高效异质结太阳能电池产业化观察.doc

高效异质结太阳能电池产业化观察1异质结电池的技术前景及产业政策1.1技术前景从最新的市占率预测来看，异质结（简称HIT,SHJ,SJT等）电池在10年内都将是小众市场，预计5年内市占率在5%-7%之间按照2016年72GW（中国53GW）的全球出货量和15%的平均增长率，5年后的2022年将达到144GW（中国106GW）的年全球出货量，其中HIT技术产品占7-10GW（中国5-7GW）目前国际和国内布局HIT电池技术的厂商及其产能情况如下:生产商电池效率产能产业规划松下22.50%1GW因日本产业链不兀善，成本居咼不下上澎21.80%40MW国内运营最长的1条量产线，计划扩产至120MW新日光22.00%50MW2017年底扩张到50MW，目标23%效率新奥21.60%80MW产能陆续扩张中，计划到400MW赛昂21.50%30MW被Solarcity收购，在美国有1GW电池规划国电21.50%80MW被中环收购，有1GW扩产计划钧石22.50%100MW总产能规划600MW，目前一期调试中中智22.00%200MW规划1.2GW产能，目前2条线轮调中晋能—100MW规划2GW产能，设备采购中。

汉能---60MW规划600MW产能表1.HIT电池主要厂商及其产能情况统计按照上表给出的产能计算，未来5年内全球HIT电池产能将达到8GW左右，其中大陆产能占绝对多数，约为7GW另外，国电投、亿晶光电、合金盛等公司也在计划上马HIT电池技术，实际产能可能会更大从以上分析来看，业内业已进入的HIT厂家几乎将全球HIT产品的市场瓜分殆尽新入者必须在着力产品研发的同时，努力挖掘HIT的应用市场鉴于HIT技术的成本较高，高昂的产品售价必将令市场开拓存在巨大的困难，其可能的市场领域包括：美日欧等发达市场需求、中国超级领跑者项目、新能源汽车领域、其他高效产品应用领域1.2技术路线图图2.2017年最新的晶硅电池效率路线图17%1AA*--*Oi~♦-:0B□¥———**—~^r~□201U20173019BBF旳I片p-lypcmc-Si口PERCffERTcellsp-ly[Mmc-Si0-PERC,PERTcfPERLcallsn-^ypemonosi出backccniEKtcellsn-lypcmona-Si202120242027+BSFGelbp-typcmano-Si* PERdPERl帕il苦p-typemono-S• siliconn@t@iD]unctlnn(SHJJcell呂n-t^pamDno-Si从最新的电池效率路线图来看，HIT电池技术处于排名第二的高效晶硅技术，仅次于IBC技术。

但HIT电池的效率与P型PERC、N型PERT的效率差异没能显著拉开（高1%）,鉴于P型PERC技术的规模化应用正在急速扩张之中，而HIT电池技术的产业配套尚有很多需要完善250A4A•::□e❖~n~a~r~2016201172019BSF卩typ#mo-si□PERG'PERTp-bpemc-Si*PERC,PERTorPERLn-lypemono-Sabsdccontactcellsn-tj/pe(norK>Si202120242027*BSFp-typernono-Si+PERC/PERTp-ty[?emono-Si•Siliconhelerojunction(SHJ)n-Lypemono-Si图3.2017年最新的晶硅组件功率路线图虽然HIT电池有着低温工艺（不高于250度）的特点，但当前的红外焊接温度在180-220度范围，层压工艺最高也在200度左右，因此在理论上现有的组件技术工艺可直接进行HIT电池组件的生产当然，为了更好的体现HIT技术的先进性，尽可能挖掘HIT电池技术的优势，新的低温组件封装工艺也需要进行专门的开发工作HIT电池的独特优点包括以下几个方面：（1）无PID现象由于电池上表面为TCO，电荷不会在电池表面的TCO上产生极化现象，无PID现象。

