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【深度】IBC、HIT、PERL高效率太阳能电池的发展现状与趋势

二、HIT电池

异质结( hetero-junction with intrinsic thin-layer , HIT) 太阳能电池是日本三洋公司1997年推出的一种商业化的高效电池设计和制造方法。

优势特点

相较于传统单晶硅太阳能电池,其具有的优点如下:

1.无需高温炉管制备,可降低生产耗能并缩短制备时间;

2.借助非晶硅材料的高带隙性,可有效增加短波长光的利用;

3.与传统单晶硅太阳能电池相比,其具有较高的转换效率;

4.温度稳定性好。

质结电池的优势在于超高电池转换效率,低制程温度以及可向薄型化发展。但是,由于设备初期投资高以及对制程工艺要求严格,大部分厂商对此技术仍在观望阶段。

效率发展及技术趋势

异质结电池具有能量转换效率高、简单的低温制造工艺、薄硅片应用、温度系数和CTM低、可双面发电等一系列优势。异质结电池实现低成本量产的关键在于设备国产化、提高良率和产能以及降低硅片、低温银浆、TCO靶材和清洗制绒化学品等成本。日本松下、上澎、晋能、福建金石和中智电力等已实现异质结电池量产。2018年,通威、爱康、彩虹等企业纷纷开建异质结电池产能,且均规划了GW级产能布局,热度可见一斑。

在异质结太阳电池及组件的研发和生产领域,日本松下可谓一枝独秀,是目前市场上主流的异质结电池和组件供应商。该HIT技术(HIT为松下为其异质结技术注册的商标)起源于松下收购的三洋电机,随后松下通过反复改良电池结构,在2014年将IBC技术与HIT技术结合,研发出的HIT-IBC太阳电池最高效率达25.6%,一举打破了当时晶体硅电池转换效率的世界纪录。

HIT电池虽然效率已达26%,成本也在逐渐降低,但发电成本仍然远高于传统方法的发电成本。为了满足国民生产对太阳能电池组件的需求,在以后的研究中,一方面应大力开发新技术在保证电池转换效率的前提下降低HIT电池的厚度;另一方面要用廉价材料代替昂贵的单晶硅材料来降低成本,如多晶硅。同时也可以通过开发新技术来降低单晶硅的生产成本。

HIT电池今后努力的方向:研制低电阻低温浆料,优化沉积工艺,改善钝化层性能,寻求光透过率高及导电性好的发射层取代材料等。同时,精简工艺流程,尝试新型组件结构,进一步降低大面积制备成本,才能真正实现HIT异质结电池产业化。

产业化发展趋势

在高效异质结电池产业化方面,目前中智电力已在江苏泰兴建成首期两条高效异质结太阳电池生产线并投入量产,年产能160MW,平均转换效率已达22.8%,最高效率已超过23.5%,预计2018年底异质结平均转换效率将达23%。60片异质结电池双面双玻组件平均功率达325W,最高功率达到335W。

此外,2018年5月,通威太阳能、上海微系统所、三峡资本在成都正式签订硅基异质结SHJ太阳能电池产业化战略合作协议。三方共同建设SHJ太阳能高效电池中试线和产业化运营,量产化SHJ太阳能电池光电转换效率将超过23%。五年后计划将实现超过10GW的SHJ太阳能电池技术的规模化、商业化、低成本化的产品转化。

异质结太阳电池现阶段生产成本仍偏高。但随着更多企业的加入,以及设备国产化、硅片减薄、低温银浆用量的降低等,异质结电池的成本有望得到大幅降低,异质结技术路线将取得长足发展!

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