中文字幕第2页,国产乱视频,奇米777狠狠

新聞資訊

news

行業動態合作與交流

異質結（HIT）技術，看這一篇就夠了！

2021-09-02

異質結太陽電池英文名稱縮寫為HIT（Heterojunction with Intrinsic Thin-layer），中文名稱為本征薄膜異質結電池。異質結電池最早由日本三洋公司于1990年研發成功，并被注冊為商標，后續進入異質結領域的企業為了避免專利糾紛而紛紛采用了不同的稱謂，比如HJT/ SHJ/ HDT等，雖然英文名稱和縮寫略有差異，但是其含義都代表本征薄膜異質結電池。

圖1.太陽能電池分類

資料來源：新型TCO材料在光伏行業的應用前景

HIT電池結構

微信圖片_20211230101553.jpg

圖2. HIT電池結構圖

資料來源：HIT電池模擬計算的研究

HIT電池一般是以N型硅片為襯底，典型結構如圖2所示：在正面依次為透明導電氧化物膜（簡稱TCO）、P型非晶硅薄膜，和本征富氫非晶硅薄膜；在電池背面依次為TCO透明導電氧化物膜，N型非晶硅薄膜和本征非晶硅膜。

此外，HIT電池在制造工藝流程上也較為簡潔，在以上提到的電池結構中的薄膜都是通過沉積的方式形成，最后通過絲網印刷或者電鍍工藝在電池兩面制備金屬電極，再經過低溫固化工藝，完成HIT電池的制造，如圖3所示。

圖3. HIT電池結構以及工藝流程圖

資料來源：CNKI

HIT電池生產工藝

相比于傳統的PERC電池生產工藝以及TOPCon電池工藝，HIT電池的工藝制程相對較短，只有四大環節，依次是清洗制絨、非晶硅沉積、TCO沉積、絲印固化。

圖4. 三種量產電池工藝流程對比

資料來源：梅耶伯格，招商證券

1. 清洗制絨

與常規P型或者N型電池制造工藝類似，HIT電池也是以清洗制絨為電池制造的第一步，這一步驟的主要目的是清除N型襯底表面的油污和金屬雜質，去除機械損傷層，形成金字塔絨面，陷光并減少表面反射。

2. 制備非晶硅薄膜

硅片在PECVD設備中制作鈍化膜和PN結。HIT電池高效率的根源在于本征非晶硅薄膜優良的鈍化效果。由于晶硅襯底表面存在大量的懸掛鍵，光照激發的少數載流子到達表面后容易被懸掛鍵俘獲而復合，從而降低電池效率。此外，通過在硅片正面和背面沉積富氫的本征非晶硅薄膜，可以有效地將懸掛鍵氫化并降低表面缺陷，從而顯著提高少子壽命，增加開路電壓，最終提高電池效率。

雖然每一層膜的厚度只有4-10nm，每1-2nm實現的功能和制備工藝卻大不相同，因此本征和摻雜非晶硅薄膜需要在多個腔體中完成，PECVD中需要導入多腔室沉積系統。

圖5. HIT電池非晶硅薄膜PECVD工藝圖

資料來源：邁為股份，招商證券

3. 沉積金屬氧化物導電層（TCO）

圖6. 鍍膜技術分類

資料來源：新型TCO材料在光伏行業的應用前景

硅片沉積完非晶硅薄膜之后就進入SPUTTER(磁控濺射)或者RPD（離子反應鍍膜）設備，沉積透明金屬氧化物導電膜TCO。TCO縱向收集載流子并向電極傳輸。由于非晶硅層晶體呈無序結構，電子與空穴遷徙率較低，且橫向導電性較差，不利于光生載流子的收集。因此需要在正面摻雜層上方沉積一層75-80nm厚的TCO，用于縱向收集載流子并向電極傳輸，TCO同時可以減少光學反射。