实测数据也证实了这一点2）低制程温度HIT电池所有制程的加工温度均低于250°C，避免了生产效率低而成本高的高温扩散制结的过程，而且低温工艺使得a-Si薄膜的光学带隙、沉积速率、吸收系数以及氢含量得到较精确的控制，也可避免因高温导致的热应力等不良影响3）高效率HIT电池的效率比P型单晶硅电池高1-2%，而且之间的差异在慢慢增大4）高光照稳定性在HIT太阳能电池中不会出现非晶硅太阳能电池中常见的S-W效应同时HIT电池采用的N型硅片，掺杂剂为磷，几乎无光致衰减现象5）可向薄片化发展HIT电池的制程温度低，上下表面结构对称，无机械应力产生，可以顺利实现薄型化；另外，对于少子寿命较高（SRV〈100cm/s）的“型硅基衬底，片子越薄得到的开路电压越高6）较低的温度系数HIT电池的典型温度系数为-0.29%，远低于常规晶硅电池的-0.45%，这得益于典型的电池结构和很高的开路电压在电站应用端，低的温度系数可以得到更高的发电收益据中科院刘正新的研究：同样大小的光伏系统，HIT电池组件在晴天和高温天的发电量明显优于现有的多晶电池组件2异质结电池量产工艺流程及技术重难点2.1量产工艺流程异质结电池以其工艺过程简洁而著名，下图为其电池工艺流程图：CVD镀膜PVD或溅射制绒清洗I.IvvtrudePrititiikgAmuCMilIcclarrith^i$TCOihk疋tmd电\壬二ftiiliriieMlIconICX）D普卩卄订顷miAnwHrpbousSiDcpo^itkkmTTEturtE悴him吧图4.HIT电池工艺流程该工艺与普通的BSF电池技术相比，少了扩散和蚀刻2个步骤；与当红的PERCH艺相比，少了4个步骤。

虽然工艺流程大大简化，但对工艺的要求却更为严苛，如洁净度、真空度温度控制、镀膜质量等，比现有的电池技术要求都要高出一个量级2.2技术重难点HIT电池技术的核心和难点如下图所示：i/pa-Sil/na-Sia-Si:H/c-Si界面的高品质化旅Si膜的高品质化•降低m・Si薄膜中等离子体引.起的损伤2.光吸收损矢的降低♦济低和TCO薄膜的光吸收3.电申损先的降低•澤低电极电阻利I搖触电粗图5.HIT电池技术重点及难点解析图即需要从非晶硅界面钝化、TCO光吸收损失、金属化电阻损耗三方面进行努力，对应的工艺流程为CVD、PVD、丝印三个步骤这个三大难点克服，不仅仅是工艺的问题，还涉及到设备和材料的配套和改进异质结电池技术的核心特点是高开路电压，这来自于构成其PN结的材料是不同种类的，理论上就比同质结电池的电压要高但其特殊的晶硅/非晶硅界面态钝化，对设备、工艺、环境、操作水平等要求非常高虽然HIT电池的实验室效率很高，但商业化量产的效率并不高:Taiwan234%(4JT.阳205-215%30阿徘CtiinaAJSA.CrWna^USAU5A23.1%(HJT.S')205-215^32<2414>MOM-(2013J>22%{HjT.n20.5*2t5K30(2015)Plarwiing>22%{HJT.D21.0-220%PlotlinePlanningJapanCountryPiodudfonaJbe屆四俪alaywia25,6%(HBC.UlGm?)24.7%(HJT,IW^n2!A.vg.CEInMP220^23.0%(www图6.HIT电池的实验室效率与量产效率对比3市场及其技术水平以下是对全球各研究所的HIT电池的技术研发情况的汇总:OU^4!CetiructunrC£lnLah,RdHRrkPj1iuimfiil1\£占呼⑴1町THPC|EZEPVSt：,^014SJlupofCL3.71HBC[EEEPVSC.2OI5F邯En^F24BJPtON25.13%Knnckinfl?Z159JJUTKuFVSEC.3015；apertunrSuftlkwctrVCZ121IBC25JOOHIE£tFVSC42QI5Fjliumiiji；|血“艸冲ndIMIHITJ4.70%JLuPVSEC.2DI3訂MS怦呻4ftRL24.7(?%PVS£C.20QlKanekanfCL238JWT24J2%EuFVSEC,JOISTrini/'AMjnflLZIBC24j*0NEuPVHEC,2DHISNIUfCZ4ilBC24.10%EUFVSEC.ZQHCK'n/CZ2J4HJT24.EO%APL.2O15;tSriifTDLicliArakinIhiIct1言总i^FZ4LPLkL23.90%匸曲"艇匚20L-I1MECn/FZ4me右血2015MiSubi>ihitVLZtou，3MJTAPEX,MIS吐配qTCZSVJH)T2工14%iiuPVSEC.20t4;

这也是国内现有的HIT技术路线和产线设备主要都和日本有关的原因全球企业的HIT技术量产情况，可参看表1.4产业配套情况4.1生产设备目前可以提供HIT电池关键设备的厂商列表如下:设备厂商设备类型特点购买厂家KanekaCVD、PVD、整线技术成熟松下、中智MeyerBurgerCVD、PVD、整线出货不多瑞士Eco精曜科技PECVD、RPD(PVD)可协助客户建置完整产NSP、SolarCity、晋能线理想能源CVD实验室机型尚德、正泰VONARDENNEPVD未知未知以MeyerBurger(Roth&Rau)的HIT整线为例，详细介绍如下:1)制绒清洗设备PurposeBare*W^ferPr皆创虧班SDR|SawDarr舸色Removal^Tskluring&TrscwtFunctionItemsWtffrrturtacBtai&ruiDlnig.。