協鑫集成如何筑就“效率新高地”與“專利護城河”？

【編輯| 黑鷹光伏 江南】

在晶硅電池效率逼近肖克利-奎伊瑟（Shockley-Queisser）理論極限29.4%的當下，全球光伏產業正站在技術迭代的十字路口。作為全球領先的能源系統解決方案提供商，協鑫集成憑借前瞻性的戰略布局，正以“疊層電池技術”引領下一代光伏產品的標準演進。公司依托開放研發平臺與嚴密專利矩陣，積極應對界面鈍化、大面積制備等關鍵挑戰，讓未來更低度電成本的光伏真正落地。

一、突破單結晶硅電池極限：疊層電池技術

太陽光譜能量分布寬廣，而傳統單晶硅電池受其材料帶隙限制，僅能有效利用其中特定波段的光子，大量高能和低能光子則轉化為熱能耗散，導致其晶硅轉換效率被限制在29.4%的理論極限內。為突破此瓶頸，晶硅-鈣鈦礦疊層電池應運而生。疊層電池通過將寬帶隙鈣鈦礦頂電池與窄帶隙晶硅底電池進行光譜匹配：頂電池優先吸收高能量的短波光，底電池則高效捕獲剩余的紅光與紅外光。這種精準的“光譜分效”機制，從物理原理上大幅降低了能量損失，從而突破了單結電池的效率極限。

二、戰略定力：協鑫集成為何錨定疊層賽道？

協鑫集成錨定疊層技術賽道，是其面對光伏行業未來競爭的雙重戰略考量：一方面，伴隨光伏產業進入高質量發展新階段，行業競爭終將回歸對單位面積能量密度的本質追求。布局疊層技術，不僅是響應市場對光電轉換效率持續提升的內在要求，更是開啟下一代光伏效率革命、突破單結電池理論極限的關鍵路徑。另一方面，來自于協鑫集成技術基因的自然延展。以BC為底電池的疊層電池架構可以從根本上解決傳統疊層電池在實際戶外運行中因電流失配導致的功率損失痛點。這一技術路徑，正是協鑫集成在BC（背接觸）技術長期積累后的一次水到渠成的技術躍遷，能夠利用現有的BC產線技術儲備，以更優的兼容性平滑過渡到疊層時代。

三、突破壁壘：協鑫集成系統性攻克鈣鈦礦疊層產業化核心技術

鈣鈦礦/晶硅疊層電池技術雖具備顯著的效率潛力，但其從實驗室走向產業化仍面臨多重技術瓶頸。首先，材料穩定性是根本性挑戰，鈣鈦礦對水、氧、光、熱的高度敏感性制約了器件的實際壽命。其次，工藝集成與界面調控尤為復雜，疊層結構并非簡單組合，而是要求在光學與電學上實現鈣鈦礦頂電池與晶硅底電池的精密耦合，涉及異質結界面的能級匹配、缺陷鈍化及互連工藝，任一環節的失配均將導致性能衰減。最后，量產工藝難度極高，如何在大面積硅片上實現均勻涂布、可控結晶與精準刻蝕，是影響成本與良率的關鍵，更對工藝窗口與設備精度提出極高的要求。

在此背景下，協鑫集成憑借“強化BC基座，協同疊層突破”的研發戰略，在技術領域取得重要進展。其實驗室疊層電池效率已突破33%，并在更具產業化指向的BC鈣鈦礦疊層電池結構上實現效率接近30%，展現出從技術攻堅邁向應用落地的系統能力。

構筑領先優勢：體系化技術布局

為持續推動鈣鈦礦疊層電池技術突破，公司系統布局技術矩陣。以打好底電池關鍵基礎為例，協鑫集成鈣鈦礦疊層電池通過高精度復合拋光與刻蝕，徹底消除硅片切割產生的線痕，將表面粗糙度控制在納米級別，為鈣鈦礦薄膜提供了原子級平滑的“地基”，再通過納米級表面形貌雕琢技術，將表面金字塔結構優化為尺寸均勻、角度可控的微米金字塔陣列。同時，為了盡可能增大頂電池的光吸收，采用UTP超薄多晶硅技術，其工藝窗口極為狹窄，協鑫集成研發團隊通過數百次實驗，最終將工藝參數穩定在最優區間。為解決甲銨基鈣鈦礦的熱不穩定性的難題，研發團隊選擇“陽離子混合”策略（甲脒FA?/銫Cs?） 構建更穩定的晶格框架。同時，通過精確調控碘溴比例，將鈣鈦礦的帶隙穩定在~1.68eV，以實現與底電池的電流匹配。在優化復合損失方面，協鑫集成研發團隊驗證了多種前沿的界面鈍化策略：多位點鈍化劑可同時鈍化NiO?表面、鈣鈦礦埋底界面和硅電池邊緣三個位點的缺陷；也探索過溶劑化中間相驅動的表面相轉變策略，通過在鈍化劑溶液中引入微量NMP溶劑，誘導鈣鈦礦表面直接從溶劑化中間相轉變為光學活性α相，繞開產生缺陷的δ相，顯著提升了界面結晶質量；最新的PipI/PEAI雙層鈍化策略也帶來新的性能突破。

系統作戰：跨學科團隊協同攻堅

技術突破的背后，是協鑫集成研發團隊以巨大的勇氣和毅力，在主流路徑上進行的無數次極限嘗試。為攻克大面積涂布膜厚不均的難題，工藝團隊在半年內進行超過上百輪DoE實驗，分析上千組參數，最終將各個核心參數的交互影響關系徹底厘清，將工藝窗口擴大了3倍。在尋找最佳空穴傳輸材料時，材料團隊系統性地評估了超過幾十種有機、無機及其復合配方。每一個失敗的配方都幫助工程師更清晰地理解了分子結構、能級與器件性能的構效關系，最終鎖定了鎳氧化物基的復合體系。高效穩定鈣鈦礦疊層電池的研發與產業化并非普通的技術攻關，而需要站在材料科學、半導體物理與精密制造三大前沿領域的交匯點進行創新融合和鉆研突破。材料化學團隊專注于分子結構，器件物理團隊則關注器件性能。為了打通學科之間的知識壁壘，協鑫集成研發團隊建立了統一的“材料-器件”關聯數據庫，才將兩大前沿領域的知識融會貫通，形成了強大的攻堅合力。

戰略引領與專利布局

協鑫集成在鈣鈦礦疊層電池上的卓越成就，絕非偶然，而是源于公司在戰略層面的深遠布局與“重兵投入”的堅定決心，以“不計成本”的魄力持續加碼研發。同時，協鑫集成秉持“內外兼修”的開放姿態，積極與國內外頂尖高校、科研機構構建協同創新網絡，這一系列的戰略舉措，已為我們構筑了嚴密的專利壁壘。我們的專利布局涵蓋了BC鈣鈦礦疊層電池的底層器件物理結構、關鍵界面鈍化材料、獨特的“串聯布線工藝”、以及行業首創的測試標準與方法。特別是在測試領域，由于行業尚無針對BC鈣鈦礦疊層電池結構的測試標準，協鑫集成牽頭制定的測試協議正在填補全球空白，從源頭上掌握了技術話語權。

協鑫集成以疊層電池技術為筆，以融合創新為墨，正在書寫光伏產業的下一個篇章。在這場追逐太陽的競賽中，我們不只是在制造一塊更高效的電池，更是在構建一套涵蓋材料、結構、標準與專利的全新技術生態。隨著技術難題的逐一攻克，一個由超高效疊層技術驅動的平價綠電新時代，正加速到來。