文｜华夏能源网
编者按：科技创新是推动能源转型的核心驱动力。由“资源为王”到“技术为王”，新能源产业的底层逻辑已发生根本性转变，科技创新的价值在不断增强，成为产业竞争力的主导力量。
中国在新能源科技创新上取得了诸多突破性进展，如高效高功率光伏电池和组件、新型钙钛矿光伏技术、超大功率风机、先进储能、氢能与燃料电池、能源互联网与智能电网等。但科创之路无坦途，要实现零碳未来的美好愿景，科技创新仍需克服诸多难题和障碍。
为探寻能源科技创新的前沿方向，探索开放创新、协同创新、跨界创新的最优路径，汇聚全球智慧推动能源绿色低碳转型，华夏能源网特别启动了「对话CTO：能源科创“领航者”访谈计划」。
本文为系列访谈的第②篇，华夏能源网（公众号hxny3060）独家对话一道新能CTO宋登元博士。
“现在是光伏技术发展最好的时代。”甫一见面，宋登元就向华夏能源网笃定的表明了他对当下光伏技术创新的乐观态度。
在光伏技术领域深耕30余年获得的敏锐洞察力，在宋登元的谈吐间显露无遗。
1982年，宋登元毕业于河北大学微电子学专业，后留校任教做到了教授和系主任，研究方向主要是光伏材料。2000年，他赴澳大利亚新南威尔士大学，师从有“太阳能电池之父”之称的马丁·格林教授。学成归国后，入职老牌光伏企业英利集团担任CTO，主导建立了我国第一个“光伏材料与技术国家重点实验室”和“国家能源光伏技术重点实验室”。
在光伏电池技术轰轰烈烈的迭代大潮中，宋登元是N型技术的科研“领军者”之一。
在任职英利集团CTO期间，他领导的研究团队研发出中国首个产业化的大面积N型PERT电池，取名为“熊猫电池”，PERT电池是TOPCon电池的前身。到2015年，N型PERT电池最高转换效率已超过21%，为2020年后N型TOPCon电池的大发展奠定了基础。
2018年，另一位光伏“老兵”刘勇创立了一道新能，在深入剖析几种光伏技术路线后，一道新能毫不犹豫的选择聚焦在TOPCon技术和产品上。一道新能对自己的定位是，“N型光伏技术的引领者”。
2022年初，宋登元受邀加盟一道新能，担任CTO。在他的带领下，一道新能多次打破大面积TOPCon电池效率的世界纪录。目前，一道新能的TOPCon 4.0 Plus电池量产平均效率已突破26.7%。DAON 4.0组件最高输出功率达到610.15W，全面积组件转换效率达到24.02%。
TOPCon电池的市场地位，在最近两年迅速提升，2024年TOPCon市场份额将超过70%，成为当前毋庸置疑的市场主流。受益于TOPCon的红利，一道新能也在几年间崛起为光伏行业的新势力品牌，成立仅仅4年后，2022和2023年跻身全球光伏组件出货榜前十、排名第九。在2024年上半年，出货量排名升至第八位。
然而，从2023年开始，光伏行业深陷在“内卷”之中，技术领域也“烽烟四起”。今年以来，关于技术路线的争论热度达到顶峰，晶硅电池TOPCon、HJT、BC技术路线百花齐放，“谁将成为下个十年主流”的大讨论持续不停。
今年8月，由中国光伏行业协会主办的 “2024 TOPCon太阳能电池技术发展趋势研讨会”在上海召开，包括一道新能在内的5家TOPCon阵营骨干企业，派出了各自的CTO或技术副总从多个层面分享TOPCon技术优势和市场前景。
这次研讨会达成的共识是——“TOPCon在未来5年内仍将占主流地位”。
宋登元是这次会议的主要发言人之一。他表示，眼下TOPCon确实是最有活力的技术路线。其能保持光伏技术主流地位，缘自较高的电池效率、较低的度电成本和良好的产业生态三大优势。
不过，宋登元对远期技术发展的趋势持有更“客观”的态度，他提出，各种技术之间并不是对立的，你死我活的，而是可以相互促进，甚至相互融合的。因而，他一向表示不希望各技术路线针锋相对，而是强调技术“大同”。
在上述共识之会后的另一场中国光伏行业协会主办的光伏技术“百人会”研讨会上，宋登元趁着会议间隙，与另一名与会专家讨论起技术问题。后者是HJT阵营的代表人物——华晟新能源首席科学家CTO王文静博士。
