hit电池龙头企业,HIT电池的特点优势及产业化发展分析-胜象大百科-提升认知,打开格局

1、HIT电池的结构和原理

HIT是带有本征薄层的异质结的缩写，意为本征薄膜异质结。因HIT已被日本三洋公司申请为注册商标，故又称HJT或SHJ(硅异质结太阳能电池)。这种太阳能电池由日本三洋公司于1990年首次研发成功，当时转换效率达到14.5% (4 mm2电池)。后来随着三洋公司的不断完善，2015年三洋HIT电池的转换效率达到了25.6%。2015年，三洋的HIT专利保护结束，技术壁垒消除，是中国大力发展和普及HIT技术的好机会。

下图显示了HIT太阳能电池的基本结构，其特征在于，晶体硅片被光照射侧的P-I型A-Si: H膜(膜厚5-10 nm)和背侧的I-N型A-Si: H膜(膜厚5-10 nm)夹在中间，两侧顶层形成透明电极和集电极，形成对称结构的HIT太阳能电池。

图表：HIT太阳能电池结构示意图

在电池的前表面，由于能带的弯曲，电子被阻止移动到前表面，由于本征层薄，空穴可以隧穿高掺杂P+非晶硅，形成空穴传输层。类似地，在背面，由于能带弯曲，空穴被阻止移动到背面，电子可以隧穿高掺杂N+非晶硅，形成电子传输层。通过在电池的正反两面沉积选择性传输层，光生载流子只能富集在吸收材料中，然后从电池的一个表面流出，从而实现两者的分离。

2、HIT电池工艺流程

HIT电池的一个优点是工艺步骤比较简单，分为制绒清洗、非晶硅薄膜沉积、TCO制备、电极制备四个步骤。

图表2: HIT太阳能电池工艺流程

制备的核心工艺是非晶硅薄膜的沉积，对工艺洁净度要求极高，大规模生产中的可靠性和可重复性是一大挑战。目前，通常采用PECVD方法制备非晶硅薄膜。

HIT电池制备工艺简单，工艺温度低，可避免高温工艺对硅片的损伤，有效减少排放。但工艺难度大，生产线与传统电池不兼容，设备资产投入大。

3、HIT电池的优点和特点

HIT电池具有发电量高、每千瓦时成本低的优点，其具体特点如下：

(1)低温工艺

HIT电池结合了低温(<250)制造薄膜太阳能电池的优点，从而避免了传统的高温(> 900)扩散工艺获得P-N结。该技术不仅节约了能源，而且使A _ Si: H基薄膜的掺杂、带隙宽度和厚度在低温环境下可以精确控制，易于在技术上优化器件特性。在低温沉积过程中，单晶硅片的弯曲变形较小，因此其厚度可以是背景光吸收材料所需的最低值(约80微米)。同时，低温工艺消除了硅衬底在高温处理中的性能退化，从而允许使用“低质量”的晶体硅甚至多晶硅作为衬底。

高温环境下的高发电量。一天中午，HIT电池发电量比普通晶体硅太阳能电池高出8-10%，双玻HIT组件发电量高出20%以上，对用户有更高的附加值。

(2)双面电池

HIT是非常好的双面电池，正反面基本没有色差，双面率(电池背面效率与正面效率之比)可以达到90%以上，最高可以达到96%。反向发电的优势显而易见。

(3)高效率

HIT电池独特的本征薄层异质结结构可以在P-N结的同时钝化单晶硅表面，从而提高了电池的性能

HIT电池具有良好的发光稳定性。理论研究表明，在非晶硅薄膜/晶体硅异质结中没有发现Staebler-Wronski效应，因此非晶硅太阳能电池的转换效率不会因光照而下降。HIT电池的温度稳定性好。与单晶硅电池相比，HIT电池的温度系数可以达到-0.25%/,使得电池即使在轻度发热的情况下也有很好的输出。

(5)没有光致衰减

困扰晶体硅太阳能电池的一个最重要的问题就是光致衰减，而HIT电池自然没有衰减，甚至在光照下效率也有一定程度的提高。上海微系统研究所在做HIT光致衰减实验时，发现HIT细胞在光照后转换效率提高了2.7%，连续光照后没有衰减现象。日本CIC、瑞士EPFL和CSEM联合发表的APL论文也证实了HIT电池的光致增强特性。

(6)对称结构适合减薄。

HIT电池完美的对称结构和低温工艺使其非常适合切片。经过上海微系统公司的大量实验，发现硅片厚度在100-180微米范围内，平均效率几乎不变，100m硅片的转换效率达到了23%以上。目前正在批量制备90m硅片。将电池变薄不仅可以降低硅片的成本，还可以使其应用更加多样化。

(6)低成本

HIT电池厚度薄，可节省硅材料；低温处理可以减少能量消耗并允许使用廉价的衬底；高效率使得在相同的输出功率下减小电池的面积成为可能，从而有效降低电池的成本。

4、 HIT HIT电池产业化现状

数据显示，在量产方面，日本三洋首屈一指，现有产能1GW，量产效率23%。此外，拥有成熟HIT技术的公司还有科尼卡、Sunpreme、Solarcity、福建君实、晋能、新奥、汉能等。

图表：国内外HIT太阳能电池产业化情况(单位：%，MW)

目前，HIT产品量产的难点主要包括以下几个方面：

(1)优质硅片：相比常规N型产品，HIT电池对硅片的质量要求更高，需要慎重选择硅片供应商。

(2)制绒后硅片表面洁净度的控制：HIT电池对硅片表面洁净度要求非常高，因此需要在硅片清洗洁净度与相关化学品和水的消耗之间进行平衡。

(3)各工序Q时间控制：HIT电池在完成非晶硅镀膜前，对硅片暴露在空气中的时间和环境有严格的要求，需要注意各工序Q时间的控制。

(4)生产连续性对TCO镀膜设备的影响：TCO镀膜必须保证连续投料，否则产量和设备状况都会受到影响，尤其是生产线刚投产的时候，保持生产连续性是一个很大的挑战。