文|趕碳號

人無遠(yuǎn)慮，必有近憂。當(dāng)下光伏企業(yè)們除了拼成本、拼技術(shù)、拼市場、拼產(chǎn)業(yè)鏈以外，也在拼未來。

現(xiàn)在行業(yè)正處在從P型電池向N型電池的變革中。N型電池的三條技術(shù)路線TOPCon、HJT、IBC各有所長，都是企業(yè)研發(fā)的重點方向。這樣看起來，似乎下一代光伏技術(shù)的未來非常明確。

但是，隆基李振國認(rèn)為：不論是現(xiàn)在風(fēng)頭正勁的TOPCon，還是隆基綠能自己主打的HPBC，都只是過渡性技術(shù)路線，不是隆基綠能的終極目標(biāo)。

那么，隆基綠能在光伏技術(shù)上的殺手锏，有可能是雙結(jié)光伏電池嗎？

單結(jié)晶硅電池正在接近極限效率，全行業(yè)大戰(zhàn)TOPCon，各家之間轉(zhuǎn)化效率差不多，同質(zhì)化相當(dāng)嚴(yán)重，降本將是關(guān)鍵。

但是，光伏電池的想象空間仍然很大，未來要想突破當(dāng)下的范式牢籠，很有可能會是雙結(jié)電池甚至多結(jié)電池。

01、雙結(jié)電池實驗室效率，已達33.2%

可能很多人對雙結(jié)電池感覺很陌生。其實，HJT和鈣鈦礦組合而成的疊層電池，就是最熟悉的雙結(jié)電池。

如果不考慮成本，只考慮沖刺實驗室數(shù)據(jù)的話，光伏電池的“結(jié)”數(shù)，理論上可以有很多，轉(zhuǎn)化效率的天花板也很難摸到。

六結(jié)太陽能電池的發(fā)明者科學(xué)家John Geisz（左）和Ryan France

早在2020年4月，美國國家可再生能源實驗室 (NREL) 的科學(xué)家們就創(chuàng)造了一種六結(jié)太陽能電池，轉(zhuǎn)化效率高達 47.1%，這是迄今為止的光伏電池最高紀(jì)錄。

光伏電池核心結(jié)構(gòu)為PN結(jié)和電極。PN結(jié)是半導(dǎo)體的空間電荷區(qū)。采用不同的摻雜工藝，通過擴散作用，將P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體制作在同一塊半導(dǎo)體(通常是硅或鍺)基片上，在它們的交界面就形成空間電荷區(qū)稱為PN結(jié)。PN結(jié)上可以產(chǎn)生電流。

單結(jié)電池就是只有一個PN結(jié)，雙結(jié)電池就是有兩個PN結(jié)。

雙結(jié)電池有兩個吸光層，每個吸光層可以對特定波長的光進行吸收，提高電池的全光譜光學(xué)吸收，從而提升電池轉(zhuǎn)換效率

我們都知道單結(jié)晶硅電池的效率極限是28.7%。但是近兩年世界各地的知名實驗室多次爆出電池轉(zhuǎn)換效率超過30%的新聞。其中包括：

2021年，美國能源部國家可再生能源實驗室 (NREL) 和新南威爾士大學(xué)的研究人員創(chuàng)造了一種具有兩個吸光層的電池，可以把32.9% 的陽光轉(zhuǎn)變成電。

2022年9月，荷蘭應(yīng)用科學(xué)研究組織（TNO）、代爾夫特理工大學(xué)、埃因霍溫理工大學(xué)和比利時研究機構(gòu)Imec將半透明鈣鈦礦太陽能電池與晶體硅相結(jié)合，實現(xiàn)了30.1% 的功率轉(zhuǎn)換效率。該電池也是四端串聯(lián)配置的太陽能電池。

今年4月，阿卜杜拉國王科技大學(xué) (KAUST) 的研究人員開發(fā)出一種新型太陽能電池，創(chuàng)下33.2% 的功率轉(zhuǎn)換效率。雙面串聯(lián)太陽能電池在頂部有鈣鈦礦電池，在底部有紋理硅。

