光伏电池“新贵”|异质结持续升温!何时挤进光伏电池“C位”?

光伏电池“新贵”|异质结持续升温!何时挤进光伏电池“C位”?
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前言:
近年来 , 资本市场对于异质结电池项目的投资热情持续升温 。 据不完全统计 , 包括爱康科技、东方日升、通威股份、山煤国际 , 中利集团在内的多家A股上市公司已经陆陆续续发布了与异质结电池相关的投资规划 。
而高涨的投资热情其实很大程度上源于光伏产业对于传统电池的性能焦虑——当下PERC电池(钝化发射极及背局域接触电池)的效率已逼近理论转换效率天花板 , 进一步提升的空间有限 。
因此 , 为了进一步提升电池效率 , 降低电池成本 , 寻找新一代的电池技术成为了行业的共同选择 。 就在此时 , 异质结电池凭借出色的性能表现走进了大众的视野 。
不过 , 相较于PERC电池发展的成熟 , 当前的异质结电池仍处于起步阶段 , 异质结电池的工艺技术将如何演绎?又将怎样扬长避短扩大市场份额?
光伏电池“新贵”——异质结电池
众所周知 , 光伏电池(太阳能电池)主要用于把太阳的光能直接转化为电能 。
目前的地面光伏系统大量使用的是以硅为基底的硅太阳能电池 , 可分为单晶硅、多晶硅、非晶硅太阳能电池 。 在能量转换效率和使用寿命等综合性能方面 , 单晶硅和多晶硅电池优于非晶硅电池 , 而相较于多晶硅电池来说 , 单晶硅电池的成本虽然更贵 , 但是转换效率更高 , 稳定性更好 。
具体到单晶硅电池内部 , 又可分为P型电池和N型电池 , 其区别主要有三点:1、P型是空穴导电 , N型是电子导电;2、单晶硅中掺硼为P型 , 单晶硅中掺磷是N型;3、P型掺硼越多则能置换硅产生的空穴也越多 , 导电能力越强 , 电阻率就越低 , N型掺磷越多则自由电子越多 , 导电能力越强 , 电阻率就越低 。
P型电池和N型电池又可以应用的不同技术进一步细分 。 大约自2015年开始 , P型阵营的PERC电池(钝化发射极及背局域接触电池)因其高效、低成本的性价比优势逐渐取代常规铝背场(BSF)电池成为了市场的主流 。 目前 , PERC电池和PERC电池的各种plus版本依然占据着光伏电池领域的“C位” 。
但是 , 发展到今天 , PERC技术已经逐渐到了发展瓶颈期 , PERC电池转换效率提升越来越困难 , N型电池成为未来高转换效率的方向 , 主要包括PERT(发射结钝化及背场全扩散)、TOPCon(隧穿氧化钝化接触)、IBC(全背电极接触)、HIT(异质结)四种技术路径 。
综合多方面的因素考虑 , HIT(异质结)电池又是最被看好的一种 。
而所谓的异质结电池(简称HIT , 也有人简称HJT或HDT或SHJ) , 全称是晶体硅异质结太阳能电池 , 最早由日本的三洋(Sanyo)公司于1990年研发 , 专利保护于2010年过期 。
结构上 , HIT电池结构是以N型单晶硅片作衬底 , 正反面各三层薄膜(本征非晶硅薄膜、掺杂非晶硅薄膜、金属氧化物导电层TCO) 。
这也就是说 , HIT电池是在晶体硅上沉积非晶硅薄膜 , 综合了晶体硅电池与薄膜电池的优势 , 具备光电转化效率提升潜力高、更大的降成本空间、更高的双面率、可有效降低热损失、更低的光致衰减、制备工艺简单等特点 。
光伏电池“新贵”|异质结持续升温!何时挤进光伏电池“C位”?
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异质结电池有哪些优势和劣势?
这里具体来对比一下目前主流的PERC电池、“新贵”HIT电池以及呼声相对较高的TOPCon电池 。
在转换效率提升潜力方面 , 截至2020年 , HIT电池最高转换效率已超26%(日本Kaneka曾创26.63% , 国内最高为汉能薄膜的25.1%) , 长期有望超28% 。 东吴证券研报则显示 , HIT电池效率潜力比PERC电池高1.5%-2% , 同时也要高于TOPCon电池 。