2019年异质结电池HIT行业分析报告
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异质结电池简介HIT是 Heterojunction with Intrinsic Thin- layer 的缩写,意为本征薄膜异质结,因 HIT 已被日本三洋公司申请为注册商标,所以又被称为HJT或 SHJ( Silicon Heterojunction solar cell)。
1992 年三洋公司的Makoto Tanaka和 Mikio Taguchi 第一次成功制备了HIT( HeterojunctionwithIntrinsic ThinLayer)电池。
日本 Panasonic 公司于 2009 年收买三洋公司后,连续HIT 电池的开发。
HIT电池结构,中间衬底为N 型晶体硅,经过PECVD方法在 P 型 a-Si和 c-Si 之间插入一层10nm 厚的 i-a-Si 本征非晶硅,在形成pn 结的同时。
电池反面为20nm 厚的本征 a-Si:H 和 N 型 a-Si:H 层,在钝化表面的同时能够形成背表面场。
因为非晶硅的导电性较差,所以在电池双侧利用磁控溅射技术溅射TCO膜进行横导游电,最后采纳丝网印刷技术形成双面电极,使得 HIT 电池有着对称双面电池结构。
开路电压大的原由:除了混杂浓度差形成的内建电池外;资料的禁带宽度的差异也会进一步增添电池的内建电势。
在电池正表面,因为能带曲折,阻拦了电子向正面的挪动,空穴则因为本征层很薄而能够隧穿后经过高混杂的 p+型非晶硅,组成空穴传输层。
相同,在背表面,因为能带曲折阻拦了空穴向反面的挪动,而电子能够隧穿后经过高混杂的n+型非晶硅,组成电子传输层。
经过在电池正反两面堆积选择性传输层,使得光生载流子只好在汲取资猜中产生富集而后从电池的一个表面流出,进而实现两者的分别。
最常有的是p 型硅基异质结太阳能电池,其宽泛应用于光伏家产,因为p型硅片是常有的光伏资料且以 p 型单晶硅为衬底的电池接触电阻较低,可是因为硼和空隙氧的存在,使得以 p 型单晶硅为衬底的太阳电池有较严重的光照衰减问题。
电池产业调研报告1. 背景介绍电池作为储能装置,广泛应用于各个领域,如消费电子、电动车、储能系统等。
近年来,随着可再生能源的发展和电动化的推进,电池产业迎来了蓬勃的发展机遇。
本报告将对电池产业进行深入调研,探讨其现状、问题以及未来发展方向。
2. 电池产业现状2.1 市场规模根据市场研究公司的数据,全球电池市场规模在过去几年持续增长。
2019年,全球电池市场规模达到了1000亿美元,预计未来几年将保持稳定增长。
2.2 主要企业目前,电池产业中主要的企业主要集中在亚洲地区,如中国、韩国和日本。
以锂离子电池为例,三星SDI、LG化学和松下等公司是该领域的领军企业。
2.3 技术发展在技术方面,电池产业在过去几年取得了重大的进展。
锂离子电池、钠离子电池、固态电池等新型电池技术不断涌现,为电池的能量密度和安全性提供了更好的解决方案。
3. 电池产业存在的问题3.1 能量密度目前,电池产业面临着能量密度的挑战。
虽然新型电池技术的问世提高了电池的能量密度,但仍然无法满足某些领域的需求,比如电动车的续航里程。
3.2 成本电池的成本一直是制约其发展的关键问题。
虽然随着产能的扩大和技术的进步,电池的成本逐渐下降,但相比于传统能源储存方式,如化石燃料,电池仍然存在一定的成本差距。
3.3 环境影响电池的生产和处理过程对环境造成一定的影响。
例如,锂离子电池的生产过程使用了大量的稀缺资源,如锂、钴等。
同时,电池的废物处理也存在一定的难题,如废旧电池的回收和处理。
4. 电池产业的发展方向4.1 提高能量密度为了满足更高的能量需求,电池产业需要不断提高能量密度。
在新型电池技术的不断发展和优化下,相信未来电池的能量密度将得到进一步提升,满足更多领域的需求。
4.2 降低成本电池产业需要通过技术进步和规模效应来降低成本。
同时,政府和企业应该加大对电池产业的支持力度,通过补贴和税收政策等手段降低电池的成本。
4.3 推动可持续发展电池产业需要在环境和可持续性方面进行改进。
hit电池概念
