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一文看懂新型光伏电池——HJT

发布时间:
2020/05/08 17:14

光伏电池是有效利用太阳能的重要手段。众多类型的光伏电池中,单晶硅太阳能电池技术已经确立光伏产业显著的优势地位。P型单晶硅发展较早,主流产品经历了BSF电池,PERC电池以及双面PERC+电池的不断发展,电池效率已逐渐接近瓶颈。与之相比,N型硅片具有较长的少子寿命、更小的光致衰减,公认未来高效光伏电池发展将切换到N-Topcon、HJT等N型电池方向。

基于N型硅片的异质结电池(Heterojunction with Intrinsic Thin-Layer, HIT) ,结合了薄膜太阳能技术,理论效率达27%以上,是已知量产电池中相对效率最高的结构,成为了下一代电池技术的最有力竞争者。

HJT电池的特点与优势

◇ 结构对称,正背面受光后均可发电

典型的结构如图1所示。在封装为双面电池后,可获得近10%发电增益。

◇ 较长的少子寿命

受益于本征非晶硅的良好对缺陷的钝化以及更大的禁带宽度,电池的开路电压高。

◇ 温度和光照稳定性好

HJT电池温度系数小,在弱光和光照升温条件下输出特性衰减较少,无Staebler-Wronski效应,几乎无光致衰减。

◇ HJT在N型单晶硅上结合低温薄膜工艺,制作工序少

典型的制作工艺为如图2所示,整个工艺通常不超过200℃,硅片本身受热损伤和热型变影响小,可以使用更薄的硅片。

基于以上特点,HJT电池实验室转换效率达到25%,结合IBC技术的HBC电池突破26%,目前采用MBB多主栅、光注入退火,RPD等增效技术,量产平均效率在近期也可望突破24%,与传统PERC和N-Topcon相比效率极具竞争力。然而,受高昂的成本制约,主流市场HJT仍然难以对抗传统PERC电池的性价比优势。因此,兼顾提效基础上的降本是HJT产业的重中之重。

HJT的降低成本路线

(1)HJT采用了与传统晶硅电池工艺设备不兼容的薄膜沉积的技术,设备一次投资高,带来成本的上升,通过推动HJT产业规模化发展,设备成本有望持续下降,接近与PERC持平。

(2)N型硅片市场价格高于P型,随着P型硅片的大幅降价,HJT电池N型硅片的价格劣势被进一步放大,将硅片薄片化可以有效降低电池硅耗量,节约生产成本。

(3)目前,银浆的使用是HJT工艺中极为重要的成本组成,采用的低温银浆需要很好的平衡电阻率、浸润接触,焊接拉力以及印刷性等性能要求。由于HJT双面丝网印刷,银消耗达到烧结型银浆的3倍,往往占电池非硅成本一半以上。采用的低温银浆通常为潜伏性固化型,需要低于室温保存,冷链运输需求也会进一步推高成本。因此,银浆及相应工艺技术的优化有望带来巨大降本空间。
电阻率偏高是低温银浆单耗居高不下的最直接原因。在优化银粉体系组成、固化体系基础上,通过纳米技术加持,可以获得更低电阻,更低银含量的低温银浆。在开发低阻浆料基础上,通过细栅细线化配合图形优化可以带来直接的银耗降低。

另外,提效和降本的双重压力下,各大厂商多种融合工艺技术的探索,如SmartWire,分步印刷等,避开高银耗量的主栅印刷或将主栅和细栅浆料性能解耦,降低主栅浆料银含量或引入部分贱金属替代银,大幅降低银耗成本。