自2021年光伏步入平价时代以来，光伏产业迎来又一个新的转折点——N型技术变革，站在这场变革的新起点，我们每个人都是参与者、奋斗者，也是记录者。

2022年N型产品逐渐实现大规模应用。过去一年，华能、大唐、国家电投、国投电力、中核、国家能源集团等9大央国企招标中，n型组件超过3.5GW，其中华能一家企业的单次N型组件招标就达到吉瓦级。

据公开数据统计，2022年至今，各光伏企业发布的N型电池组件扩产计划超900GW，其中超600GW为电池，投资金额超4200亿元，有超200GW预计在2023年投产。扩产企业有60家左右，其中20家为跨界光伏企业，扩产规模占比近三成。从地区分布看，安徽、江浙地区的区位条件、营商环境吸引了最多企业的目光。

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太阳能电池技术概述

太阳能电池技术起源于美国，欧美及日韩等国起步较早，在技术和资源方面具有较大的先发优势。

1954年，美国贝尔实验室研制了第一块晶体硅太阳能电池，开启了太阳能发电新纪元。此后，太阳能电池发展大致经历了三个阶段。

第一代太阳能电池，主要为晶硅太阳能电池，其工艺技术成熟，转换效率高，是目前已经商业化应用的一类电池。随着工艺技术水平进步，目前实验室效率可达26%以上；

第二代太阳能电池，主要包括非晶硅薄膜电池和多晶硅薄膜电池，如碲化镉、砷化镓及铜铟镓硒薄膜电池等，此类太阳能电池所需材料较少，且容易大面积生产，因此在成本方面具有优势，目前效率提升也卓有成效；

第三代太阳能电池，是一种基于高效、绿色环保和先进纳米技术（包括染料敏化、钙钛矿、量子点等）的新型太阳能电池，具有更高的应用前景和发展潜力，但是由于其涉及微观领域，制作工艺和要求都比较复杂，界面电荷传输机理还需深入探讨。

目前在全球范围内，太阳能光伏电池中晶体硅电池转换效率较好，而且技术成熟，2020年晶体硅电池所占市场份额已达95.9%，薄膜电池约占4.0%，第三代电池仅占0.1%。

晶硅光伏电池可分为掺硼的P型电池和掺磷的N型电池，随着市场对电池效率的要求越来越高，P型电池的效率瓶颈已越发明显，降本速度也有所放缓，而光电转换的高效率、低成本是太阳能发电技术发展的不懈追求。

N型晶硅光伏电池具有高少子寿命、无光致衰减等优势，稳定性更高，电池工艺和效率提升明显加快，未来转换效率提升空间更大，因此成为行业关注和研究的热点。

目前N型晶硅电池的研究热点主要有PERT电池、TOPCon电池、IBC电池、HJT电池、HBC电池等。

PERT，即发射结钝化全背场扩散电池，是一种典型的双面电池，最早由澳大利亚新南威尔士大学研发，兼容了P型太阳能电池的制备工艺。N-PERT双面电池采用N型硅作衬底，其双面率较高普遍可以达到90%左右，同时具备低成本、高寿命、无光致衰减等优点；

TOPCon（隧穿氧化层钝化接触电池）是在N型电池工艺的基础上研发出的隧穿氧化层钝化接触技术，于2013年由德国Fraunhofer研究所首次提出，其融合了N型PERT电池的优势，具有更高的理论效率极限，且较PERC仅增加了硼扩、隧穿氧化层沉积等步骤，可在原电池设备制程基础上进行改造，是现有PERC产能后续转型第一选择；

IBC（叉指状背接触电池）最早在1975年由美国SUNPOWER提出，是最早研究的背结电池，其作为商品化晶体硅电池中工艺较复杂、结构设计难度较大的电池，是晶体硅研发制造的高水平代表。

