3、HIT电池优势和特点
HIT电池具有发电量高、度电成本低的优势,具体特点如下:
(1)低温工艺
HIT电池结合了薄膜太阳能电池低温(<250℃)制造的优点,从而避免采用传统的高温(>900℃)扩散工艺来获得p-n结。这种技术不仅节约了能源,而且低温环境使得a_Si:H基薄膜掺杂、禁带宽度和厚度等可以较精确控制,工艺上也易于优化器件特性;低温沉积过程中,单品硅片弯曲变形小,因而其厚度可采用本底光吸收材料所要求的最低值(约80μm);同时低温过程消除了硅衬底在高温处理中的性能退化,从而允许采用“低品质”的晶体硅甚至多晶硅来作衬底。
高温环境下发电量高,在一天的中午时分,HIT电池的发电量比一般晶体硅太阳电池高出8-10%,双玻HIT组件的发电量高出20%以上,具有更高的用户附加值。
(2)双面电池
HIT是非常好的双面电池,正面和背面基本无颜色差异,且双面率(指电池背面效率与正面效率之比)可达到90%以上,最高可达96%,背面发电的优势明显。
(3)高效率
HIT电池独有的带本征薄层的异质结结构,在p-n结成结的同时完成了单晶硅的表面钝化,大大降低了表面、界面漏电流,提高了电池效率。目前HIT电池的实验室效率已达到23%,市售200W组件的电池效率达到19.5%。
(4)高稳定性
HIT电池的光照稳定性好,理论研究表明非品硅薄膜/晶态硅异质结中的非晶硅薄膜没有发现Staebler-Wronski效应,从而不会出现类似非晶硅太阳能电池转换效率因光照而衰退的现象;HIT电池的温度稳定性好,与单晶硅电池-0.5%/℃的温度系数相比,HIT电池的温度系数可达到-0.25%/℃,使得电池即使在光照升温情况下仍有好的输出。
(5)无光致衰减
困扰晶硅太阳能电池最重要的问题之一就是光致衰减,而HIT电池天然无衰减,甚至在光照下效率有一定程度的增加,上海微系统所在做HIT光致衰减实验时发现,光照后HIT电池转换效率增加了2.7%,在持续光照后同样没有出现衰减现象。日本CIC、瑞士EPFL、CSEM在APL上的联合发表也证实了HIT电池的光致增强特性。
(6)对称结构适于薄片化
HIT电池完美的对称结构和低温度工艺使其非常适于薄片化,上海微系统所经过大量实验发现,硅片厚度在100-180μm范围内,平均效率几乎不变,100μm厚度硅片已经实现了23%以上的转换效率,目前正在进行90μm硅片批量制备。电池薄片化不仅可以降低硅片成本,其应用也可以更加多样化。
(6)低成本
HIT电池的厚度薄,可以节省硅材料;低温工艺可以减少能量的消耗,并且允许采用廉价衬底;高效率使得在相同输出功率的条件下可以减少电池的面积,从而有效降低了电池的成本。
4、HIT电池产业化现状
OFweek产业研究院数据显示,在大规模量产方面,首屈一指的当然是日本三洋,现有产能1GW,量产效率达23%。除此之外,具有较成熟HIT技术的还有Keneka、Sunpreme、Solarcity、福建均石、晋能、新奥、汉能等企业。
图表:国内外HIT太阳能电池产业化情况(单位:%,MW)
目前HIT产品的量产难点主要包括以下几方面:
(1)高质量硅片:相较常规N型产品,HIT电池对硅片质量有更高的要求,需要谨慎选择硅片供应商。
(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,需要平衡硅片清洗洁净程度和相关化学品以及水的消耗。
(3)各工序Q-time控制:HIT电池在完成非晶硅镀膜之前,对硅片暴露在空气中的时间以及环境要求比较严苛,需要注意各工序Q-time的控制。
(4)生产连续性对于TCO镀膜设备的影响:TCO镀膜必须保证连续投料,否则良率和设备状况都会受到影响,尤其在产线刚投产时,保持生产连续性是一大挑战。
(5)高粘度浆料的连续印刷稳定性:在HIT电池制备过程中,浆料粘度大导致的虚印断栅现象较多,需要数倍于常规产线的关注。
(6)焊带拉力的稳定性:拉力稳定的窗口窄,双玻双面发电的组件结构进一步增加了电池串联的难度。
此外,影响HIT产业化的重要因素之一即成本问题,据杨立友博士介绍,HIT电池BOM成本前四项为硅片、导电银浆、靶材、制绒添加剂。针对这几个高成本部分,可进行专项降本,包括降低原材料的消耗量、关键设备的国产化、关键原材料的国产化、新技术的导入等。
5、HIT电池市场前景展望
降本增效始终是光伏行业永恒的主题,随着行业不断的技术进步和政策推动,大众的目光逐渐转移至度电成本上,高效电池因此备受瞩目。继PERC电池成为行业热点后,HIT电池技术初有突破,性价比优势开始显现,未来将是P型PERC电池与N型HIT电池争霸光伏产业的时代。