不过，两位并没有争论TOPCon与HJT孰优孰劣，而是就光伏技术的未来趋势达成了一致看法。宋登元在随后演讲中分享了两人讨论的结果并预测：光伏技术的发展，或许最终将殊途同归。宋登元说，“未来，大概率TOPCon、HJT、BC技术都将走到一块，把三种技术优势都集中到一起， 既电池的n型区钝化用TOPCon技术，p型区钝化用HJT技术，电极结构采用BC技术放在电池背面，形成新型混合钝化THBC新型电池技术，也就是说TOPCon+HJT+BC=THBC，形成1+1大于2的效果，这就是技术相互促进和融合的结果。”
宋登元坚持认为，各种技术路线是相通的，不是“孤立的”，光伏技术的不断进步本身就是取长补短的过程。他进一步表示，目前各种产业化的技术路线的百花齐放，将促进光伏技术的大发展、大繁荣，而且必定将是由中国光伏人引领的。
以下是华夏能源网与宋登元博士的深度对话全文：
华夏能源网：对于光伏行业内讨论热烈几大技术路线之争，您怎么看？
宋登元：首先我想说，现在光伏技术发展正处于最好的时代。为什么呢？
在中国光伏产业的初期，铝背场（BSF）电池时代，中国光伏产业基本100%都是铝背场电池。因为它最便宜，也容易做，所以产业化大家都做这种电池。后来，PERC电池代替铝背场电池。因为p型PERC电池效率比BSF电池高，而产业化n型电池又比较复杂，所以大家都做PERC电池。除了PERC电池之外，其他的基本没人做，只有个别企业在做n型电池，比如英利的熊猫电池，但产量非常少。
但是，现在不一样了，技术路线五花八门、百花齐放，这是有利于促进技术进步的。
技术都是相通的，不是孤立的。从技术发展的原理上来说，TOPCon、HJT、BC，他们使用的钝化和提效机制机理基本都是一样的，只不过采用的钝化材料和电池结构不一样。TOPCon、HJT提效都是采用钝化接触技术，只不过用的钝化接触材料不一样。前者使用的是SiOx/Poly-Si体系，后者使用的是本征非晶硅/掺杂非晶硅体系，所以这两种技术是师出同源，是亲兄弟，你能说TOPCon和HJT技术是对立的吗？
而单纯的BC，是一种背面电极排布，因为一般电池的正/负电极都在电池的正面和背面，但正面的电极会对太阳光有遮挡，BC顾名思义是背面电极，正/负电极都放到电池的背面。电池技术的核心是采用什么钝化技术来提效？如果用TOPCon，再加上背面电极，形成的电池称为TBC。如果是HJT，再加上背面电极，就是HBC电池技术。当然上面提到了，最终的电池可能是三种技术的结合，THBC。
一道新能现在在做TOPCon技术。实际上，我们也在研究TBC技术，命名为DBC，目前已经到了DBC3.0。从根本上来说，TBC技术是TOPCon技术的自然延伸。
一道新能现在也在研究THBC技术，一个p型区钝化用HJT技术，一个n型区钝化用TOPCon技术，电极都在背面。所以，THBC实际上是把TOPCon、HJT、BC优势都融合在一块了，把各种太阳电池的技术长处发挥到极致。
所以，它们一定不是对立、竞争的关系。而是相互融合、共同发展的，能否成为主流技术，关键是看市场定位和未来发展的性价比。
华夏能源网：您觉得一种技术路线，能够成为主流，需要具备哪些要素？
宋登元：现在，TOPCon在大型招标中占了几乎90%的份额，市场份额预计今年也会超过70%，如果我们说一种技术占市场份额超过50%就是主流技术，所以TOPCon是绝对的主流。其他技术占比相对少了一些，根据第三方分析机构的数据，2024年上半年HJT大概占1%，BC占4%左右。
一项技术为什么能发展成主流？是因为它市场占有率高。为什么这种技术市场占有率会高？源于光伏的属性是能源，最终都是电。用户关心的是电的成本，而不是用什么技术发出来的。
对于光伏来说，不管什么技术发的电，最终你的电成本有竞争力，你的市场就大，这种产品就受欢迎，市场份额就会增加，道理就这么简单。