HIT 电池又称为异质结电池,全称为“晶体硅异质结太阳能电池”,是一种高效晶硅太阳能电池结构。
它综合了晶体硅电池与薄膜电池的优势,具有转换效率高、制造工艺简单、薄片化、温度系数低、无光衰、双面发电、弱光响应好等特点。
HIT 电池的核心工艺是在晶体硅上沉积非晶硅薄膜,实现晶体硅和非晶硅的异质结。
这种结构可以有效地减少光损失,提高光电转换效率。
此外,HIT 电池还采用了背面电极技术,进一步提高了电池的转换效率。
HIT 电池具有广阔的应用前景,特别是在光伏领域。
随着全球对清洁能源的需求不断增加,HIT 电池作为一种高效、环保的太阳能电池技术,有望在未来得到更广泛的应用和发展。
HIT太阳能电池性能的模拟计算马斌;冯晓东【摘要】运用AFORS-HET程序,对带有本征层的异质结(HIT)太阳能电池结构参数进行模拟分析,研究透明导电氧化物薄膜(TCO)功函数、背电场、衬底厚度以及衬底材料的选择对电池性能的影响.结果表明:p型衬底结构电池TCO功函数越小越好,而n型衬底TCO功函数越大越好.背电场对电池载流子的传输和背表面复合有较大的影响.减小衬底的厚度造成光吸收减少,短路电流降低,电池效率有一定损失.从理论上分析,n型材料更适合作为电池衬底.通过优化电池结构,获得了p型衬底电池的最高转换效率为23.38%,n型衬底电池最高转换效率26.74%.【期刊名称】《南京工业大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2014(036)004【总页数】6页(P45-49,68)【关键词】HIT;太阳能电池;模拟计算【作者】马斌;冯晓东【作者单位】南京工业大学材料科学与工程学院,江苏南京210009;南京工业大学材料科学与工程学院,江苏南京210009【正文语种】中文【中图分类】TM914.4太阳能电池的研究正朝着低成本、高效率的方向发展,当前应用的太阳能电池主要是硅基电池。
其中,单晶硅太阳能电池转化效率高,生产工艺成熟,占据太阳能电池总产能的绝大部分。
由于采用高温(900℃以上)扩散技术制备,会导致硅晶片的变形和热损伤,限制了电池转换效率提高,并且高温工艺在生产成本上也不具优势。
单晶硅电池的最高转化效率从2001年的24.7%[1](后来根据新标准修正为25%[2])到现在一直没有变化,但也接近理论值29%,并且由于工艺问题很难进一步提高。
另一方面,非晶硅薄膜电池生产工艺温度较低,能够大面积生产,造价相对低廉,但是由于存在较多缺陷,效率偏低,目前非晶硅电池的最高转换效率只有13.4%[3],并且由于非晶硅太阳能电池的性能受到光致衰退效应的制约,在阳光下使用几个月后,由于陷阱浓度的增加,会导致转换效率较快下降[4]。
高效HIT太阳能电池的发展现状2013-5-27 13:17|发布者: |查看: 1973|评论: 0|原作者: 乔秀梅,贾锐等|来自: Solarzoom摘要: 摘要:带有本征薄层的异质结(Heterojunctionwith Intrinsic Thinfilm(HIT))太阳能电池起源于Hamakawa等设计的a-Si/c-Si堆叠太阳能电池,与单晶、非晶硅太阳能电池相比,其具有低温工艺,高的稳定性等优点, ...摘要:带有本征薄层的异质结(Heterojunctionwith Intrinsic Thinfilm(HIT))太阳能电池起源于Hamakawa等设计的a-Si/c-Si堆叠太阳能电池,与单晶、非晶硅太阳能电池相比,其具有低温工艺,高的稳定性等优点,具有广阔的发展前景。
本文介绍了HIT太阳能电池的基本结构和能带并对其特点进行了深入的分析,根据相关文献从清洗,透明导电氧化层(TCO)的制备,非晶硅层的制备,背表面场的制备等方面深入分析了HIT太阳能电池的技术发展状况,并以三洋公司为引线,简单介绍了HIT太阳能电池的产业发展现状。
关键词:HIT;太阳能电池;结构;特点;技术发展;产业发展1HIT太阳能电池的结构及其特点太阳能电池的结构基本结构HIT电池的本质是异质结太阳能电池,于1951年就已经提出了异质结的概念,并且进行了理论分析,但是由于当时制备异质结的工艺技术十分复杂和困难,所以异质结的样品迟迟没有制备成功。
