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光伏行业深度研究之异质结电池专题报告

光伏系统工程  来源:未来智库    2020/7/1 8:28:55  我要投稿  

北极星太阳能光伏网讯:1. HIT 电池性能优异,商业化节奏提速

1.1 HIT:一种非晶硅与晶硅材料相结合的高效电池技术

HIT 电池是以晶硅太阳能电池为衬底,以非晶硅薄膜为钝化层的电池结构。HIT(异质结电池,Heterojunction with Intrinsic Thin layer)是一种在 P 型氢化非晶硅和 n 型氢化非晶硅与 n 型硅衬底之间增加一层非掺杂(本征)氢化非晶硅薄膜的电池结构。标准晶体硅太阳能电池是一种同质结电池,即 PN 结是在同一种半导体材料上形成的,而异质结电池的 PN 结采用不同的半导体材料构成。日本三洋公司在 1990 年发明出 HIT 电池并申请为注册商标,因此异质结电池又被称为 HJT(Heterojunction Technology)或 SHJ(Silicon Heterojunction)。

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HIT 电池与传统晶硅电池相比具有多种优势,具体体现在:

(1)转换效率高:HIT 电池采用非晶硅层降低表面悬挂键密度和异质结界面态密度,实现超高转换效率。HIT 电池的开路电压可以达到 740mV 以上,主要原因是:1)硅片表面的晶体结构具有不连续性,悬挂键密度高导致缺陷密度大,非晶硅层通过降低表面悬挂键的密度实现优良的界面钝化;2)HIT 电池在单晶硅衬底和掺杂非晶硅薄膜之间插入了一层较薄的本征非晶硅薄膜,使得异质结界面的界面态密度大幅度降低,因此电池的开路电压比常规电池高,进而实现超高转换效率。目前,HIT 电池的实验室效率在 26%以上,现有设施的平均量产效率在 23%以上,效率优势显著。

(2)双面率高:HIT 电池为正反面对称结构,且背面无金属背场阻挡光线进入,因此其天然具备双面发电能力,且双面率可超过 95%,可在扩展应用范围(沙地、雪地、水面等)的同时进一步提升发电量。

(3)无光衰:由于 HIT 电池上表面为 TCO,电荷不会在电池表面的 TCO 上产生极化现象,因此 HIT 电池无 PID、LePID 现象。松下 HIT 组件 25 年后发电量仅下降 8%。

(4)温度系数低,高温环境发电量高:HIT 电池的温度稳定性好,与单晶硅电池-0.42%/℃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。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。

(5)弱光响应高:理论研究表明,并联电阻越大,光伏组件的弱光响应越强。薄膜电池因为并联电阻普遍比较大,所以弱光响应普遍比较好。HIT 电池属于薄膜电池,因此弱光响应性能更好。

(6)工艺步骤少:HIT 电池生产工序仅需 4 步,量产具备优势。目前,主流的 PERC电池量产需要 8-10 道工序,TOPCon 需要 11-12 道工序,而 HIT 电池的工序仅为 4 道。从理论上讲,HIT 工艺步骤少,可以极大的降低电池的不良率,以及人工、运维等其他生产成本。

(7)结构对称,薄片化潜力大: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。目前 PERC 电池所用硅片主流厚度为 170-180μm,HIT 电池所用硅片厚度已经降至 160μm 以下,且具有较大的薄片化空间。

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