那么，我认为，有比较高的性价比、比较强的竞争力的技术，需要有三个因素：
第一，产业生态好。产业生态决定成本降低的速度。
TOPCon电池为什么降本快？就是因为它兼容上一代PERC技术。PERC给TOPCon奠定了非常好的设备、材料和人才基础，所以TOPCon的设备成本低、材料成本低，人才储备也比较充分。同时，用工成本也相对低，因为大家熟悉PERC，TOPCon的培训就省时间。总的来说，就是TOPCon的产业生态基础最好。
善于站在巨人肩膀上创新是科技人的追求，我认为如果一种技术能够兼容上一代技术，一定是一种巨大的优势。
第二，电池效率理论极限高。
HJT、TOPCon、BC技术的理论效率极限都在29%左右。对于光伏产业，对降低LCOE效率是降本的手段，并不是为了追求效率而效率。在成本不大幅增加的情况下，效率提升了，发电量多了，成本就会降低。如果提高了效率之后，度电成本反而大幅增加了，是没有实际产业化意义的，最终还是没有竞争力。比如砷化镓电池，实验室最高效率已经达到了47%，但度电成本太高了，只适合于航天应用，地面发电就没有竞争力。
第三，最重要的决定因素还是度电成本。一种技术，大家看重的还是度电成本。度电成本低，大家才愿意买，市场才会不断扩大，反过来促进市场占有率的提升，这种技术的产业链就会得到快速发展。有了产业链规模优势，成本可以降到更低。
这三点也就是TOPCon目前最大的优势和竞争力，这也是为什么TOPCon能成为主流。
华夏能源网：TOPCon接下来会怎么发展？它的主流地位能保持多久？
宋登元：TOPCon未来的发展非常明确。8月的“TOPCon太阳能电池技术发展趋势研讨会”上，晶科、晶澳、天合、通威、一道，5家企业观点一致。大家认为，未来5年TOPCon肯定是主流技术。
5年以后，TOPCon也会一代一代升级。我们刚开始做TOPCon的时候，只能做到21%的效率，而现在已经26%了，未来能做到28%。现在我们的TOPCon是4.5代，很快就会推出5.0代。未来，我们还会有新的技术，比如叠层电池技术，能够超越单结晶硅电池理论极限。
从生命周期来说，钝化接触技术将会成为未来非常好的技术，目前还没有比钝化接触技术更好的技术出现。将来不管什么晶硅电池，基本都得用钝化接触原理。比如TBC、HBC、THBC，用的就是TOPCon、HJT的接触钝化原理，只不过把TOPCon、HJT做在电池背面。
对于TOPCon的未来，头部企业CTO们可能具体的理解不太一样，但是大方向是一致的。总结来说，第一，是未来TOPCon有很大的提效空间；第二，有很大的降本空间，能够支撑它的市场竞争力；第三，有较好的产业生态。另外，目前的其他技术，还没有一个技术像TOPCon这么有活力。
华夏能源网：今年以来HJT和BC技术进步也较大，做HJT的企业逐步降本并且拿到了上规模的订单；BC的风头也很盛，央国企招标还设定了单独的标段。您如何看待HJT和BC的竞争力？
宋登元：由于异质结产业化比较早，上世纪90年代日本三洋公司开始生产HIT电池，所以n型技术开始早期，HJT的效率较高。TOPCon技术产业化2016年左右从我国开始，特别是去年TOPCon电池效率的巨大进步，使目前TOPCon和HJT的产业化效率相差无几，HJT更多的研究主要在降本， 而TOPCon电池的研究主要在提效。
我认为TOPCon和HJT作为钝化技术的一对亲兄弟，两种技术将长期并存发展，成为主流技术一定是LCOE低的一个。
而BC电池的正面去掉栅线遮挡之后，无论是TBC、HBC的电流和效率都比TOPCon稍高一些。另外，BC有美观性，特别适合定位在分布式屋顶市场。由于目前BC的工艺较复杂，良率也稍低，因此还需要降低制造成本，特别是未来BC与哪种钝化技术结合才是最好的方向，还需要持续研究验证。