1960年Anderson成功的制备出高质量的异质结样品,还提出了十分详细的理论模型和能带结构图。
带本征薄层异质结(HIT)太阳能电池是由MakotoTanaka 和MikioTaguchi等人于1992年在三洋公司第一次制备成功。
图1为常见的双面异质结电池的结构示意图,其特征是三明治结构,中间为衬底p(n)型晶体Si,光照侧是n(p)-i型a-Si膜,背面侧是i-p+(n+)型a-Si膜,在两侧的顶层溅射TCO膜,电极丝印在TCO膜上,构成具有对称型结构的HIT太阳电池。
太阳能电池第一、二、三代发展进程目前的电池片技术绝大部分(大概96%)是硅晶技术,不管是PERC还是TOPCon,还是HJT都是基于硅晶材料。
他的优势是量产成本低,光电转换效率高,是市场主流技术。
还有部分(4%左右)是薄膜电池,包括碲化镉,铜铟镓硒,钙钛矿等技术。
但他的成本较高,光电效率低,所以量很少。
晶硅/薄膜电池技术路线:光电转化效率:HJT+钙钛矿,是行业趋势。
技术发展史:→ 第1代:铝背场BSF电池 (2017年以前)→ 第2代:PERC电池 (2017年至今)→ 第2.5代:PERC+/TOPCon(隧穿氧化钝化电池)→ 第3代:HJT电池(也叫HIT电池,俗称异质结电池,全称晶体硅异质结太阳能电池)→ 第4代:HBC电池(也称IBC,即叉指式背接触电池,可能潜在方向)→ 第5代:钙钛矿叠层电池 (可能潜在方向)。
材料发展史:第一代太阳能电池——以单晶硅、多晶硅为代表的硅晶太阳能电池。
目前这技术发展成熟且应用最为广泛,目前面对的问题是单晶硅太阳能电池对原料要求太高,以及多晶硅太阳能电池生产工艺过于复杂等问题。
第二代太阳能电池——薄膜太阳能电池,以CdTe、GaAs及CIGS为代表的的太阳能电池。
该技术与晶硅电池相比,优势在于所需材料较少且容易大面积生产,成本方面优势较明显。
第三代太阳能电池——基于高效、绿色环保和先进纳米技术的新型薄膜太阳能电池,如染料敏化太阳能电池(DSSCs)、钙钛矿太阳能电池(PSCs)和量子点太阳能电池(QDSCs)等。
钙钛矿电池钙钛矿是一类陶瓷氧化物,其分子通式为ABO3 ,呈八面体形状,结构特性优异;此类氧化物最早被发现,是存在于钙钛矿石中的钛酸钙(CaTiO3)化合物,因此而得名。
钙钛矿晶体的制备工艺简单,光电转换效率高,在光伏、LED等领域应用广泛。
钙钛矿型太阳能电池(perovskite solar cells),又被称作新概念太阳能电池,是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池,属于第三代太阳能电池。
异质结电池异质结电池是异质结/层状结构的一种类型,由于它的形状像一个鸡蛋,故而得名。
它主要是用来制作太阳能电池的。
,即多个正、负离子聚集在异质结表面上,可以大大提高材料的利用率,这也是我们开发异质结的原因。
为了充分利用能量,异质结电池具有非常多的功能,例如可逆性、循环寿命、电流输出范围等,这使得异质结电池的应用非常广泛。
从光电效应中可以知道,当两个能级间的能量差超过某一临界值时,就会产生光电效应,由于其具有很强的电导率和半导体的特性,所以它很适合做成太阳能电池。
虽然我们现在已经研究出了许多种类的异质结电池,但是从根本上讲,异质结电池依然是一种很重要的太阳能电池。
因为我们使用的太阳能电池,总是需要通过光电转换的方法来将光能变成电能,以供使用。
异质结/层状结构的优点不仅表现在稳定性方面,而且还表现在电池反应效率和能量存储密度方面。
在相同尺寸下,异质结/层状结构的电池比常规的单晶硅电池存储更多的能量,并且比晶体硅电池具有更高的功率输出能力。
因此,在未来的太阳能电池中,我们也必须尽可能地选择异质结/层状结构的太阳能电池。
另外,异质结电池具有很好的工作温度范围,无论是在零下25 ℃到零上80 ℃的环境中,还是在最高温度下零上150 ℃的高温中,异质结/层状结构的电池都可以保持稳定的性能。
目前来看,异质结/层状结构的电池最适合用于光伏领域。
但是随着科技的不断进步,太阳能电池会越来越小,也会越来越薄,而异质结的厚度却还没有达到这一水平。