由KAUST開發(fā)的新型破鈣鈦礦疊層太陽能電池

其實，這些高轉(zhuǎn)換效率的電池都是雙結(jié)光伏電池。它們已經(jīng)遠(yuǎn)高于單結(jié)電池的轉(zhuǎn)換效率的極限。

國外實驗室屢創(chuàng)紀(jì)錄，占據(jù)全球光伏市場壟斷地位的中國企業(yè)，自然也不會忽視這個新的技術(shù)方向。

02、理論效率超40%，龍頭企業(yè)均已布局

在去年隆基綠能HPBC電池創(chuàng)下26.81%的世界紀(jì)錄時，李振國在接受媒體采訪時就提到：“未來5-10年內(nèi)，雙結(jié)電池也有開發(fā)空間，有可能達到40%的實驗轉(zhuǎn)換效率，30%-35%的量產(chǎn)效率”。李振國表示，隆基在雙結(jié)電池方向已經(jīng)取得了一些進展，會擇機公開。李振國也強調(diào)：“雙結(jié)電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展需要的時間較長，不是三五年可以解決的”。

雖然隆基對雙結(jié)電池的產(chǎn)業(yè)化的時間預(yù)期較遠(yuǎn)，但是這并不會妨礙當(dāng)下光伏企業(yè)們對雙結(jié)電池的展望。

其中，最積極的當(dāng)屬光伏組件黑馬——一道新能源。

5月19日，一道新能源與澳大利亞新南威爾士大學(xué)（UNSW）簽署聯(lián)合研發(fā)戰(zhàn)略合作協(xié)議，共同啟動大于35%效率SFOS超高效新型太陽電池研發(fā)。其結(jié)構(gòu)是以一道新能高效硅電池作為平臺電池，并在電池表面疊加具有單重態(tài)裂變特性的新型光電轉(zhuǎn)換薄膜材料，形成激子倍增生成過程，使太陽電池的量子效率超過100%。SFOS理論最高效率可以超過40%。SFOS電池具有成本低、效率高的優(yōu)點，符合光伏作為能源電力產(chǎn)品應(yīng)具有高性價比的第一性原理。

新南威爾士大學(xué)對關(guān)注光伏的人來說很熟悉，它是前首富施正榮博士、一道新能首席技術(shù)官宋登元博士的母校。

已經(jīng)在TOPCon上取得壓倒性優(yōu)勢的晶科能源在2022年年報中提到，“積極探尋未來鈣鈦礦與疊層電池產(chǎn)業(yè)化導(dǎo)入機會、30%以上效率的電池產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用”。

現(xiàn)在，有企業(yè)在這方面已經(jīng)做出一些成績。

天合光能在2022年年報中披露：公司聚焦高效鈣鈦礦/晶硅疊層電池技術(shù)的研究，已取得了一定的研究成果，經(jīng)國際權(quán)威認(rèn)證機構(gòu)第三方測試：2022年7月，小面積鈣鈦礦/晶體硅兩端疊層太陽能電池實驗室效率達到27.9%，實驗室技術(shù)研發(fā)水平處于國內(nèi)領(lǐng)先地位，入選2022太陽電池中國最高效率；2022年12月，效率已提升至29.2%。

通威股份的研發(fā)方向不僅是硅料，在電池領(lǐng)域同樣發(fā)力迅猛：在2022年，通威同步推進全背接觸電池、鈣鈦礦/硅疊層電池等前沿技術(shù)方面的研發(fā)，均取得積極進展。其中，鈣鈦礦/硅疊層實驗室已于報告期內(nèi)投入使用，小尺寸鈣鈦礦/晶硅疊層電池實驗室第三方認(rèn)證效率已經(jīng)實現(xiàn)27.19%。

即使向來低調(diào)的晶澳科技，也公開披露：在2022年報告期內(nèi)，公司已開展對全背接觸電池、鈣鈦礦及疊層電池技術(shù)的研發(fā)。

后記

國內(nèi)企業(yè)在雙結(jié)光伏電池研發(fā)上完全一致，這充分說明，雙結(jié)甚至多結(jié)疊層電池，已經(jīng)是行業(yè)共識。在大家共同努力下，雙結(jié)電池不會太遙遠(yuǎn)，也許只要三五年時間。

上一輪的技術(shù)變局中，隆基依靠單晶、金剛線兩大技術(shù)修成光伏一哥；現(xiàn)在的雙結(jié)電池的技術(shù)路線，看起來更像是一個共同目標(biāo)、是明牌。未來這三五年，誰又能殺出重圍，并以此成為新的王者呢？