一道新能成立之初技术团队也详细调研过HJT，后来为什么没选择这种技术路线？因为觉得HJT和TOPCon同是钝化接触技术，是同源技术，但HJT的成本高。包括设备成本、低温银浆成本、透明导电氧化膜成本，以及与上一代PERC技术不兼容，产业生态会差一些。这导致HJT的度电成本会高，如我前面提到的原因，一道新能决定做TOPCon会更有优势。从目前产业发展看，一道新能当初的判断是正确的。
对于BC，前面讲过，我们也在发挥TOPCon电池上的经验积累，做TBC，TBC就是背面采用TOPCon结构。一道新能的TBC，我们命名为“DBC”，在今年的SNEC光伏展会上，一道新能发布了 DBC产品。。
华夏能源网：钙钛矿技术近年来突破较大，您觉得钙钛矿的前景如何？近几年会实现量产吗？
宋登元：从材料学来看，钙钛矿可以有比较丰富的材料体系，不像硅是一种单质元素材料， 钙钛矿材料为ABX3， 其中A为有机阳离子， B为金属离子， X为卤素基团，因此可以组合出几万种材料，并且材料的能带间隙可以调节，这是它的优点。
但是，钙钛矿的缺点也显而易见。
一是，结构复杂，导致稳定性较差。在晶硅结构中，一个硅原子，与周围的四个硅原子形成四个共价键，这些键强度非常高使晶硅具有高度稳定性，能够支撑晶硅电池工作30年以上。但是，钙钛矿的材料体系就复杂多了，主要当受到外部如水分、氧气、光照和热量的影响时，钙钛矿会通过多种途径化学反应发生相分解，从而降低电池的运行稳定性和寿命。因此，钙钛矿的稳定性成为产业化应用的拦路虎。
二是，制造工艺，导致大面积和小面积电池效率差异巨大。钙钛矿用的是薄膜工艺，大面积钙钛矿和小面积的用的沉积方法不一样，效率就差很多。现在实验室研发的效率26%的钙钛矿电池，面积都是很小，一般在0.05 cm2左右，一旦做成大面积的，效率就会下来，这个问题也需要攻克。
三是，设备成本很高。目前每GW钙钛矿产线的设备投资约8亿元左右，而TOPCon每GW设备投资已经降到了1.5亿元以下，另外钙钛矿用透明导电玻璃等成本也不低。
未来钙钛矿/硅叠层电池是一个很好的方向，它能充分利用晶硅光伏现有的产业优势，以及高效率低成本的特点，又能通过叠层的方法，突破晶硅电池29.4%的理论效率极限。
尽管现在建了百兆瓦钙钛矿生产示范线，但完整的产业生态还没有建立，实际电站很少，同时还需要长时间的第三方户外发电量验证。如果稳定性、大面积效率和设备成本等问题不能很好地解决，钙钛矿很难走向市场，特别是目前晶硅组件成本已经降到0.8元/W左右，更难与晶硅争夺市场份额。
我认为无论钙钛矿单结电池和叠层电池，产品要定位在大规模地面发电应用的主赛道，还要有很长的路要走，不是几年时间能够完成的。
华夏能源网：围绕光伏技术的未来发展，一道新能有哪些布局？
宋登元：我们的5大技术路线的布局已经很全面，涵盖了未来10-20年的发展方向。
我们现在所能预见到的未来技术路线，一道新能都在研究。一些处于基础研究阶段；一些属于中期，比如晶硅-钙钛矿叠层电池；还有一些属于中短期研究，比如单结晶硅电池中TOPCon的提效，以及TOPCon和其他技术的结合。
一道新能在短期、中期、长期的技术路线布局都很明确和完整。当然，随着新技术的不断涌现，未来可能也会做出调整。技术总是在发展过程中的，我不赞同光伏有“终极技术”的说法。如果真有“终极技术”的话，技术进步也就停滞了，大家就不用发展了。从科技发展史看到，任何技术都是动态发展的，都是科学发展史上的一个片段，总会被新的技术替代，这样才有创新的动力。我认为“终极技术”这个概念在现实中并不会存在。技术的进步通常是一个不断演变和改进的过程，随着时间的推移，人们对问题的理解、需求的变化以及科学技术的进步，都会催生新的创新和改进。
华夏能源网：作为光伏新秀，一道新能成立以来发展迅速，目前已经是n型技术的引领者。一道新能在技术研发上后来居上的关键，您认为是什么？
宋登元：一道新能，无论是创始人本身，还是秉承的发展理念，都是偏技术的。
