HJT:下一代光伏電池來了!

2020-11-21 索比光伏網

光伏電池是有效利用太陽能的重要手段。眾多類型的光伏電池中，單晶矽太陽能電池技術已經確立光伏產業顯著的優勢地位。P型單晶矽發展較早，主流產品經歷了BSF電池，PERC電池以及雙面PERC+電池的不斷發展，電池效率已逐漸接近瓶頸。與之相比，N型矽片具有較長的少子壽命、更小的光致衰減，公認未來高效光伏電池發展將切換到N-Topcon、HJT等N型電池方向。

基於N型矽片的異質結電池(Heterojunction with Intrinsic Thin-Layer， HIT) ，結合了薄膜太陽能技術，理論效率達27%以上，是已知量產電池中相對效率最高的結構，成為了下一代電池技術的最有力競爭者。

HJT電池的特點與優勢

◇ 結構對稱，正背面受光後均可發電

典型的結構如圖1所示。在封裝為雙面電池後，可獲得近10%發電增益。


圖1　HJT電池結構

◇ 較長的少子壽命

受益於本徵非晶矽的良好對缺陷的鈍化以及更大的禁帶寬度，電池的開路電壓高。

◇ 溫度和光照穩定性好

HJT電池溫度係數小，在弱光和光照升溫條件下輸出特性衰減較少，無Staebler-Wronski效應，幾乎無光致衰減。

◇ HJT在N型單晶矽上結合低溫薄膜工藝，製作工序少

典型的製作工藝為如圖2所示，整個工藝通常不超過200℃，矽片本身受熱損傷和熱型變影響小，可以使用更薄的矽片。


圖2　HJT電池的工藝路線

基於以上特點，HJT電池實驗室轉換效率達到25%，結合IBC技術的HBC電池突破26%，目前採用MBB多主柵、光注入退火，RPD等增效技術，量產平均效率在近期也可望突破24%，與傳統PERC和N-Topcon相比效率極具競爭力。然而，受高昂的成本制約，主流市場HJT仍然難以對抗傳統PERC電池的性價比優勢。因此，兼顧提效基礎上的降本是HJT產業的重中之重。 

HJT的降低成本路線

(1)HJT採用了與傳統晶矽電池工藝設備不兼容的薄膜沉積的技術，設備一次投資高，帶來成本的上升，通過推動HJT產業規模化發展，設備成本有望持續下降，接近與PERC持平。

(2)N型矽片市場價格高於P型，隨著P型矽片的大幅降價，HJT電池N型矽片的價格劣勢被進一步放大，將矽片薄片化可以有效降低電池矽耗量，節約生產成本。

(3)目前，銀漿的使用是HJT工藝中極為重要的成本組成，採用的低溫銀漿需要很好的平衡電阻率、浸潤接觸，焊接拉力以及印刷性等性能要求。由於HJT雙面絲網印刷，銀消耗達到燒結型銀漿的3倍，往往佔電池非矽成本一半以上。採用的低溫銀漿通常為潛伏性固化型，需要低於室溫保存，冷鏈運輸需求也會進一步推高成本。因此，銀漿及相應工藝技術的優化有望帶來巨大降本空間。


電阻率偏高是低溫銀漿單耗居高不下的最直接原因。在優化銀粉體系組成、固化體系基礎上，通過納米技術加持，可以獲得更低電阻，更低銀含量的低溫銀漿。在開發低阻漿料基礎上，通過細柵細線化配合圖形優化可以帶來直接的銀耗降低。

另外，提效和降本的雙重壓力下，各大廠商多種融合工藝技術的探索，如SmartWire，分步印刷等，避開高銀耗量的主柵印刷或將主柵和細柵漿料性能解耦，降低主柵漿料銀含量或引入部分賤金屬替代銀，大幅降低銀耗成本。

作為光伏電池金屬化的領導者，賀利氏在優化傳統通用低溫銀漿產品系列的同時，推動低溫銀漿差異化發展和專業化訂製，開發電阻率小於4*10-6Ωcm，適用35微米以下網板開口印刷的細柵專用漿料，以及焊接拉力大於2N/mm的主柵專用漿料，適於室溫存儲的高穩定性漿料。

我們相信，隨著各種提效和降本工藝技術的持續整合，產業化規模化對性價比提升的有效推動，憑藉高效低衰以及全生命周期更高發電量的優勢，HJT可望不斷將發展潛力轉化為產業產品優勢，成為市場的主流。

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