单结晶硅“效率之王”是怎样炼成的

从理论的推算到适配多场景的解决方案

引领行业创新方向的爱旭N型ABC

何以成为“最接近单结晶硅电池理论极限”的技术？

何以连续18个月蝉联组件量产效率榜首？

这次，我们请到了爱旭N型ABC技术攻关的领头人

讲述N型ABC如何成为单结晶硅“效率之王”的故事 

奋力奔跑之前，先要找对方向

1961年，William Shockley等人根据细致平衡原理在只考虑辐射复合作为电子－空穴对唯一的复合机制的理想情况下，通过计算得出p-n结太阳能电池的效率极限为30％；2013年，弗劳恩霍夫太阳能研究所依据Lambertian（朗伯）陷光模型将单晶硅理论效率极限修正为29.43%；2018年哈梅林太阳能研究所最终修正为29.56%，即晶硅电池在没有任何损失的完美状态下，转换效率为29.56%。

而为了接近这一理论极限，一系列电池技术先后提出，不断迭代。其中，BC技术最早于1975年由美国普渡大学实验室提出。传统太阳能电池，正面栅线会产生遮挡，有3%-5%甚至更多的光线被反射、被浪费，BC技术则把太阳能电池板正面栅线置于背面，扩大光照面积提高发电量。

这个概念听起来容易，但实现起来难度相当大。电池结构的变化让栅线工艺难度陡然提升：栅线要导电，要很密集，不能短路，还要跟PN结接触。把栅线放到组件背面，意味着组件背面的交叉结构设计难度呈几何指数增长，其复杂程度堪比集成电路设计。

光伏行业之前同质化竞争激烈，恰恰是BC这种“有门槛”的技术，才能真正让光伏企业之间拉开差距。在此背景下，2016年，陈刚董事长决定，爱旭要开发高难度、高门槛的技术，凭借技术优势确立爱旭的领先地位。遵循着追求最接近光电极限转换效率这条“第一性原理”，爱旭踏上了N型ABC的技术攻关之路。

一时间，“爱旭押注BC赛道”“爱旭豪赌新技术路线”的声音四起，但对于爱旭来说，这并非一场赌博，而是经历实验对比后的坚定选择。在2016年正式锚定N型ABC路线前，爱旭的技术专家们已经在实验室中对不同技术路线进行了尝试，HJT、砷化镓、TOPCon……在对比了各类技术的优劣后，N型ABC成为了爱旭给出的答案。

2016年至今，爱旭完成了N型ABC技术从小规模实验到大规模、低成本、高质量、高效量产的突破式发展。爱旭N型ABC电池量产转换效率已达27.2%，是目前最为接近理论极限效率的技术。

唯有追求极致，方能行稳致远

 “好的开始是成功的一半”，凭借对极致效率的追求，爱旭选择了N型ABC这条艰难但正确的道路。但要真正突破N型ABC技术的高门槛，把实验室里的先进技术拿到市场上变为可出售的商品，需要设备、材料、工艺、管理等各方面的协作达到极致。

爱旭N型ABC追求极致的高标准、严要求，从硅片制备环节便已开始。原先，光伏行业普遍采用传统直拉法（RCZ），由于石英坩埚的溶解，硅棒会不可避免地有氧混入，含氧量往往在12.5ppma以上。氧含量升高会影响硅片结晶性及少子寿命，从而直接影响电池片转换效率。为提升硅片质量，爱旭开发了轻掺杂超导磁控直拉法（LD-MCZ），通过附加稳定磁场抑制硅熔体内的对流，显著降低了硅片含氧量，少子寿命较传统技术提升近10倍。这种高阻低氧的高质量硅片，为晶硅电池突破到27%以上的量产转换效率打开了通道，也为电池和组件技术的进步奠定了重要基础。

有了超越一般水准的硅片，突破性的电池工艺也得以充分施展。为了完成复杂的背面结构图形化，爱旭独家应用了超快激光图形化技术，通过飞秒、皮秒、亚皮秒超快激光一步法完成复杂的图形化加工，对实现N型ABC低成本、高产能和高良率的规模量产至关重要；通过优化组件结构，N型ABC实现了阴影发电优化与更优温度系数，组件在无遮挡时拥有更好的散热，在有遮挡时避免热斑现象发生，将“高效率”直观地展现到终端用户面前……

目前，爱旭N型ABC组件量产效率已达24.2%，并连续18个月蝉联TaiyangNews组件量产效率榜首。材料领先、工艺领先、效率领先、客户体验领先……正是一系列专利技术工艺的“护城河”，保障了爱旭的核心竞争力，也体现着爱旭对光伏产品的极致追求。

无畏的“攀登者”，不懈的科研人

光伏技术的迭代总是在原先的技术基础上不断改进提升，许多企业都曾尝试对一些现有工艺进行改良突破，但大多以失败告终。为什么唯独在爱旭实现了一系列技术工艺的突破，并最终形成了N型ABC？

浙江义乌，爱旭太阳能全球光伏联合创新中心的五楼大厅门口，屹立着一座珠穆朗玛峰的雕塑模型。爱旭N型ABC追求极限效率的创新之路，与攀登珠峰这场极限挑战别无二致；N型ABC从技术突破到规模量产，也离不开一个个“攀登者”的不懈努力与无畏精神。

无银金属化涂布技术，是陈刚董事长在N型ABC技术研发之初就瞄准的方向，摆脱对银的依赖对N型ABC意义重大，只能成功不能失败。作为核心技术专家之一的ZL，从最初的实验室小试、中试到最终量产，几乎全年无休地守在实验室，在实验装置前从白天忙到黑夜；实验好不容易告一段落，抬头一瞧，常常又是东方既白；即便是难得的短暂休息时间，仍在用一通通电话询问现场情况，为技术人员提供指导。

对科研人员来说，那段日子无疑十分煎熬，但也充满开创性与挑战性。正是无数个像ZL一样的优秀同事日日夜夜地倾注心血、攻坚克难，才使得一项项极高难度的技术门槛得以攻克。

而爱旭之所以能用更快步伐在技术突破方面领先行业，最重要的一点便是企业追求极限的基因。来到爱旭的研发人员，本身喜欢钻研，想突破自我、做更具挑战性与开创性的工作，这种追求极致的精神与企业精神十分契合，在创新的土壤上更容易创造出突破性成果。

企业做自主研发和技术创新，面临巨大的成本压力；做成功了还要面临被抄袭的风险。陈刚董事长坚持走创新道路的魄力、远见与勇气，以及公司管理层能够突破资源限制推动研发投入的执行力，都是爱旭这种以技术领先优势为核心竞争力的公司所不可或缺的。也正是由于这份对研发的高度重视，才能不断吸引优秀技术人员共聚爱旭这一平台，让N型ABC技术得以落地。

科研工作就像登山，每当克服眼前的挑战、成功登顶，巨大的成就感与喜悦之情油然而生；但这份喜悦可能马上就会归于平静，因为登高望远之后，另一座更高的山头映入眼帘，新的挑战已经开始。“单结晶硅理论效率”这一峰顶还等着光伏行业去征服，这场属于爱旭的攀登之旅也将继续。

（讲述者：爱旭N型ABC技术负责人）

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