なぜTOPConがHJTに勝ったのか：経路依存性が太陽電池技術競争を説明する

はじめに

2023年、多くの太陽電池メーカーは同じ経営課題に直面しました。業界がP型PERCからN型技術へ移行しなければならないなら、次の投資はTOPConとHJTのどちらにすべきか？

紙面上では、HJTは優雅に見えました。強力なパッシベーション、低温プロセス、優れた両面発電性能、そして有望な理論的上限を備えていました。しかし実際の工場では、その決定はしばしば一つの数字、すなわち変換コストによって下されました。

すでにPERCラインを稼働している企業にとって、TOPConへのアップグレードにはおよそ 1GWあたり5,000万〜8,000万元かかる可能性があります。新しいHJTラインの建設にはしばしば 1GWあたり2億〜3億5,000万元が必要で、設備価格が下落しているにもかかわらずです。その差は無視するには大きすぎました。

つまり、TOPConが勝ったのは単に最先端の技術だったからではありません。PERCからの道が自然にTOPConへとつながったからです。

核となる考え方

太陽光産業は真空状態でTOPConを選んだわけではありません。10年にわたるPERC設備、PERCエンジニア、PERCサプライヤー、PERC品質データ、PERC生産習慣という重みの下でTOPConを選んだのです。これは典型的な 経路依存性.

技術パラメータ

市場と技術の比較

コスト差が重要だった理由

技术优势

経路依存性：TOPCon勝利の背後にある隠れた力

経路依存性とは、今日の決定が昨日の投資に大きく左右されることを意味します。一度産業が設備を構築し、人材を訓練し、標準を書き、失敗データを蓄積し、サプライチェーンを一つのルートに最適化してしまうと、別のルートに移行することは高コストでリスクが高くなります。

TOPConはPERCから経路依存性の3つの層すべてを受け継ぎました。

• 切り替えコストの低さ：TOPConは既存のPERCラインに、ボロン拡散やLPCVDまたはPECVDパシベーションコンタクト工程など、いくつかの主要な新しいプロセスモジュールを追加するだけで済みました。

• 正のフィードバックループ：TOPConラインが増えるほど、装置メーカー、ペースト供給業者、プロセスエンジニア、品質チームがTOPConをより速く改善するようになりました。

• ロックイン効果：TOPConが生産の主流言語になると、人材、標準、トラブルシューティング、サプライヤー開発がすべて同じ方向に流れ始めました。

TOPConはより多くの工場が選択したためにより強くなりました。より多くの工場が選択したのは、それがより強くなったからです。このループが決定的でした。

HJTが技術競争ではなく産業競争で敗れた理由

HJTは劣った技術だったから負けたのではありません。多くの点で、技術的に魅力的です。

• 対称構造が強力な両面発電性能を支えます。

• 真性アモルファスシリコンが優れたパシベーションを提供します。

• 低温プロセスにより熱応力を低減できます。

• 温度係数が低いため、暑い気候での性能向上に役立ちます。

• HJTは将来のペロブスカイトタンデムセルとの互換性が高いです。

しかしHJTには深刻な産業上の問題がありました：PERCの生産基盤を引き継いでいないことです。

HJTを選ぶ工場は、既存資産の大部分を交換し、エンジニアを再訓練し、新しいサプライヤーシステムを構築し、新しい歩留まり立ち上げサイクルを受け入れ、より大きな投資リスクを取ることを検討しなければなりませんでした。太陽光製造のマージンが圧迫されていた時期には、これは単なる技術決定ではありませんでした。それは生存の決定でした。

BC：第三のルート、しかし簡単な近道ではない

BC技術はしばしばもう一つの可能性のある勝者として説明されますが、その道筋はTOPConとHJTの両方とは異なります。

BCは、バックコンタクト構造がセル設計を根本的に変えるため、従来のPERC構造を完全に継承することはできません。パターニング、レーザー開口、マスキング、精密な裏面コンタクト形成が必要です。そのため、TOPConよりもはるかに複雑です。

ただし、BCは異なるベース技術に適用できます：

• TBC：TOPConとバックコンタクトを組み合わせ、TOPConのプロセスと装置のロジックを一部共有します。

• HBC：HJTとバックコンタクトを組み合わせ、HJTのパッシベーションとバックコンタクト構造を融合します。

BCは単なる交差点ではありません。異なるタイプの車両を運べる新しい高速道路のようなものです。しかし、高速道路自体はまだ建設しなければならず、費用がかかります。

重要な問題は歩留まりです。追加のプロセスステップはすべて歩留まりを低下させる可能性があります。BCが歩留まり、コスト、スループットをTOPConレベルに近づけることができなければ、プレミアム市場では強いままでしょうが、大規模にTOPConを置き換えるのは難しいでしょう。