异质结/层状结构的另一个优点就是很容易设计成双电极器件。
我们已经发现,采用异质结的电池,它们对于光生载流子的产生有一个十分宽的峰值效率。
因此,异质结可以用于各种二次电池中,如:锂离子电池、镍镉电池、镍氢电池、钠硫电池、镍锌电池、锂一硫电池、金属氢化物镍电池、锂一二氧化锰电池、锌空气电池等。
当对一些二次电池和金属氢化物镍电池进行改进时,我们首先要做的就是降低它们的内阻,这样才能够促使二次电池的放电速度增加,进而提高整个系统的效率。
异质结,光伏组件平均转换效率
异质结(heterojunction)是指在晶体中形成的两种不同材料的结合界面。
在光伏(光电池)技术中,异质结可以用于改善电子和空穴的分离效率,从而提高光伏组件的性能。
主要的光伏技术之一,针对异质结的应用是异质结太阳能电池,如异质结太阳能电池(HIT,Heterojunction with Intrinsic Thin-layer)。
光伏组件的平均转换效率是指光能转换为电能的效率,通常以百分比表示。
平均转换效率受多种因素影响,包括材料特性、光谱响应、制造工艺等。
具体到异质结太阳能电池,其平均转换效率相对较高,因为异质结的设计有助于减小电子和空穴的复合率,提高光电转换效率。
然而,不同型号和品牌的异质结太阳能电池的性能会有所不同。
实际的平均转换效率可能在20%到25%之间,取决于具体的异质结太阳能电池技术和制造工艺。
随着技术的不断发展和改进,未来可能会有更高效的异质结太阳能电池问世。
要了解最新的异质结太阳能电池的平均转换效率,建议查阅最新的科学文献、制造商的技术文档或相关的能源产业报告。
HIT电池知识大全HIT效率提升潜力高+降本空间大,是未来最有前景的太阳能电池技术。
1HIT(异质结电池):PERC之后最有前景的太阳能电池技术当前晶体硅太阳能电池技术基本上是以表面的钝化为主线发展的。
相对于传统晶硅技术,由于非晶硅薄膜的引入,硅异质结太阳电池的晶硅衬底前后表面实现了良好的钝化,因而其表面钝化更趋完善。
且非晶硅薄膜隔绝了金属电极与硅材料的直接接触,其载流子复合损失进一步降低,可以提升转换效率。
HIT技术较为先进,将成为高效光伏电池技术的领跑者,带领光伏电池在效率提升的路上更进一步。
图1:HIT太阳能电池基本结构图2:HIT太阳能电池产品特性图3:HIT太阳能电池生产流程1.1. HIT历史:效率提升显著,未来前景可期HIT电池最早由日本的三洋公司研发,1991年三洋首次在硅异质结结构的太阳能电池中应用本征非晶硅薄膜,降低了界面缺陷态密度,使载流子复合降低,实现了异质结界面钝化作用,得到本征薄膜异质结电池,其转换效率高达18.1%。
此后HIT电池的转换效率不断提高,在2003年,三洋通过优化异质结、减少光学损失、增大有效电池面积等方法,使得HIT太阳能电池的实验室效率达到了21.3%。
2013年,松下(已收购三洋)研制了厚度仅有98μm的HIT电池,效率达24.7%。
2014年,松下采用IBC技术,将HIT电池的转换效率提升到25.6%。
2016年,日本Kaneka公司将IBC-HIT 太阳电池的效率提升到26.63%。
量产效率方面,根据钧石能源的CTO,2019年钧石能源的HIT产线平均效率23%,在建的新产线效率将超过25%。
图4:HIT电池发展历程(截止到2009年)图5:HIT电池发展历程(2009年到2018年)2015年后,松下对于HIT电池的专利已经过期,技术壁垒消除,是我国大力发展并推广HIT技术的良好时机。
但HIT电池的技术门槛高,且长期掌握在以松下和Kaneka为代表的日本企业手中,我国关于HIT技术的研究明显落后与日本。
hit太阳能电池工艺流程
单晶硅太阳能电池HIT工艺流程
单晶硅异质结(HIT)太阳能电池是一种高效太阳能电池,其结构独特,结合了晶体硅和薄膜技术。
以下为HIT工艺流程的详细说明:
1. 硅片制备
HIT电池使用单晶硅片作为衬底。
这些硅片经过切割、抛光、清洗等步骤制成。
2. 背面钝化
硅片背面施加一层钝化层,以减少载流子的复合。
钝化层通常由氮化硅或氧化硅薄膜组成。
3. 前表面纹理处理
