Почему TOPCon победил HJT: зависимость от пути объясняет гонку технологий солнечных элементов
Содержание
Введение
В 2023 году многие производители солнечных элементов столкнулись с одним и тем же вопросом на совете директоров: если отрасль должна перейти от P-типа PERC к N-типа технологии, следует ли инвестировать в TOPCon или HJT?
На бумаге HJT выглядел элегантно. У него была сильная пассивация, низкотемпературная обработка, отличная двусторонняя производительность и многообещающий теоретический потолок. Но на реальных заводах решение часто принималось по одному числу: стоимости конверсии.
Для компании, уже эксплуатирующей линии PERC, модернизация до TOPCon могла стоить примерно 50-80 млн юаней за ГВт. Строительство новой линии HJT часто требовало 200-350 млн юаней за ГВт, даже несмотря на падение цен на оборудование. Эта разница была слишком велика, чтобы ее игнорировать.
Таким образом, TOPCon победил не просто потому, что был самой передовой технологией. Он победил, потому что путь от PERC естественным образом вел к TOPCon.
Основная идея
Солнечная индустрия не выбирала TOPCon в вакууме. Она выбрала TOPCon под грузом десяти лет оборудования PERC, инженеров PERC, поставщиков PERC, данных о качестве PERC и производственных привычек PERC. Это классический случай зависимости от пути.
Технические параметры
Сравнение рынка и технологий
| Пункт | TOPCon | HJT | BC |
|---|---|---|---|
| Основная промышленная позиция | Доминирующий N-типа маршрут | Многообещающий претендент | Премиальный и третий маршрут |
| Прогнозируемая доля выпуска модулей в 2025 году | Около 77,1% в мире | Гораздо меньшая доля | Меньшая, но растущая |
| Прогнозируемые поставки ячеек в 2025 году | Около 320 ГВт | Около 48 ГВт | Около 36 ГВт |
| Эффективность массового производства | Около 25,5-26,5% | Выше 27% на ведущих линиях | Зависит от маршрута, высокий потенциал премиум-класса |
| Типичная совместимость с PERC | Высокая | Низкая | Средняя или низкая, в зависимости от конструкции TBC или HBC |
| Стоимость модернизации с PERC | Около 50-80 млн юаней/ГВт | Обычно требуется новая линия | Выше, чем TOPCon, сложный процесс |
| Давление инвестиций в новое оборудование | Ниже для существующих игроков PERC | Высокая | Высокая или средне-высокая |
| Ключевая сложность процесса | Борная диффузия, пассивированный контакт, металлизация | Низкотемпературная тонкая пленка, TCO, низкотемпературная паста | Формирование рисунка, лазерное открытие, маскирование, выравнивание |
| Основное преимущество | Быстрое промышленное масштабирование | Лучшая структура для тандемного потенциала | Отсутствие фронтальной сетки, меньшие оптические потери, премиальный внешний вид |
| Основная слабость | Рост эффективности замедляется | Слабая совместимость с устаревшим оборудованием | Сложность процесса и проблемы с выходом годных |
Почему разница в стоимости имела значение
| Габариты | TOPCon | HJT |
|---|---|---|
| Стоимость перехода | Низкая: частичная модернизация линии PERC | Очень высокая: в основном новая производственная линия |
| Преемственность оборудования | Многие инструменты PERC и заводские практики можно использовать повторно | Система оборудования существенно отличается |
| Кадровая база | Инженеры PERC могут адаптироваться быстрее | Требует нового мышления в области тонких пленок и низкотемпературных процессов |
| Цепочка поставок | Быстро унаследована и расширена из экосистемы PERC | Требует отдельной пасты, мишени, TCO и технологической экосистемы |
| Повышение выхода годных | Проще для производителей на базе PERC | Более высокая стоимость обучения и более высокий риск при наращивании |
Технические преимущества
Путь зависимости: скрытая сила победы TOPCon
Путь зависимости означает, что сегодняшнее решение сильно определяется вчерашними инвестициями. Как только отрасль построила оборудование, обучила людей, написала стандарты, накопила данные об отказах и оптимизировала цепочки поставок вокруг одного маршрута, перейти на другой становится дорого и рискованно.
TOPCon получил все три уровня пути зависимости от PERC.
Меньшие затраты на переключение: TOPCon требовал лишь несколько новых основных технологических модулей поверх существующих линий PERC, таких как диффузия бора и этапы пассивированных контактов LPCVD или PECVD.
Положительная обратная связь: Больше линий TOPCon побуждало производителей оборудования, поставщиков пасты, технологических инженеров и группы качества быстрее улучшать TOPCon.
Эффект блокировки: Как только TOPCon стал основным языком производства, таланты, стандарты, устранение неисправностей и развитие поставщиков начали двигаться в одном направлении.
TOPCon становился сильнее, потому что больше заводов выбирали его. Больше заводов выбирали его, потому что он становился сильнее. Этот цикл был решающим.
Почему HJT проиграл промышленную гонку, а не технологическую
HJT проиграл не потому, что это была плохая технология. Во многих отношениях она технически привлекательна.
Симметричная структура обеспечивает высокую двустороннюю производительность.
Встроенный аморфный кремний обеспечивает отличную пассивацию.
Низкотемпературная обработка может снизить тепловое напряжение.
Более низкий температурный коэффициент улучшает работу в жарком климате.
HJT имеет хорошую совместимость с будущими перовскитными тандемными элементами.
Но у HJT была серьезная промышленная проблема: он не унаследовал производственную базу PERC.
Заводу, выбравшему HJT, пришлось рассматривать замену большей части существующих активов, переобучение инженеров, создание новой системы поставщиков, принятие нового цикла повышения выхода годной продукции и больший инвестиционный риск. В период, когда маржа в производстве солнечных модулей была под давлением, это было не просто технологическим решением. Это было решением о выживании.