刘勇董事长是CTO出身，此前，他在中芯国际从事芯片研发，后来又在晶澳、隆基等任职过技术、运营等方面的负责人。在他刚开始创立公司时，最重要的也是技术路线的选择问题。
2018年时，PERC电池正在“壮年时期”，但未来是什么技术路线还没有明确结论。当时，各种技术都有，英利的n型熊猫电池、异质结、IBC、TOPCon，这些电池的效率都能超过PERC电池。但是，为什么一道新能坚持走TOPCon技术路线呢？
对于技术选择来说，专注在一个点去解决问题，这样就发展快。特别是对于新成立的公司来说，同时研发好几种技术，既没有这个人力，也没有这个财力，会降低研发效率。因此，当时一道新能集中发力，把有限的人力、物力资源集中在一起，力出一孔。再加上此前的技术积累，所以一道新能技术发展很快。
一道新能现在TOPCon的技术迭代已经有4代半，我们5代技术很快就会推出来。在整个行业技术迭代的关口，一道新能走在了前头。在外界看来一道新能很年轻，但技术发展却很快，正是由于技术的传承和专注。
华夏能源网：我们观察到，一道新能最近两年也在加速开拓海外市场。那么，您觉得在践行全球化战略方面，一道新能有哪些技术优势？
宋登元：首先是TOPCon技术优势。目前，我们国家光伏产业的发展走在世界前列，特别是产业化的技术，值得一提的是BSF、PERC、HJT、BC这些电池技术都是首先在国外产业化，然后我们国内才跟进生产的，而TOPCon电池是第一种首先在我国大规模产业化的高效电池技术，中国光伏人贡献是最大的。因此，从产业化技术方面来看，目前中国的产业化技术就代表了全球的技术。一道新能成为N型技术的引领者，N型产品出货量位列全球前三，所以我们敢说是全球N型技术的引领者。
放眼全球，真正能做到高效率、低成本的技术并不多。尽管国外比较早就有异质结技术、BC技术，但是TOPCon这种高效低成本的技术，是首先在我们国家产业化的。现在，我们要走出去，肯定是用最新的技术，这是一道新能能够全球化的技术上的底气。
第二，质量控制。高效率只是代表你技术优势，但对于产品来说，能在国外打开市场、被用户认可，需要产品的长期可靠性。特别是光伏产品，需要有30年的质保。
一道新能在产品质量保证和可控性方面，做得非常好。我们所有的风险点都有质量控制，特别是引入了“黑灯工厂”理念，整个生产过程智能化了。同时，一道新能也是浙江省的“未来工厂”示范企业。“未来工厂”就是智能工厂加绿色工厂，这将是未来中国企业走出去的基本配置。
第三，实验室的支撑能力。要做高效、高技术、高可靠的产品，除了技术先进、质量可控之外，还有一个持续研发能力。
一道新能的实验室建设这几年取得了飞速发展，无论人才队伍、基础设施、可靠性测试能力，都取得了非常大的进步，获得了国家CNAS实验室认证，并获批4个省级研发平台。特别是得到了国际权威检测机构的认可，比如已经获得TÜV莱茵、TÜV南德、TÜV北德等目击实验室证书。
还有产线的设计。全自动化的产线很适合于海外，因为海外人工比较贵。
智能化设备、可靠的质量保证，再加上先进技术，“走出去”就有底气了。这就是为什么我们现在大力发展全球化。
华夏能源网：光伏行业当前处在发展低谷，一道新能作为发展历史不太久的新秀企业，是否也面临很大的压力和困扰？
宋登元：现在，一道新能最大的困扰就是行业太“内卷”了。我们呼吁在技术上“内卷”，而不是在价格上“内卷”。现在有的组件价格已经降到了0.7元/W以下了，企业都是在亏本卖。经过中国光伏人20多年的奋斗，在我们光伏技术领先、产业链完整、设备自主可控的情况下，出现这种情况，实在是不应该的事情。
如此“内卷”，损害了中国光伏产业多年来打下的基础。大家都亏钱，而且亏的是现金成本，哪还有钱搞研发？现在新技术的效率越来越高，需要的投入也越来越大，没有足够的钱投入到新技术中去，那不是在损害中国光伏产业长期可持续发展吗？
我们衷心希望这样的乱局能早日结束，大家都把注意力重新聚焦到创新驱动发展和质量提升上，而不是在低价“内卷”抢市场上，这样不会有赢家。