製品用途

太陽電池メーカーにとっての意味

新しいセルまたはモジュールの生産能力を計画しているメーカーにとって、TOPCon-HJT-BCの議論はセル効率だけの問題ではありません。工場の経済性の問題です。

• 既存のPERCベースの生産者は、アップグレード経路が明確だったため、自然にTOPConへ移行しました。

• 十分な資本を持つ新規参入者はHJTやBCを検討するかもしれませんが、より高いプロセスリスクを受け入れる必要があります。

• プレミアムモジュールメーカーは、分散型発電、屋根の美観、高効率セグメントをターゲットにBCを使用するかもしれません。

• 長期テクノロジー投資家は、HJT-ペロブスカイトとTOPCon-ペロブスカイトのタンデムルートを注意深く見守っています。

生産エンジニアにとっての意味

現場のエンジニアにとって、今後3年間はおそらくTOPCon中心のままです。最も価値のある実践的スキルは、依然として全工程のTOPCon管理に関連するものです。

重要な分野は以下の通りです：

• 前洗浄と表面処理

• ボロン拡散制御

• BSG除去

• LPCVDまたはPECVDによるパッシベーションコンタクト形成

• アニーリングプロセスウィンドウ

• Al₂O₃およびSiNₓ膜の堆積

• メタライゼーションとペーストのマッチング

• 故障解析と歩留まり改善

同時に、エンジニアはペロブスカイトタンデムの進展を無視すべきではありません。注目すべき主要指標は、実験室効率だけでなく、安定性、大面積性能、プロセスの再現性です。

ペロブスカイトタンデムの転換点

経路依存性は強力ですが、永続的ではありません。新たな経路の性能向上が切り替えコストを正当化するほど大きくなったとき、それは崩れる可能性があります。

これがペロブスカイトタンデムが重要な理由です。タンデム技術が安定した工業生産に達すれば、単接合TOPConと単接合HJTの間の古い議論は重要性を失うかもしれません。業界は結晶シリコン単体の最適化から、効率の天井全体の再構築へと移行するかもしれません。

HJT支持者はこれに大きく賭けています。HJTの低温プロセスと対称構造は、ペロブスカイトタンデム統合に自然に適しています。しかしTOPCon企業もタンデムソリューションを開発しているため、HJTだけが唯一の勝者とは限りません。

お問い合わせとご購入

三つの明確な判断

第一に、TOPConは今後3年間主流の経路であり続けるでしょう。 2026年から2029年にかけて、TOPConは70%以上の市場シェアを維持する可能性が高いです。その利点は効率だけではありません。設備の入手可能性、訓練されたエンジニア、サプライヤーの成熟度、品質データベース、そしてアップグレードリスクの低さです。

第二に、HJTが真の復活を遂げるにはペロブスカイトタンデムが必要です。 HJTが単接合技術のままであれば、TOPConの産業規模を覆すのは難しいでしょう。ペロブスカイト-HJTタンデムが安定した量産に達すれば、状況は変わるかもしれません。

第三に、BCは歩留まりとコストを解決すれば、TOPConにとって最も強力な構造的脅威です。 BCは外観と光学損失低減において明確な利点があり、特に高級屋根上および分散型用途に適しています。しかし、プロセスが安定し手頃な価格にならない限り、普遍的な代替ではなくプレミアムな経路として留まるでしょう。

最終的な考察

最良の技術が常に最初に勝つわけではありません。既存の道に適合する技術がより速く勝つことが多いです。

TOPConがHJTに勝ったのは、HJTに可能性がなかったからではなく、PERCの10年にわたる産業蓄積が直接TOPConを指し示していたからです。設備、エンジニア、サプライヤー、プロセスウィンドウ、工場の習慣がすべて同じ方向に押し進めました。

HJTは現在、業界を歴史的な道筋から引き離すのに十分な技術的配当を必要としています。BCは、多額の投資とプロセスの成熟を通じて独自の道を築こうとしています。ペロブスカイトタンデムが次の真の転換点になるかもしれません。

Ooitechの見解

装置側の観察者として、OoitechはTOPConの台頭が、太陽光技術の移行は効率チャートだけでなく生産現場で決定されることを思い出させると見ています。モジュールメーカーにとって、勝利するルートは装置の継続性、歩留まり向上のスピード、材料の入手可能性、オペレーターの学習曲線に一致する必要があります。次の破壊的変化は、タンデム技術が今日のTOPConの固定化を克服するのに十分な性能向上を提供するときにのみ起こるでしょう。