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。
◇ 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。
图1 HJT电池结构
◇ 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。
图2 HJT电池的工艺路线
(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。
我们相信,随着各种提效和降本工艺技术的持续整合,产业化规模化对性价比提升的有效推动,凭借高效低衰以及全生命周期更高发电量的优势,HJT可望不断将发展潜力转化为产业产品优势,成为市场的主流。