可以采用絲網(wǎng)印刷、激光轉(zhuǎn)印、電鍍等多種技術(shù)。相對傳統(tǒng)晶硅電池生產(chǎn)流程，XBC電池的工藝流程較為復雜。對于經(jīng)典IBC電池的工藝流程來看，其工序步驟有部分與PERC兼容，但同時又增加了硼擴散、鍍氮化硅層、鍍掩膜、激光開槽等工序，并增加了清洗的步驟。TBC電池：與TOPCon有機結(jié)合，工藝流程部分與TOPCon兼容TBC電池是將TOPCon的背面鈍化接觸技術(shù)與IBC相結(jié)合，對傳統(tǒng)IBC電池的背面進行優(yōu)化設(shè)計。從電池結(jié)構(gòu)來看，TOPCon電池最大的特點是，在電池背面制備一層超薄隧穿氧化層和摻雜非晶硅層，二者共同構(gòu)成背面鈍化接觸結(jié)構(gòu)；經(jīng)典IBC電池的最大特點則是，在電池背面形成間隔排列的P+和N+區(qū)域作為發(fā)射極和背場（BSF），且電極也全面轉(zhuǎn)移到背面。TBC電池將二者的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢進行了有機結(jié)合，即在硅片背面沉積一層超薄隧穿氧化層SiO2，并制作間隔排列的P+和N+的POLY-Si作為發(fā)射極和背場

（BSF），硅片正面沉積前表面場，鈍化層和減反射層，背面沉積鈍化層，在背面再分別對準P+和N+區(qū)域制作對應(yīng)P和N的金屬電極。TBC的電池結(jié)構(gòu)使其具有更低的復合，更好的接觸，從而獲得更高的轉(zhuǎn)化效率。2018年德國哈梅林太陽能研究所（ISFH）制作的POLO-IBC電池獲得了26.1%的光電轉(zhuǎn)換效率。TBC電池工藝步驟部分與TOPCon兼容。TBC電池結(jié)合了TOPCon的背面鈍化接觸和IBC的背面叉指狀排列P+和N+區(qū)，以及正面無柵線的特點，基于其二者結(jié)合后的電池結(jié)構(gòu)，TBC電池工藝流程的重點在于幾個方面，背面隧穿氧化層的沉積，背面間隔排列的P+和N+的POLY-Si的沉積，以及背面金屬電極的制作。而在TOPCon電池的制作中，其背面隧穿氧化層和摻雜非晶硅層的制作，主要是通過LPCVD、PECVD、PVD等方法進行沉積，TBC電池在隧穿層和P+和N+區(qū)沉積的時候，有部分工序也與TOPCon電池相同，存在部分兼容。主要差異體現(xiàn)在如何實現(xiàn)背面的局域摻雜，以及背面金屬電極的制作。具體工藝流程方面，結(jié)合目前隆基樂葉、金石能源、韓華新能源、普樂新能源、國家電投等公布的發(fā)明專利申請來看，常見的TBC電池的工藝流程如下：1）對基底硅片進行去損傷、制絨、清洗和背拋光處理；2）在硅片背面沉積隧穿氧化層，以及隧穿層上的硼摻雜的P+polySi層，沉積工藝可以采用PECVD原位摻雜、LPCVD或者PVD等；3）沉積氧化物掩膜層，再利用激光開槽等方式去除N+區(qū)域和Gap區(qū)域覆蓋的掩膜層以及此前沉積的P+層，再沉積磷摻雜的N+polySi層。在沉積P+和N+polySi環(huán)節(jié)中，由于需要二者是間隔排列的，會涉及多次沉積掩膜層和激光開槽等刻蝕工藝的應(yīng)用；4）前表面沉積AIOx鈍化層&SiNx減反射層，以及背面SiNx層；5）利用激光開槽等方式進行P+和N+區(qū)域的金屬接觸開孔，并進行對應(yīng)區(qū)域的電極制作，電極制作方法可以選擇激光轉(zhuǎn)印、絲網(wǎng)印刷、電鍍等。HBC：與HJT有機結(jié)合，工藝流程部分與HJT相同HBC電池是異質(zhì)結(jié)(HJT)電池與背接觸(IBC)電池的有機結(jié)合，既利用了HJT電池結(jié)構(gòu)非晶硅優(yōu)越的表面鈍化性能，同時也借鑒了IBC電池結(jié)構(gòu)正面無金屬遮擋的優(yōu)點，兼具二者電池的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢。同時，HJT電池的低溫制備工藝還可以避免傳統(tǒng)電池的高溫制備過程對硅片造成的形變和熱損傷。從HBC電池結(jié)構(gòu)來看，基于N型硅片襯底，其在硅片正面依次沉積氫化非晶硅（a-Si:H）作為前表面鈍化層，并采用SiNx減反射層取代透明的TCO導電膜，光學損失更少、成本更低；在硅片背面，依次沉積氫化非晶硅（a-Si:H）背鈍化層，以及鈍化層上呈叉指狀分布的p-a-Si∶H層和n-a-Si∶H層，分別作為發(fā)射極和背場BSF，發(fā)射極和BSF二者間隙隔離。同時，在發(fā)射極和BSF上再沉積透明導電薄膜，并制作對應(yīng)的金屬接觸電極。