硅片前表面进行纹理处理,以增加表面积并增强光吸收。
这可
以通过化学蚀刻或激光烧蚀等方法实现。
4. 薄膜沉积
在前表面纹理上沉积一层非晶硅薄膜。
该薄膜通常通过等离子
体增强化学气相沉积(PECVD)工艺制备。
5. 透明导电氧化物(TCO)层沉积
在非晶硅薄膜上沉积一层TCO层,作为电极。
TCO材料通常为
氧化铟锡(ITO)或氧化锌(ZnO)。
6. 背接触制备
在硅片背面沉积一层金属电极,通常为铝或银。
该电极与TCO
层形成欧姆接触。
7. 激光开槽
使用激光在非晶硅薄膜中切割出狭窄的开槽,以分离电池单元。
8. 丝网印刷
在开槽区域上丝网印刷金属浆料,形成电池单元的正面电极。
9. 退火
电池组件经过退火处理,以活化异质结并提高电池性能。
10. 封装
电池封装在EVA薄膜和玻璃基板之间,以保护电池免受环境因素的影响。
HIT工艺的优点
HIT工艺具有以下优点:
高转换效率(超过25%)
低温度系数
弱光性能优异
可与单晶硅片和多晶硅片兼容。
编者按:太阳能电池按光伏电池片材质可分为两类,晶体硅太阳能电池与薄膜太阳能电池。
目前市场上的主流产品是以高纯度硅材料作为主要原材料的晶体硅太阳能电池,实现光电转换就要将晶体硅加工成电池片,本文将介绍PERC电池与HIT电池到底孰优孰劣。
按照光伏电池片的材质,太阳能电池大致可以分为两类,一类是晶体硅太阳能电池,包括单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池;另一类是薄膜太阳能电池,主要包括非晶硅太阳能电池、碲化镉太阳能电池以及铜铟镓硒太阳能电池等。
目前,以高纯度硅材料作为主要原材料的晶体硅太阳能电池是主流产品,所占的比例在80%以上。
在晶体硅太阳能发电系统中,实现光电转换的最核心步骤之一是将晶体硅加工成实现光电转换的电池片的工序,因而电池片的光电转换效率也成为了体现晶体硅太阳能发电系统技术水平的关键指标。
截至2018年底,规模化生产的多晶黑硅电池平均转换效率提升到19.2%;PERC单晶、多晶电池片平均转换效率提到21.8%、20.3%,较2017年提升0.5和0.3个百分点;双面N型PERT、异质结电池已经进入小规模量产阶段。
一、PERC电池成为近三年行业主流工艺1、综合考虑效率和成本,PERC电池是当下最佳选择目前光伏行业先进技术包括:湿法黑硅(MCCE)技术、背面钝化(PERC)技术、异质结太阳能电池(HIT)、金属穿透(MWT)技术、全背电极接触晶硅光伏电池(IBC)技术。
其中背面钝化(PERC)电池具有成本较低,且与现有电池生产线相容性高的优点,已经成为近年来高效太阳能电池的主流方向。
PERC技术全称是发射极及背面钝化电池技术(Passivated Emitter Rear Cell)。
具体来说,传统的Al-BSF电池背面金属铝膜层中的复合速度无法降至200cm/s以下,因此到达铝背层的红外辐射光只有60-70%能被反射,产生较多光电损失;而钝化发射极和背面电池(PERC)通过在电池背面附上介质钝化层,可大大减少这种光电损失、增加光吸收几率、显著降低背表面复合电流密度,且具有成本较低、与现有电池生产线相容性高的优点。
Technology网印工业Screen Printing Industry2020.05工艺技术丝网印刷是生产晶体硅电池重要的工序之一,它的主要目的是在硅片的表面制备出精细的电路,收集光生载流子并导出电池,也就是形成太阳电池的正负极。
它的基本原理就是导电浆料通过网板,在刮刀的作用下,把设计好的图形转移到硅片上。
网板、导电浆料、刮刀和印刷机是影响印刷效果的四大要素。
异质结电池丝网印刷工艺简介丝网是网印工艺的灵魂,主要有尼龙丝网、聚脂丝网和不锈钢丝网三种类型,在太阳能印刷行业中,这三种丝网都有使用,但在工业化大批量自动线上使用的多是不锈钢网布,这主要是不锈钢网布有着耐磨性好、张力回弹量小等众多优点的缘故。
目数、线径、开口、膜厚(感光胶的厚度)和丝网厚度是丝网重要的衡量参数。
同时近年来兴起的无网结网板印刷技术,常规网版在张网时丝网和网框大多是按照22.5°或者45°的角度进行绷网,在显影区就会出现经线和纬线的交叉点,此交叉点称为网结,网结的出现会影响到透墨量和印刷的平整度。