BC: третий путь, но не легкий короткий путь
Технологию BC часто описывают как еще одного возможного победителя, но ее путь отличается как от TOPCon, так и от HJT.
BC не может полностью унаследовать традиционную структуру PERC, потому что архитектура с задним контактом принципиально меняет конструкцию ячейки. Она требует нанесения рисунка, лазерного открытия, маскировки и точного формирования контактов на тыльной стороне. Это делает ее гораздо сложнее, чем TOPCon.
Однако BC может быть привязана к разным базовым технологиям:
TBC: TOPCon плюс задний контакт, разделяющий некоторые процессы и оборудование TOPCon.
HBC: HJT плюс задний контакт, сочетающий пассивацию HJT со структурой заднего контакта.
BC — это не просто перекресток. Это скорее новая автомагистраль, по которой могут ездить разные типы транспортных средств. Но саму магистраль еще нужно построить, и это дорого.
Ключевая проблема — выход годного. Каждый дополнительный технологический шаг может стать убийцей выхода. Пока BC не сможет приблизить выход, стоимость и производительность к уровням TOPCon, она останется сильной в премиальных сегментах, но заменить TOPCon в массовом масштабе будет сложно.
Применение продукции
Что это значит для производителей солнечных модулей
Для производителей, планирующих новые мощности по выпуску ячеек или модулей, дебаты TOPCon-HJT-BC касаются не только эффективности ячеек. Речь идет об экономике завода.
Существующие производители на базе PERC естественным образом перешли к TOPCon, поскольку путь модернизации был более понятным.
Новые игроки с достаточным капиталом могут рассмотреть HJT или BC, но они должны принять более высокий технологический риск.
Производители премиальных модулей могут использовать BC для targeting распределенной генерации, эстетики крыш и сегментов с высокой эффективностью.
Долгосрочные технологические инвесторы внимательно следят за тандемными маршрутами HJT-перовскит и TOPCon-перовскит.
Что это значит для инженеров-производственников
Для инженеров на передовой следующие три года, вероятно, останутся ориентированными на TOPCon. Наиболее ценными практическими навыками по-прежнему будут навыки, связанные с полным контролем процесса TOPCon.
Важные области включают:
Предварительная очистка и подготовка поверхности
Контроль диффузии бора
Удаление BSG
Формирование пассивированного контакта методом LPCVD или PECVD
Окна отжига
Нанесение пленок Al₂O₃ и SiNₓ
Металлизация и подбор паст
Анализ отказов и повышение выхода годных
В то же время инженерам не следует игнорировать прогресс в области перовскитных тандемов. Ключевые показатели, за которыми стоит следить, — это не только лабораторная эффективность, но также стабильность, производительность на больших площадях и воспроизводимость процесса.
Поворотный момент перовскитных тандемов
Зависимость от пути сильна, но не постоянна. Она может быть нарушена, когда выигрыш в производительности нового маршрута становится достаточно большим, чтобы оправдать затраты на переключение.
Вот почему перовскитные тандемы важны. Если тандемная технология достигнет стабильного промышленного производства, старый спор между однопереходными TOPCon и HJT может потерять актуальность. Отрасль может перейти от оптимизации только кристаллического кремния к перестройке всего потолка эффективности.
Сторонники HJT делают на это большую ставку. Низкотемпературный процесс и симметричная структура HJT делают его естественно подходящим для интеграции с перовскитным тандемом. Но компании TOPCon также разрабатывают тандемные решения, так что HJT не единственный возможный победитель.
Контакты и покупка
Три четких суждения
Во-первых, TOPCon останется основным маршрутом в ближайшие три года. С 2026 по 2029 год TOPCon, вероятно, сохранит более 70% доли рынка. Его преимущество не только в эффективности. Это доступность оборудования, обученные инженеры, зрелость поставщиков, базы данных качества и меньший риск модернизации.
Во-вторых, HJT нужен перовскитный тандем для реального возвращения. Если HJT останется только однопереходной технологией, ему будет трудно превзойти промышленный масштаб TOPCon. Если перовскитно-HJT тандем достигнет стабильного массового производства, ситуация может измениться.
В-третьих, BC является самой сильной структурной угрозой для TOPCon, если решит проблемы выхода годных и стоимости. BC имеет видимые преимущества во внешнем виде и снижении оптических потерь, особенно для премиальных кровельных и распределенных применений. Но если процесс не станет стабильным и доступным, он останется премиальным маршрутом, а не универсальной заменой.
Заключительная мысль
Лучшая технология не всегда побеждает первой. Технология, которая лучше вписывается в существующую инфраструктуру, часто побеждает быстрее.
TOPCon победил HJT не потому, что у HJT не было потенциала, а потому, что десятилетнее промышленное накопление PERC напрямую указывало на TOPCon. Оборудование, инженеры, поставщики, технологические окна и заводские привычки — все толкало в одном направлении.
HJT теперь нуждается в достаточно большом технологическом дивиденде, чтобы оторвать отрасль от ее исторического пути. BC пытается проложить свой собственный путь через крупные инвестиции и зрелость процесса. Перовскитный тандем может стать следующим настоящим поворотным моментом.
Мнение Ooitech
Как наблюдатель со стороны оборудования, Ooitech видит в успехе TOPCon напоминание о том, что переходы в солнечных технологиях решаются на производственном полу, а не только в таблицах эффективности. Для производителей модулей выигрышный маршрут должен соответствовать непрерывности оборудования, скорости наращивания выхода, доступности материалов и кривым обучения операторов. Следующий прорыв, вероятно, произойдет только тогда, когда тандемная технология предложит скачок производительности, достаточный для преодоления сегодняшней блокировки TOPCon.
