异质结电池:下一代光伏电池技术方向

琏升新闻
2023.02.26

异质结电池转换效率高,拓展潜力大,工艺简单并且降本路线清晰,契合了光伏产业发展的规律,是最有潜力的下一代电池技术。目前正处于产业导入期,产业中新老玩家纷纷加速HIT电池产线的投产,目前全球已有HIT电池产能接近3GW,但主要参与方当前的规划产能已经超过16GW,具有长期投资价值。


异质结电池全称为本征薄膜异质结电池,同样是基于光生伏特效应,只是P-N结是由非晶硅(a-Si)和晶体硅(c-Si)材料形成的(背面的高低结亦然)。

在电池新技术方面,异质结电池由于其独特的双面对称结构及非晶硅层优秀的钝化效果,具备着转换效率高、双面率高、几乎无光致衰减、温度特性良好、可使用薄硅片、可叠加钙钛矿等多种天然优势,加之其制造工艺流程较短,未来成本下降空间较大。



从光伏电站的业主视角出发,应用HJT技术后,光伏电池片的转换效率从22.3%提升至24%,即同等占地面积的电站,年发电量约增加7.6%。

异质结技术不仅具备优异的转换效率,而且生产工艺步骤相对简单。与需要10余项流程的PERC+以及TOPCon相比,HJT工艺流程相当简洁,首先,与常规电池处理一致,对机械切割后的硅片表面进行蚀刻、制绒处理。随后,开始在硅片两侧沉积本征非晶硅薄膜,然后再沉积极性相反的掺杂非晶硅薄膜。再下一步,开始制备TCO薄膜,TCO的制备主要通过物理气相沉积(PVD)技术的溅射来完成。最后,在TCO顶部进行表面金属化处理,便可得到异质结电池。

而且其中清洗制绒和丝网印刷都是传统硅晶电池的工艺,HJT独特的工艺在于非晶硅薄膜沉积以及TCO膜沉积。


目前国内已有多家企业积极推动异质结电池的产业化,M2规格电池片的实验室最高转换效率已突破25%,领先的量产转换效率位于23.5%-24%之间。

值得注意的是,组件的功率等于组件中有效的电池片面积、太阳辐射强度以及电池效率之积。因此未来将异质结电池替代PERC电池时将造就更大功率的组件,从而为终端投资者带来更低的单瓦成本和度电成本。

相比于PERC电池,HIT电池在制备过程对清洁度要求更高,需要对设备和车间做到更高程度的洁净度,因此不能与传统电池的生产车间兼容。整体而言HJT电池生产设备与单晶PERC电池生产不兼容,亦不完全与TOPCon、IBC等其他N型电池设备兼容。


HIT制绒清洗设备:捷佳伟创的链式HIT硅片清洗设备和超高产能HIT单晶制绒清洗设备均已完成样机,并正式交付客户HJT电池线;

非晶硅沉积设备:主要以进口设备为主,包括日本松下、梅耶博格、应用材料等,国内理想能源已开始VHFCVD的研制。

透明导电薄膜设备:日本住友垄断了RPD设备的专利以及对应的专属靶材IWO,捷佳伟创通过与其合作具备了RPD产品供应能力;冯阿登纳、新格拉斯等外资企业基于PVD的工艺也推出对应的产品,但由于ITO靶材性价比相对较低,且PVD工艺在镀膜质量上较RPD仍存在一定差距,因此PVD尚未全面推广。

丝印设备:竞争格局与PERC电池基本一致,迈为股份具备较为明显的优势,但捷佳伟创也推出了相关产品。

中泰证券认为,在平价上网过渡阶段,电池片环节将成为本轮光伏产业降本增效的主阵地,有望获得产业持续的资本投入。HJT技术作为下一代电池片技术,具备开路电压高,温度系数低等多项优点,长期发展趋势具备强确定性。从投产节奏来看,随着HJT部分设备及材料开始国产化,HJT的性价比正不断提升,后续随着参与研发生产的企业逐步增加,异质结电池量产转换效率有望进一步提升,同时制造设备、辅材等成本有望持续下降,异质结电池的产业化有望进入快车道。