无网结技术制作的网版经纬线成垂直交叉(90°)状态,常规网版经线和纬线的交叉点出现在显影区,使得有效的透墨面积增加,浆料印刷更加顺畅,栅线可以获得更好的高宽比和印刷平整度。
但是网板的变形会引起对准精度降低,所以目前主要应用于多晶电池的单次印刷(Singleprinting)和套印(Dualprinting)。
导电浆料的特性决定了丝网的参数,比如,目数、膜厚(感光胶的厚度)细栅的开孔,工艺要求决定了细栅的数量,膜厚和主栅的宽度和数量。
印刷机的特性主要决定了电极的印刷质量,比如印刷过程中压力的平稳性以及回料的均匀性都会对印刷质量有较大的影响。
同时不同的印刷技术对细栅的开孔,细栅的数量和印刷的质量也有很大的影响,比如二次印刷(Doubleprinting)比单次印刷(Singleprinting)的细栅开孔宽度要窄,印刷的良率要高。
hjt电池结构与发电原理
HJT电池,全称为Heterojunction with Intrinsic Thin Layer,也被称为HIT,中文名为本征薄膜异质结。
其电池结构为对称双面电池结构,中间为N型晶体硅,然后在正面依次沉积本征非晶硅薄膜和P型非晶硅薄膜,形成P-N结。
而硅片背面则依次沉积本征非晶硅薄膜和N型非晶硅薄膜形成背表面场。
由于非晶硅的导电性比较差,因此在电池两侧沉积透明导电薄膜(TCO)来进行导电,最后采用丝网印刷技术形成双面电极。
HJT电池实现高转化效率的原理主要在于其独特的结构设计和材料选择。
在异质结界面附近建立起一个方向由n区指向p区的内建电场,即p-n结,同时n型的c-Si与n+的a-Si:H形成n-n+结构,形成n+区指向n区的内建电场,即背电场。
背电场产生的光生电压与HJT太阳电池结构本身的p-n结两端的光生电压极性相同,从而可以提高HJT太阳电池的开路电压,进而提高其光电转换效率。
以上信息仅供参考,建议咨询专业人士获取准确信息。
光伏组件初始光衰hjt -回复光伏组件是利用太阳能转化为电能的设备,是太阳能发电系统的核心部分。
然而,随着光伏组件的使用时间的增加,组件的性能会逐渐下降,这种现象被称为光衰。
在光衰的情况下,如何延长光伏组件的使用寿命,并提高发电效率成为了一个重要的问题。
一种被广泛应用的光伏组件技术是结合薄膜太阳能电池与异质结太阳能电池(Heterojunction with Intrinsic Thin-layer,简称HIT)的HIT薄膜太阳能电池技术。
HIT薄膜太阳能电池利用了N型薄膜与P型单晶硅之间的异质结,能够有效地减小电池内部在电子和空穴之间的重新复合,从而提高光电转换效率。
同时,HIT薄膜太阳能电池还通过蒸发析出的氢化硅薄膜在电池表面增加了一层抗反射膜,大大减小了光衰现象的发生。
然而,即使使用HIT薄膜太阳能电池技术,随着时间的推移,光伏组件的光衰问题仍然不可避免。
因此,为了延长光伏组件的寿命和提高发电效率,我们需要了解和掌握光衰的原因。
首先,光衰的主要原因是光伏组件材料的老化和受损。
在使用中,光伏组件暴露在太阳辐射、高温、湿度和化学污染物等多种环境因素下,这些因素会导致组件材料的劣化和失效,进而影响光伏组件的电池性能。
其次,光衰还与光伏组件内部的缺陷相关。
光伏组件中常见的缺陷包括晶面缺陷、晶界缺陷、位错和氧化膜等。
这些缺陷会在光照下产生电子与空穴对的重新组合,从而减小光伏组件的发电效率。
为了减轻光衰带来的影响,我们可以采取一系列措施。
首先,定期进行光伏组件的清洁和维护。
在光伏组件表面形成的污垢、灰尘和油脂等物质会降低组件的光吸收能力,影响发电效率。
定期清洁光伏组件表面,可以恢复组件的光吸收能力,减少光衰的发生。
其次,控制光伏组件的工作温度。
高温会导致光伏组件内部材料的老化,严重影响组件的电池性能。
因此,在安装光伏组件时,需要考虑组件的散热和通风条件,保持组件的适宜工作温度,减少光衰的发生。
再次,监测光伏组件的电功率输出。
双面组件简介一、双面组件光伏市场上3种主要的双面光伏组件为:单晶N型双面光伏组件、单晶PERC双面光伏组件、异质结(HIT或HJT)双面光伏组件。