IBC电池正面无栅线，而将PN结、基底及发射区的接触电极以叉指状排列在背面，因此串联电阻可以更小、电池正面入射光效率更高，具有很大的优化空间和潜力，其主要通过结构的改变来提高转换效率，还可以与PERC、TOPCon、HJT等其他技术叠加，有望成为新一代的平台型技术；

HJT（异质结电池）最早于1992年由三洋公司第一次成功制备，通过增加一层非晶硅异质结来提高VOC开路电压，从而提高电池片的转换效率，HJT电池具有双面发电、高开路电压、无PID现象、高效率、高光照稳定性以及低温制造工艺等优势受到行业关注。

随着HJT设备国产化、硅片减薄、低温银浆用量等成本的逐渐降低，未来异质结电池有望成为下一代主流光伏电池技术；2014年，受夏普研究成果启发，松下在其HJT电池基础上，结合了IBC电池结构，研发出了转换效率25.6%的HBC电池，刷新了世界纪录。

HBC（异质结背接触晶硅电池）具有较高的转换效率，主要原因在于充分吸收了HJT电池非晶硅钝化技术的优点，并采用了IBC电池结构，前表面无遮光损失和减少了电阻损失，因此迅速吸引了大批研发机构和企业的研究，成为最热门的技术路线之一。

据中国光伏行业协会CPIA统计，截至2020年底，全球转换效率超过25%的单晶硅电池的记录有12条，其中8项是使用了N型硅衬底材料，4项使用了P型硅衬底材料，而8项N型电池记录均为HBC、

TOPCon、HJT或IBC电池，如表1所示。

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N型晶硅太阳能电池技术现状分析

以下从四方面分析N型晶硅太阳能电池技术现状。

1、各类N型晶硅太阳能电池专利占比情况

N型晶硅太阳能电池中国专利分类占比情况如图所示。

同全球研究热点趋势相同，我国目前研究热点主要为HJT、IBC和TOPCon电池，这三种电池技术也是目前比较成熟、量产平均转化效率大于23%的N型电池技术。

PERT可以认为是最早的N型电池，但是与TOPCon等相比，从量产效率和成本上已不具备显著优势；HBC在继承了IBC和HJT两者优点的同时，也保留了两者各自生产工艺的难点如设备昂贵、工序长、投资成本高、制程复杂、对工艺和设备精度要求高等，产业量产仍然面临一定的难题，因此这两类电池专利申请占比较小。

2、技术生命周期

专利技术生命周期是根据专利统计数据规制出的S曲线，通过对专利申请数量或获得专利权的数量与时间序列关系、专利申请人数量与时间序列关系等，反映专利技术所处的阶段周期性变化。

技术生命周期可以帮助申请人了解技术所处的具体发展阶段，并预测发展趋势或发展极限，从而进行技术管理或专利布局。

N型晶硅太阳能电池中国专利2012—2021年生命周期如图所示（考虑到专利一般从申请到公开需要长达18个月的时间，生命周期在2021年出现失真）。

对应申请-公开态势，2015年以前，我国N型晶硅太阳能电池专利较少，基本处于萌芽期或技术引进阶段；2016年开始我国在N型晶硅太阳能电池方面技术有所增长但较为平稳；2018年至今，产业投入了较大的研发力度，专利申请及申请人数量持续增长，总体可认为仍处于成长期，反映了我国在N型晶硅太阳能电池技术方面有所突破，但由于N型技术面临着结构、产业化、高复杂性和高成本等方面的难题，与国外专利技术相比，仍然存在较大的上升空间。

3、技术构成

N型晶硅太阳能电池中国专利技术构成，主要分布在H01L（半导体器件）领域，其次是C23C、H01B等大类，而在光伏技术全球专利申请的技术领域分布中，IPC大组分类主要集中在H01L大类，是光伏领域的核心技术。

4、技术功效

技术功效矩阵分析能够发掘专利技术所满足的市场需求，推动技术研发和竞争主体所关注的行业或市场的“痛点”和“痒点”，从而作为市场调研的补充信息，为后续技术研发提供方向。

