HIT的發(fā)展趨勢

在現(xiàn)在的生活中，太陽能產(chǎn)品處處可見，人們用太陽能煮飯，還有太陽能熱水器等等，無處不見太陽能產(chǎn)品，當(dāng)然，最重要的還是太陽能發(fā)電，但是目前的技術(shù)并不能讓人們很好利用太陽能發(fā)電。受益于異軍突起的HIT光伏電池概念股，近期光伏概念指數(shù)大漲。1月7日，光伏板塊有超過10家個股漲停，其中異質(zhì)結(jié)電池(HIT)概念股捷佳偉創(chuàng)、山煤國際、東方日升、金辰股份、邁為股份全部漲停。消息面，機構(gòu)近期密集關(guān)注HIT，招商證券指出：“綜合產(chǎn)業(yè)端的現(xiàn)狀，HIT電池產(chǎn)業(yè)化在加速，并且可能正在醞釀著突破。”。

HIT是“異質(zhì)結(jié)”電池技術(shù)的英文簡稱，簡單說就是一種全新的光伏電池生產(chǎn)技術(shù)。HIT技術(shù)具有幾方面優(yōu)勢：光電轉(zhuǎn)換效率高，性能優(yōu)異，降成本空間大，平價上網(wǎng)前景好。作為電池技術(shù)解決方案之一，HIT技術(shù)一度被業(yè)內(nèi)稱為下一代商業(yè)光伏生產(chǎn)的候選技術(shù)之一。

從HIT光伏電池發(fā)展歷史看，近期才真正開始出現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化突破。2019年，國內(nèi)企業(yè)漢能研發(fā)效率達(dá)25.11%，晉能和鈞石研發(fā)效率接近25%，量產(chǎn)效率站上24%。靶材和銀漿國產(chǎn)化也取得了重大突破，HIT降低成本的路徑越來越清晰，性價比不斷提升，布局HIT的企業(yè)從早期7家拓展到了目前的約20家。未來，隨著光伏電池技術(shù)革新帶來產(chǎn)業(yè)繁榮，光伏市場規(guī)模有望保持高速增長，也將為相關(guān)上市公司股價提供有力支撐。

何為HIT?

1、HIT電池結(jié)構(gòu)和原理

HIT是Heterojunctionwith Intrinsic Thin-layer的縮寫，意為本征薄膜異質(zhì)結(jié)，因HIT已被日本三洋公司申請為注冊商標(biāo)，所以又被稱為HJT或SHJ(Silicon Hetero junctionsolar cell)。該類型太陽能電池最早由日本三洋公司于1990年成功開發(fā)，當(dāng)時轉(zhuǎn)換效率可達(dá)到14.5%(4mm2的電池)，后來在三洋公司的不斷改進下，三洋HIT電池的轉(zhuǎn)換效率于2015年已達(dá)到25.6%。2015年三洋的HIT專利保護結(jié)束，技術(shù)壁壘消除，是我國大力發(fā)展和推廣HIT技術(shù)的大好時機。

下圖是HIT太陽能電池的基本構(gòu)造，其特征是以光照射側(cè)的p-i型a-Si：H膜(膜厚5-l0nm)和背面?zhèn)鹊膇-n型a-Si：H膜(膜厚5-l0nm)夾住晶體硅片，在兩側(cè)的頂層形成透明的電極和集電極，構(gòu)成具有對稱結(jié)構(gòu)的HIT太陽能電池。

2、HIT電池工藝流程

HIT電池的一大優(yōu)勢在于工藝步驟相對簡單，總共分為四個步驟：制絨清洗、非晶硅薄膜沉積、TCO制備、電極制備。制備的核心工藝是非晶硅薄膜的沉積，其對工藝清潔度要求極高，量產(chǎn)過程中可靠性和可重復(fù)性是一大挑戰(zhàn)，目前通常用PECVD法制備。HIT電池的制備工藝步驟簡單，且工藝溫度低，可避免高溫工藝對硅片的損傷，并有效降低排放，但是工藝難度大，且產(chǎn)線與傳統(tǒng)電池不兼容，設(shè)備資產(chǎn)投資較大。

3、優(yōu)勢和特點

HIT電池具有發(fā)電量高、度電成本低的優(yōu)勢，具體特點如下：

(1)低溫工藝HIT電池結(jié)合了薄膜太陽能電池低溫(<250℃)制造的優(yōu)點，從而避免采用傳統(tǒng)的高溫(>900℃)擴散工藝來獲得p-n結(jié)。這種技術(shù)不僅節(jié)約了能源，而且低溫環(huán)境使得a_Si：H基薄膜摻雜、禁帶寬度和厚度等可以較精確控制，工藝上也易于優(yōu)化器件特性;低溫沉積過程中，單品硅片彎曲變形小，因而其厚度可采用本底光吸收材料所要求的最低值(約80μm);同時低溫過程消除了硅襯底在高溫處理中的性能退化，從而允許采用“低品質(zhì)”的晶體硅甚至多晶硅來作襯底。