双面电池根据基底的不同,可以分为P型双面和N型双面,包括N型PERT电池、HJT电池、IBC电池,以及P型PERC双面电池等。
2018年仅隆基一家就将新增3.5GW的双面双玻组件产能。
但在选择技术方向上,目前主流厂家存在较大的分歧。
晶科,英利,阿特斯等一线企业均已推出自己的双玻双面产品,其中我们看到以隆基,晶澳和天合为主的企业主要推进P型PERC的双面双玻产品,而以英利,晶科和林洋为主的企业主要推动N型PERC的双面双玻产品,另外如中环股份,第一太阳能等企业则侧重在HIT(异质结层电池)上。
从3个的优劣来看,目前P型PERC双面虽然双面率最低,转化效率也最低,但是是目前最快达到量产化的产品。
N型PERC双面转化效率介于两者之间,但是量产化之后成本下降有待验证。
(林洋N型电池已经成功量产,公司预计其生产成本将与传统P型PERC接近)而HIT技术虽然整体的效率最高,但是由于其晶硅电池表面需要再添加非晶硅薄膜,因此量产化之后成本一直较高,因此需要进一步的生产技术突破或优化。
2019年双面组件产能将达到25GW,为双面组件成长元年。
双面组件轻量化发展现如今,156.75mm、157.25mm、157.4mm、157.75mm、158.75mm、161.7mm甚至166.7mm 等多种规格纷纷登场。
组件的尺寸也进一步加大,72片型组件已然不是最大尺寸,84片、90片型尺寸也纷纷问世。
最直接的影响就是组件重量急剧增加,给组件的运输、安装、运维带来非常大的挑战,不仅运输成本增加、安装运维也更加困难。
目前常规白色背板一般可通过恒定湿热2000h和紫外300KWh老化测试,透明背板在紫外500KWh老化后没有出现任何问题,依然具有优秀的抗黄变性能及断裂伸长率保持性能。
所以我们相信在加严环境的老化测试中表现更加出色的透明背板组件在户外具有更长的使用寿命。
HIT电池的结构分析HIT电池全称为"Heterojunction with Intrinsic Thin layer",即具有内部薄层异质结构的太阳能电池。
其核心结构由五个主要部分组成:透明导电玻璃基板、p型硅薄膜、i型硅薄膜、n型硅薄膜和反射层。
首先,透明导电玻璃基板位于HIT电池的最底层。
它通常由氧化锡或氧化锌制成,具有高透明度和良好的导电性能。
透明导电玻璃基板的主要功能是作为底部的电子电极,在电池工作时电子可以从该基板上收集和传输。
其次,p型硅薄膜是在透明导电玻璃基板上沉积的。
它具有很高的掺杂浓度,带正电荷。
这一层主要起到两个作用:首先,p型硅薄膜吸收太阳光,并将其能量转化为电子-空穴对。
其次,它形成了p-n异质结,发生电子迁移和扩散的过程。
同时,p型硅薄膜也作为电子传输层,将电子从p-n异质结输送到i型硅薄膜。
接下来,i型硅薄膜位于p型硅薄膜和n型硅薄膜之间。
i型硅薄膜的掺杂浓度较低,不带电荷。
它的主要功能是将电子和空穴从硅基薄膜截止,并有效地将它们输送到p-n异质结。
此外,i型硅薄膜还具有降低光电池效应的作用,减少光生电子和空穴的复合。
然后,n型硅薄膜覆盖在i型硅薄膜顶部。
与p型硅薄膜相反,n型硅薄膜具有高掺杂浓度和负电荷。
n型硅薄膜的主要功能是接收和传输经过i型硅薄膜的电子,将其输送到HIT电池的上部电极。
n型硅薄膜还起到反射光的作用,减少光能的损失。
最后,反射层位于HIT电池的顶部。
它通常由金属(如铝或银)制成,能够反射非常大比例的光线。
这个层次的目的是将未能吸收的太阳能反射回HIT电池内部,以提高能量利用率。
综上所述,HIT电池的核心结构是透明导电玻璃基板、p型、i型和n型硅薄膜以及反射层。
这个结构能够充分利用太阳能,通过p-n异质结的形成和电子迁移传输的过程,将吸收的太阳光转化为电能。
HIT电池具有高效率和长寿命的优点,因此在太阳能领域得到广泛应用。
2019年异质结电池HIT 行业分析报告
2019年7月
目录
一、异质结电池优势显著,可能是未来重要发展方向 (6)
6
1、异质结电池简介 ................................................................................................