对技术功效进行交叉分析，还能够摸清针对不同的市场需求目前已有的解决方案，辨明“热点”和“空白点”，从而为后续技术研发提供思路。

另外，专利技术功效价值度，主要对专利的技术领先程度等方面进行评估与分析，评价指标主要包括先进性、行业发展趋势、适用范围、配套技术依存度、可替代性、成熟度等，专利技术功效价值度随着时间的推移或法律状态的变化而变化，有助于宏观地了解各类技术的应用价值，从而调整研发路线。

此外，依照专利技术功效价值度，N型晶硅太阳能电池的研究热点和未来发展趋势显而易见，即提高效率、降低成本、降低复杂性。

而降低损失以及提高电流的专利技术在H01B、H02S等大类中仍为空白点。

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N型“激战”正酣

根据不完全统计，2022年以来N型规划产能已经超过900GW，无论是传统的一线梯队，亦或者是跨界企业与跟随者均规划了巨大的扩产计划。这与PERC量产当年如出一辙，大量产能蜂拥而上，试图抢滩电池的又一波技术红利。

作为N型TOPCon技术的引领者，晶科能源是这一技术量产发展中第一个勇于吃螃蟹的企业，2022年第一个8GW电池组件产线的投产，拉开了N型产品的竞争大幕。随后包括天合光能、晶澳科技、阿特斯、一道新能等也相继启动了TOPCon的量产与推进，这些业内优秀企业规划的N型产能大部分将在2023年落地投产。可以明确的是，2023年将成为N型产品规模化量产与角逐的“元年”。

同样的，在异质结技术方面，行业也一直在逐步推进。尽管TOPCon在量产规模上取得了优势，但头部企业大部分均采用了两种技术路线同步推进的方式，以华晟新能源、东方日升、爱康科技等为代表的异质结支持者，均在持续研发与推进异质结的量产与升级。

然而，产业端的激进还需要终端业主的认可与配合，但是对于投资企业来说，是否“买账”的关键有两点，一是N型组件能否在终端收益率测算中凸显性价比，二是新产品的可靠性与否，也是投资企业尤其是大型发电企业在设备选型时考虑的重点因素。

从2022年以来，陆续有投资企业在大型集采中规划了N型标段，据不完全统计，包括国家电投、中核、大唐、华电、华能、中国电建等启动了至少8GW的N型组件集采规模。从实际开标价格可以看到，N型TOPCon组件与P型组件相比，国内价差基本维持在5-7分/瓦，这与3~5%的电量增发幅度相比，性价比亦在逐步凸显。规模化集采的开启，意味着对于终端投资企业来说，N型的市场价值以及技术优势正在逐步被认可。

而在权威的实证数据中，N型的优势也体现在了发电量与实际增益上。在由国家电投黄河公司投建的国家光伏、储能实证实验平台（大庆基地）中，前三季度的实证数据也表明，相比于P型，不同设备企业的N型组件平均增益也达到了2~3%。

事实上，随着目前光伏电站用地条件愈发恶劣，土地租金攀升、山地电站坡度增加以及应用环境复杂化，光伏电站亟待进入差异化选型时期，N型组件量产无疑为设计院与投资企业提供了更多可供比选的应用方案。

异质结的应用也在2022年获得了突破，除了出口国外，国内也陆续有大型地面电站采用了异质结组件。根据华晟新能源数据，截至2022年底，该公司异质结产品累计出货突破1GW，并且已经相继为山东潍京新能源50MW、中广核宣传23MW完成供货，其中前者是国内单体规模最大的异质结电池项目，全部使用了G12系列异质结组件。

中国光伏行业在2022年迈进了N型应用的新时代，无论是产业端还是应用端，都在对N型产品进行持续的技术升级与应用端验证。而在全球范围内光伏电站愈发复杂的应用场景下，N型特有的转换效率高、温度系数低、光衰减系数低、弱光响应、更高的双面率等优势也将愈发凸显。

文章来源： 光伏們， 索比光伏网，全球光伏