(2)雙面電池HIT是非常好的雙面電池，正面和背面基本無顏色差異，且雙面率(指電池背面效率與正面效率之比)可達(dá)到90%以上，最高可達(dá)96%，背面發(fā)電的優(yōu)勢明顯。

(3)高效率目前HIT電池的實驗室效率已達(dá)到23%，市售200W組件的電池效率達(dá)到19.5%。

(4)高穩(wěn)定性HIT電池的光照穩(wěn)定性好，理論研究表明非品硅薄膜/晶態(tài)硅異質(zhì)結(jié)中的非晶硅薄膜沒有發(fā)現(xiàn)Staebler-Wronski效應(yīng)，從而不會出現(xiàn)類似非晶硅太陽能電池轉(zhuǎn)換效率因光照而衰退的現(xiàn)象;HIT電池的溫度穩(wěn)定性好，與單晶硅電池-0.5%/℃的溫度系數(shù)相比，HIT電池的溫度系數(shù)可達(dá)到-0.25%/℃，使得電池即使在光照升溫情況下仍有好的輸出。

(5)無光致衰減困擾晶硅太陽能電池最重要的問題之一就是光致衰減，而HIT電池天然無衰減，甚至在光照下效率有一定程度的增加，上海微系統(tǒng)所在做HIT光致衰減實驗時發(fā)現(xiàn)，光照后HIT電池轉(zhuǎn)換效率增加了2.7%，在持續(xù)光照后同樣沒有出現(xiàn)衰減現(xiàn)象。

(6)對稱結(jié)構(gòu)適于薄片化HIT電池完美的對稱結(jié)構(gòu)和低溫度工藝使其非常適于薄片化，上海微系統(tǒng)所經(jīng)過大量實驗發(fā)現(xiàn)，硅片厚度在100-180μm范圍內(nèi)，平均效率幾乎不變，100μm厚度硅片已經(jīng)實現(xiàn)了23%以上的轉(zhuǎn)換效率，目前正在進行90μm硅片批量制備。

(7)低成本HIT電池的厚度薄，可以節(jié)省硅材料;低溫工藝可以減少能量的消耗，并且允許采用廉價襯底;高效率使得在相同輸出功率的條件下可以減少電池的面積，從而有效降低了電池的成本。

此外，影響HIT產(chǎn)業(yè)化的重要因素之一即成本問題。HIT電池BOM成本前四項為硅片、導(dǎo)電銀漿、靶材、制絨添加劑。針對這幾個高成本部分，可進行專項降本，包括降低原材料的消耗量、關(guān)鍵設(shè)備的國產(chǎn)化、關(guān)鍵原材料的國產(chǎn)化、新技術(shù)的導(dǎo)入等。

4、發(fā)展現(xiàn)狀

從需求端看，由于HIT成本較高，國內(nèi)外市場需求不足。因此，HIT太陽能電池的量產(chǎn)存重大挑戰(zhàn)。從供給端來看，主要是由于HIT生產(chǎn)設(shè)備成本高，導(dǎo)致并未實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)，性價比優(yōu)勢不明顯。目前HIT需要新建產(chǎn)線，不能利用原有產(chǎn)線，初始投資很高，進口生產(chǎn)設(shè)備約為8億～10億元/吉瓦，國產(chǎn)設(shè)備約為5億～8億元/吉瓦，是PERC產(chǎn)線的2～3倍。

晉能科技總經(jīng)理楊立友公開表示，HIT進入大規(guī)模量產(chǎn)需要同時滿足三個要求：轉(zhuǎn)換效率達(dá)到24.5%，成本不能高于單晶PERC的15%，設(shè)備初始投資不能超過單晶PERC的1.25倍。依此標(biāo)準(zhǔn)來看，HIT還處于小范圍示范階段，距離大規(guī)模量產(chǎn)還有一段路要走。對此，第三方機構(gòu)國際“光伏技術(shù)線路線”(TRPV)預(yù)測，HIT市場份額將從2018年的3%增加到2025年的10%。

全球領(lǐng)先的瑞士太陽能設(shè)備公司梅耶博格公司預(yù)測，HIT的市場份額2020年將達(dá)到8%，2023年將達(dá)到10%。而國內(nèi)最早做HIT的鈞石能源預(yù)測，2021年至2023年HIT裝機容量將擴產(chǎn)10吉瓦，到2025年HIT的市場份額將有望達(dá)到20%。目前太陽能還未能更好被人類利用，需要科研人員不斷努力，研究出更高效地產(chǎn)品，這樣才能保證我們?nèi)祟惖哪茉磯蛉祟惏l(fā)展所需。