2、HIT发电效率、发电量优势突出,提升空间大 (7)
(1)HIT电池具备诸多优势 (7)
(2)HIT电池效率优势显著,后续提升空间大 (7)
(3)相同功率下,HIT电池发电能力也更强 (8)
3、HIT电池结构相对简单,量产化步骤少 (10)
(1)HIT电池结构相对简单 (10)
(2)HIT电池生产工序仅需4步,量产具备优势 (10)
二、HIT电池成本有望持续降低 (12)
1、HIT电池成本构成及下降路径 (12)
(1)HIT电池成本构成 (12)
(2)HIT电池成本有望持续降低 (12)
13
2、硅片薄片化 ......................................................................................................
(1)HIT电池具备薄片化的能力 (13)
(2)薄片化将带来硅成本大幅降低 (13)
3、低温银浆有望通过用量减少,国产化降低成本 (14)
(1)HIT浆料成本高主要由于采用低温银浆导致 (14)
(2)低温银浆有望通过用量减少,国产化降低成本 (15)
4、设备成本有望通过规模化、国产化降低 (15)
(1)HIT电池设备成本约PERC的3倍 (15)
(2)规模化是设备成本下降的主要路径之一 (16)
(3)国产化也有望大幅降低设备成本 (16)
三、HIT在部分市场已有经济性,2020可能是HIT产业化元年 (19)
1、HIT在部分市场已具有经济性 (19)
(1)HIT电池在部分市场已具有经济性 (19)
2、2020年可能是HIT产业化元年 (20)
四、主要风险 (22)
22
1、成本降低不及预期 ..........................................................................................
2、量产效率提升不预期 ......................................................................................
23
3、海外高端市场需求不及预期 (23)
光伏产业链中,电池环节的技术仍在快速进步与迭代,继p-PERC 快速推广之后,N型电池开始受到业内越来越多的关注或认可,在各
类N 型电池中,异质结电池(HIT)由于效率更高,在一些BOS成本高的市场已具备一定的经济性。
业内部分参与者认为,其生产成本有望在未来数年降低一半。
当前,业内PERC 规模适中的企业投入HIT 意愿较强,部分企业已开始中试或小批量投运,而PERC规模较大的公司也在关注HIT进展。
目前主要参与方规划规HIT产能超过15GW,我们预计,明年将有4-7GW 以上的产能投放,2020年可能是HIT的产业化元年。
N型电池受到更高的关注。
随着p-PERC电池效率提升速度放缓,行业开始追寻发电效率更高的技术路线,N 型电池是目前业内最认
可的技术路线(之一),其产业化条件也日趋成熟。
N 型电池最主
要的两个方向为异质结(HIT/HDT)和TOPcon路线,其中,异质结
发电效率更高,潜力更大;而TOPcon产线可以基于现有PERC 设施升级,两种N 型路线可能均有大的产业前景。
HIT优势突出,提升潜力大。
HIT属于N 型电池的一种,目前实验室效率在26%以上,现有设施的量产效率已经达到23%,未来效率继续提升空间较大。
由于HIT更好的温度系数,在相同功率下HIT发电能力较多晶高10%以上,较现有p-PERC 高5%-10%。
此外,异质
结电池的量产工序更短,工艺步骤少,成熟后有可能更大的降低电池
不良率以及人工、运维等其他生产成本。
HIT生产成本有望在数年内降低一半。
截至2018 年底,HIT电池
生产成本约为1.22 元/W,其中硅片成本0.575元/W、非硅成本0.647 元/W,成本较高。
未来,通过硅片薄片化、降低银浆用量或推动其国产化、提高单
机生产设备产能等方式,HIT成本有望显著下降;业内有部分参与者乐观的判断,未来3-5年之内其生产成本有望降低一半,届时其综合
优势会更明显。
过去投入较大的装备企业有钧石能源、梅耶博格,另
外迈为股份、捷佳伟创、江苏中智、德国新格拉斯等也在加大投入,HIT装备的半导体know-how、低温等特殊工艺要求更高,相关技术与工艺的扩散较p-PERC 应该会更慢一些。
在部分场景开始具有经济性,2020年可能是HIT的产业元年。
在一些BOS成本较高的地区与市场,HIT的综合LCOE 更低,已经具有一定经济性,随着其效率提升与成本下降,未来市场打击面可能或持续扩大。
当前,全球HIT、已有产能约3GW,但业内新老参与者均多在密切关注HIT进展,PERC规模适中的企业投入HIT意愿相对更强一些,参与方规划规HIT产能超过15GW,部分企业已开始中试或小批量投运,预计明年将有4-7GW 以上的HIT新增产能投放,一批标杆企业与项目可能在年底到明年投运,将进一步提升行业对异质结电池的信心,2020年可能是HIT的产业化元年。