HBC電池將結(jié)合了HJT與IBC兩種高效電池技術(shù)的優(yōu)勢于一體，轉(zhuǎn)換效率優(yōu)勢明顯，而且在組件端相同條件下發(fā)電量更高，自2014年以來一直占據(jù)著晶硅太陽電池最高轉(zhuǎn)換效率紀錄的位置。2016年日本Kaneka公司宣布在面積為180cm2訂單HBC電池結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)了世界最高轉(zhuǎn)換效率26.33%；緊接著在2017年8月，Kaneka又將該記錄提高至26.63%，這也是目前晶硅太陽能電池研發(fā)效率的最高水平和記錄。HBC電池工藝步驟部分與HJT相同。HBC電池結(jié)合了HJT和IBC電池結(jié)構(gòu)的特點，基于其二者結(jié)合后的電池結(jié)構(gòu)，HBC電池有部分工序也與HJT電池相同，存在部分兼容。從HJT電池的制作流程看，其核心制造工序主要為清洗制絨、非晶硅薄膜沉積、TCO膜沉積和電極金屬化4道工序。與HJT電池工序流程相比，HBC電池工藝流程的差異主要體現(xiàn)在如何實現(xiàn)背面的局域摻雜，以及背面金屬電極的制作。具體工藝流程來看，結(jié)合國家電投、金石能源、愛旭股份等公司的發(fā)明專利申請來看，HBC電池的關(guān)鍵工藝在于制備電池背面叉指狀排列的摻硼和摻磷氫化非晶硅區(qū)域，類似TBC電池，因此也會涉及到掩膜、開槽、沉積、刻蝕等多道工藝的交替應(yīng)用。整體來看，XBC電池的工藝流程在晶硅電池中最為復雜，在技術(shù)升級為TBC、HBC電池之后，工藝步驟較經(jīng)典IBC電池進一步增加。以HBC電池為例，其不僅需要解決HJT技術(shù)存在的TCO靶材和低溫銀漿成本高等問題，還需要解決IBC電池電極隔離（正負電極都位于背面）、工藝流程復雜及工藝窗口窄等問題。從設(shè)備投資成本看，對比不同電池技術(shù)路線，目前TOPCon電池設(shè)備投資額約2億元/GW左右，經(jīng)典IBC電池約3億元/GW左右，HJT電池約4.0-4.5億元/GW，而TBC、HBC電池作為升級技術(shù)，因為增加了工序步驟及對應(yīng)設(shè)備，單GW設(shè)備投資相對較高。激光在XBC電池中應(yīng)用場景更加豐富，涉及開槽、摻雜、轉(zhuǎn)印、氧化等多種工藝結(jié)合激光在光伏行業(yè)的應(yīng)用來看，激光主要應(yīng)用于電池片、組件環(huán)節(jié)。其中，在電池片環(huán)節(jié)的應(yīng)用包括開槽、摻雜、打孔、刻蝕、退火等多種工藝；組件端包括劃片、串焊等應(yīng)用。對于光伏高效電池的生產(chǎn)制備，其光電轉(zhuǎn)換效率提升的關(guān)鍵在于控制光學損失和電學損失，激光具有快速、準確、零接觸以及良好的熱效應(yīng)等優(yōu)勢，可以極大避免太陽能電池制造過程中的損耗，從而提升光電轉(zhuǎn)換效率，同時還能降低生產(chǎn)成本。激光技術(shù)在PERC、TOPCon、IBC和HJT電池當中，均已經(jīng)有多種激光技術(shù)的應(yīng)用。具體到XBC電池，由于XBC電池工藝路線比較復雜，需要在電池背面制備叉指狀排列的摻硼P+區(qū)域和摻磷N+區(qū)域，工藝過程中需要結(jié)合掩膜、激光開槽、刻蝕等多種工藝交替應(yīng)用，最后還需要制作對應(yīng)的電極。因此，從XBC電池的電池結(jié)構(gòu)及工藝流程來看，XBC電池為激光技術(shù)的應(yīng)用提供了更豐富的應(yīng)用場景和機會，結(jié)合各光伏企業(yè)的專利申請來看，激光在XBC電池中的應(yīng)用包括激光開槽、激光刻蝕、激光熱氧化、激光摻雜及激光轉(zhuǎn)印，另外，在HBC電池中還可以使用激光對N+摻雜非晶硅層進行激光處理，使得局域N+薄膜晶化或者晶化度提高。具體來看，激光在XBC電池中的應(yīng)用潛力如下：2、激光輻照，形成氧化物掩膜層（激光氧化工藝）。根據(jù)隆基樂葉申請日為2021年9月30日提交的發(fā)明專利申請（申請公布號：CN113921626A），公司提出了在制備XBC電池過程中，通過兩步激光氧化工藝來分別形成P+和N+特定摻雜區(qū)域的氧化物掩膜層。具體方法來看，在含氧氣氛環(huán)境下，通用激光直接對P+和N+的特定區(qū)域進行激光輻照，從而在激光掃過的區(qū)域形成氧化物掩膜層。激光輻照的方法使得氧化物掩膜層的形成精度高，相較于外加熱氧化或者PECVD形成的掩膜