圖7. SPUTTER磁控濺射原理圖

資料來源：新型TCO材料在光伏行業的應用前景

圖8. RPD離子反應鍍膜原理圖

資料來源：新型TCO材料在光伏行業的應用前景

TCO膜在可見光范圍內（波長380-760nm）具有80%以上的穿透率，且電阻很低，其成分主要為In、Sb、Zn、Sn、Cd及其氧化物的復合體。目前應用最廣泛的是ITO，SCOT，IWO，AZO。TCO制備存在SPUTTER(磁控濺射)或者RPD（離子反應鍍膜）兩種工藝，目前由于成本考慮大多選擇SPUTTER(磁控濺射)工藝。

圖9. 磁控濺射工藝與RPD離子反應鍍膜工藝對比

資料來源：CNKI

4. 絲印固化

HIT電池生產的最后一步是絲印固化，制備金屬電極并固化。考慮到HIT是低溫工藝，不區分正銀和背銀，因此絲網印刷加低溫固化的工藝相對比較簡單，但是這一特性的缺點之一就是價格較高且消耗量較大，因此目前業內也有部分企業嘗試使用鍍銅工藝來制作電極。因為在鍍銅工藝中不會使用到銀漿，成本較為低廉。但即便如此該工藝也并未被廣泛應用，因為工藝非常復雜，且廢液排放存在嚴重的環保制約，使其推廣受到了限制。

HIT電池的優勢

轉換效率高

HIT電池高轉換效率源于高開路電壓，HIT電池的開路電壓Voc可以接近750mV，而普通PERC電池則普遍低于700mV。

HIT電池的高開路電壓來源于兩點：

氫化本征非晶硅薄膜優良的鈍化效果
光生載流子可以貫穿氫化非晶硅薄膜，因此不需要激光開膜和形成歐姆接觸，可以有效減少復合

由于多主柵技術和光致再生技術的導入，目前HIT的研發效率普遍已經超過24%。

圖10. 主流HIT制造商的效率數據

資料來源：NREL，招商證券

低衰減

由于HIT電池的特殊結構，其衰減程度要顯著低于PERC電池：

HIT電池表面的TCO具有導電特性，電荷不會在表面產生極化現象，無電位誘導衰減PID；
N型硅片摻磷，沒有硼氧復合體和硼鐵復合體，光致衰減LID很小

據相關數據顯示，HIT電池的首年衰減和年均衰減均低于PERC電池，并得到電站發電實證。

圖11. HIT與PERC電池衰減數據對比

資料來源：WIND，招商證券

低溫度系數

組件的溫度系數能夠衡量輸出功率隨溫度升高而下降的程度。陽光照射下組件表面不斷升溫，電池的開路電壓不斷下降，進而導致輸出功率下降。HIT相較于其他類型電池，具備非常顯著的低溫度系數。

圖12. 不同類型電池溫度系數對比

資料來源：CNKI

組件的初始標稱功率是在STC標準條件下測試的，對應溫度是25℃，但在實際運營中，組件的工作溫度多數時間在50℃左右，HIT低溫度系數帶來的發電量增益在3%，可溢價0.126元/瓦。

圖13. HIT電池低溫度系數帶來發電增益數據

資料來源：WIND，招商證券

高雙面率

HIT電池雙面率較高。HIT電池正反面三層膜和TCO都是透光的，且結構對稱，天然就是雙面電池，其雙面率可以輕松做到90%以上，甚至達到98%的水平。PERC電池雙面率可以做到80%-85%。

HIT技術市場現狀

目前布局HIT的企業越來越多，產業化醞釀開啟。當前全球最大HIT量產規模僅600MW，近兩年新建產線以100-200MW的中試線為主。相較于2019年，2020年已經有超過20家企業宣布了GW級的擴產計劃，其中包括山煤國際，鈞石能源，東方日升，愛康科技，騰暉光伏，比太科技等。規模化以及關鍵設備國產化的突破，將成為HIT產業化的發令槍。