光伏行业深度研究之异质结电池专题报告

1.2 商业化节奏提速，多家公司进入

HIT 领域HIT 技术的发展可以划分为四个主要阶段，高效化趋势推动 HIT 商业化提速：

（1）起步阶段（1974-1996 年）：HIT 技术初见雏形，日本三洋取得重大突破。1974年，Walter Fuhs 首次提出结合非晶硅和晶硅材料的 HIT 结构；日本三洋于 1989 年通过将本征非晶硅插入硅片和掺杂的非晶硅层之间取得重大突破，并将该技术申请专利；又于1990 年通过用非晶硅薄膜代替本征非晶硅，将 HIT 电池转换效率进一步提升至 15%。

（2）初步发展阶段（1997-2009 年）：日本三洋注册 HIT 商标，各国相继启动 HIT技术研究。1997 年，日本三洋将 HIT 注册商标并提供该品牌异质结组件，硅片尺寸 5 英寸，电池效率 16.4%，组件效率 14.4%。2008 年、2009 年，瑞士梅耶博格、法国 CEA/INES相继建立 HIT 研发中心。

（3）工业化阶段：（2010-2017 年）：日本松下（收购日本三洋）HIT 专利到期，HIT 进入快速发展的工业化阶段。2010 年，松下 HIT 专利保护到期，自此 HIT 技术迎来快速发展期。松下于 2013-2014 年连续创下 24.7%、25.6%的世界纪录。日本 Keneka 也紧跟其后，于 2016 年创造 BC-HIT 路径 26.6%的世界纪录。

（4）商业化阶段（2017 年之后）：商业化节奏提速，多家公司进入 HIT 领域。2017年开始，全球多家公司开始关注 HIT 电池技术，中国晋能公司中试线规模达到 100MW。2018 年，中国钧石能源 HIT 电池/组件产线产能超过 600MW；ENEL 在意大利建设超过200MW 的产线。

多家厂商布局 HIT 产能，2020 年有望成为 HIT 产业化元年。量产方面，目前参与的厂商主要是：1）电池片环节新进入者；2）设备厂商；3）原有的薄膜电池制造商。当前全球 HIT 已有产能约 3GW，参与方规划 HIT 产能超过 15GW，部分企业已开始中试或小批量投运。钧石能源、中智电力、晋能科技、汉能等国内 HIT 技术领先企业已分别建成600MW、160MW、100MW、120MW 异质结电池产能。多家公司发布 HIT 产能规划，钧石能源、爱康科技分别规划建设 5GW 异质结制造基地，东方日升规划产能 2.5GW，中智电力规划产能 1.2GW。预计 2020 年将有 4-7GW 以上的 HIT 新增产能投放，一批标杆企业与项目可能在年底到明年投运，将进一步提升行业对异质结电池的信心，2020 年可能是 HIT 的产业化元年。

2. 转换效率提升空间大，HIT 有望成为下一代主流技术

2.1 “补贴退出+政策引导”推动电池技术向高效化迭代

平价上网渐近叠加补贴政策退出，降本增效成为光伏行业发展的主要推动力。“531”政策以来，我国光伏装机增速大幅下滑，各环节价格剧烈下跌，技术进步带来的降本增效成为推动平价上网目标实现的主要推动力。2019 年，我国一类、二类、三类地区，普通光伏地面电站标杆上午电价分别下降至 0.40、0.45、0.55 元/KWh，补贴幅度持续收窄。根据 CPIA 数据，2019 年，全投资模型下地面光伏电站在 1800 小时、1500 小时、1200 小时、1000 小时等效利用小时数的 LCOE 分别为 0.28、0.34、0.42、0.51 元/KWh。未来随着组件、逆变器等关键设备的效率提升，双面组件、跟踪支架等的使用，运维能力提高，2021 年后在部分高脱硫煤电价地区可优先实现与煤电同价。

电池片是光伏行业降本增效的关键环节，更高的转换效率可摊薄下游电站的面积相关成本。地面光伏系统投资中，组件价格占比 40.70%，而电池又占到组件成本构成的 67.5%，系统成本的下降主要依赖于组件价格及电池成本的下降。更高的转换效率可带来更高的发电增益率，单晶 P-PERC、中来股份 TOPCon、钧石能源异质结相比单晶 BSF 发电增益率分别为 3.0%、8.3%、11.0%。同时光伏电站的运输、安装、线缆、支架、运维、土地等成本均与面积成正相关关系，因此采用更高效的电池组件，可节省光伏电站面积，进而节约面积相关成本。

电池技术向高效路线进化：P-PERC 替代常规单晶，N 型技术路线繁多。历史上电池片环节经历了单晶替代多晶、P-PERC 替代常规单晶的技术迭代。其中常规单晶电池是铝背场电池，在硅片的背光面沉积一层铝膜；P-PERC 电池通过引入背钝化和开槽接触工艺，在电池背面形成背反射器，减少入射光损失，但背面开槽处金属接触区域增加额外的复合电流；N 型电池技术路线繁多，其中 N-PERT 是 P-PERC 技术的改进型，在形成钝化层基础上进行全面的扩散，加强钝化层效果；TOPCon 在电池表面制备一层超薄氧化硅和一层高掺杂多晶硅，氧化硅的化学钝化和多晶硅层的场钝化作用可以显著降低晶硅表面少子复合速率，同时超薄多晶硅层可保证多子的有效隧穿；HIT 通过引入非晶硅本征薄层来提升单晶硅的表面钝化性，使表面复合电流显著减小；IBC 把正负电极置于电池背面，减少置于正面的电极反射一部分入射光带来的阴影损失

技术革新推动各技术路线电池转换效率不断提升。在《光伏制造行业规范条件》和“领跑者”计划推动下，各种晶硅电池生产技术进步迅速。2019 年，P-PERC 单晶电池效率提升至 22.3%，N-PERT+TOPCon 单晶电池、硅基异质结 N 型单晶电池平均转换效率分别已经达到 22.7%和 23.0%。预计至 2020 年，P-PERC 单晶、N-PERT+TOPCon、硅基异质结 N 型单晶电池的转换效率分别提升至 22.7%、23.3%、23.5%。

行业政策引导光伏制造企业高效化发展，利好高效电池技术导入。2020 年 5 月 29 日，工业和信息化部（电子信息司）对《光伏制造行业规范条件（2020 年本》（征求意见稿）进行公开征求意见。征求意见稿提出：电池制造项目投资强度不低于 900 万元/亩，组件制造项目投资强度不低于 500 万元/亩；现有项目多晶硅电池和单晶硅电池（双面电池按正面效率计算）的平均光电转换效率分别不低于 19%和 22.5%，新建和改扩建项目多晶硅电池和单晶硅电池（双面电池按正面效率计算）的平均光电转换效率分别不低于 20%和 23%。这意味着能够推动行业降本提效的新技术导入速度有望加快。

2.2 HIT 转换效率优势明显，有望替代 PERC 成为下一代主流技术

HIT电池量产转换效率具有明显优势，有望替代PERC 成为下一代主流技术。2019年，P-PERC 单晶电池效率提升至 22.3%，N-PERT+TOPCon 单晶电池、HIT 电池平均转换效率分别已经达到 22.7%和 23%。HIT 电池转换效率比 P-PERC 电池、N-PERT+TOPCon电池转换效率分别高出 0.7%、0.3%。预计至 2025 年 HIT 电池转换效率可提升至 25.5%，相比 P-PERC 电池、N-PERT+TOPCon 电池，转换效率高出 1.5%、1%。随着 HIT 技术大规模产业化，降本增效速度预期会大幅加快，HIT 有望替代 PERC 成为下一代主流技术。

目前 HIT 电池量产转换效率约 23%左右，实验室最高转换效率为 26.63%。松下收购三洋 HIT 电池产线后创下 24.7%的 HIT 转换效率记录，日本 Kaneka 公司通过在 HIT 电池中结合 IBC 电池结构，以 26.63%的效率水平创造了商用晶体硅太阳能电池的最高转换效率。但各家电池厂商的平均量产转换效率普遍在 23%~24%左右，其中松下量产转换效率为24.70%，钧石能源量产转换效率为 23.03%，晋能的 100MW 生产线平均转换效率为24.04%。虽然参与厂商较多，但各家 HIT 电池产能多在 500MW 以内、规模尚小。

2.3 可叠加其他高效电池技术，转换效率提升空间大

2.3.1 HBC：兼具 IBC 高短路电流+HIT 高开路电压优势

HBC（交指式背接触异质结）电池是结合异质结技术和背接触技术的电池结构。IBC电池正面为一层本征非晶硅薄膜钝化层，背面包含一层本征非晶硅薄膜及指状交叉分布的 P型氢化非晶硅和 N 型氢化非晶硅。与 HIT 电池结构相比，HBC 电池前表面无电极遮挡，并且采用 SiNx减反层取代 TCO 薄膜。

HBC 电池工艺流程为：清洗制绒－正面沉积本征非晶硅薄膜－正面沉积减反射膜－背面沉积本征非晶硅薄膜－背面沉积 P 型氢化非晶硅和 N 型氢化非晶硅－印刷烘干。

HBC 兼具 IBC 电池短路电流高和 HIT 电池开路电压高的特点，转换效率突破 26%。HBC 电池前表面无电极遮挡，可消除金属电极的遮光电流损失，保留了 IBC 电池短路电流高的特点；同时，HBC 采用钝化性能良好的本征氢化非晶硅层，降低了异质结界面的界面态密度，保留了 HIT 电池开路电压高的特点。2014 年 4 月，松下将 IBC 技术与 HIT 技术结合，在 143.7cm2 的 N 型 Cz 硅片上实现了 25.6%的转换效率。2017 年 8 月，Kaneka宣布将 HBC 电池转换效率提高至 26.63%。目前，国内各研究机构也致力于 HBC 太阳能电池的研究，中科院微电子研究所在 4cm2 的 N 型 Cz 硅上制备出了转换效率为 19.8%的HBC 电池，与国外研究成果相比仍有较大差距。

由于 IBC 电池和 HIT 电池产业化尚未成熟，而 HBC 电池在保留二者优势的同时也保留了工艺难度，目前 HBC 电池仍处在研发阶段。