带有本征薄层的异质结太阳能电池

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。

异质结太阳能电池研究现状一、引言：进入21世纪，传统的化石能源正面临枯竭，人们越来越认识到寻求可再生能源的迫切性。

据《中国新能源与可再生能源发展规划1999白皮书统计，传统化石能源随着人们的不断开发已经趋于枯竭的边缘，各种能源都只能用很短的时间，石油：42年，天然气：67年，煤：200年。

而且，由于大量过度使用这些能源所造成的环境污染问题也日益严重，每年排放的二氧化碳达210万吨，并呈上升趋势，二氧化碳的过度排放是造成全球气候变暖的罪魁祸首；空气中大量二氧化碳、粉尘含量已严重影响人们的身体健康和人类赖以生存的自然环境。

正是因为这些问题的存在，人们需要一种储量丰富的洁净能源来代替石油等传统化石能源。

而太阳能作为一种可再生能源正符合这一要求。

太阳能每秒钟到达地面的能量高达80万千瓦，若把地球表面0.1%的太阳能转为电能，转变率5%，每年发电量就可达5.6×1012千瓦小时。

而我国太阳能资源非常丰富，理论储量达每年1700亿吨标准煤，太阳能资源开发利用的前景非常广阔。

在太阳能的有效利用中,太阳能光电利用是近些年来发展最快,最具活力的研究领域,是其中最受瞩目的项目之一。

太阳能电池的研制和开发日益得到重视。

本文简要地综述了各种异质结太阳能电池的种类及其国内外的研究现状。

二、国外异质结太阳能电池1、TCO/TiO2/P3HT/Au三明治式结构的p-n异质结的太阳能电池2005年5月份，Kohshin Takahashi等发表了TCO/TiO2/P3HT/Au三明治式结构的p-n异质结的太阳能电池，电池结构如图1。

图1 ITO/PEDOT:PSS/CuPc/PTCBI/Al结构太阳能电池简图图2 TCO/TiO2/P3HT/Au电池结构示意图同时采用了卟啉作为敏化剂吸收光子，产生的电子注入到TiO2的导带，有效地增加了短路电流。

测得的短路电流JSC=1.11mA/cm2,开路电压VOC=0.50V，填充因子FF=48%，能量转化效率PCE=0.26%。

异质结(hjt)太阳能电池全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：异质结（HJT）太阳能电池是一种高效率的太阳能电池技术，它利用了两种或更多种不同材料的异质结的优势，以实现更高的光电转换效率。

该技术结合了传统晶体硅太阳能电池的稳定性和廉价性以及薄膜太阳能电池的高效率，因此备受学术界和产业界的关注。

HJT太阳能电池的基本结构是由p型非晶硅和n型单晶硅两种异质材料交替堆叠而成。

这种结构既保留了单晶硅的高电子迁移率和长寿命，又减轻了非晶硅层的缺陷导致的损耗，从而提高了电池的光电转换效率。

HJT太阳能电池还采用了透明导电氧化物（TCO）薄膜作为电极，使得光线更容易进入电池内部并提高光电转换效率。

与传统的多晶硅太阳能电池相比，HJT太阳能电池具有更高的光电转换效率和更低的温度系数，可以在高温环境下保持更稳定的性能。

HJT太阳能电池还具有更高的光谱响应范围，可以更好地利用太阳光的能量，提高发电效率。

HJT太阳能电池被认为是下一代太阳能电池技术的发展方向之一。

HJT太阳能电池的制造过程相对复杂，需要先在聚乙烯基板上制备n型多晶硅膜，然后在其表面沉积p型非晶硅层，最后再用透明导电氧化物薄膜覆盖。

这个过程需要高温退火和真空沉积等多道工艺步骤，并且需要精确控制每一步骤的温度和时间，以确保电池的性能和稳定性。

目前，HJT太阳能电池的研究和开发已经取得了一些重要进展，例如NREL（美国国家可再生能源实验室）最近宣布他们成功实现了24.5%的HJT太阳能电池效率，刷新了该技术的世界纪录。

随着技术的不断进步和成本的不断降低，HJT太阳能电池有望逐渐取代传统的多晶硅太阳能电池，成为未来太阳能发电的主流技术之一。

第二篇示例：异质结(hjt)太阳能电池是一种高效率的太阳能转换技术，通过利用不同材料的异质结构，可以实现更高的光电转换效率。

该技术在太阳能行业中备受关注，被认为是未来太阳能电池发展的一个重要方向。

异质结太阳能电池的工作原理是基于两种或更多种不同材料的结合。

本征薄膜异质结电池
本征薄膜异质结电池是一种利用不同材料的半导体在界面处形成的异
质结产生光生电荷并产生电能的电池。

它的基本结构是在p型或n型半导
体薄片表面上沉积n型或p型半导体薄膜，从而形成了p-n或n-p异质结。

本征薄膜异质结电池的工作原理是：当光子进入本征异质结区域时，
会激发出电子和空穴，这些载流子会沿着电场方向移动并在异质结处相遇
形成电流。

这个过程被称为光生电效应。

由于p型和n型半导体的能带结
构不同，所以在异质结处形成了电荷积累区，使得电荷分离和电势差的形
成更容易。

本征薄膜异质结电池具有高效率、可靠性高、制备成本低等优势，是
太阳能电池中的一种重要类型。

它广泛应用于太阳能电池、发光二极管、
半导体激光器等领域。

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。

异质结太阳能电池的结构
异质结太阳能电池是一种高效的太阳能电池，其结构由两种不同材料的半导体组成。

这两种材料的能带结构不同，形成了一个能带不连续的界面，称为异质结。

异质结太阳能电池的结构可以分为以下几个部分：
1. 衬底层：通常使用硅衬底，其作用是提供机械支撑和电子传输。

2. n型半导体层：n型半导体层是指掺杂了杂质，使其带负电荷的半导体层。

n型半导体层的作用是接收光子，将其转化为电子，并将电子输送到异质结。

3. p型半导体层：p型半导体层是指掺杂了杂质，使其带正电荷的半导体层。

p型半导体层的作用是接收从异质结传来的电子，并将其输送到电路中。

4. 异质结层：异质结层是n型半导体层和p型半导体层的交界处，其能带结构不连续，形成了一个电子势垒。

当光子照射到异质结层时，会激发出电子和空穴，电子会被势垒吸收，形成电流。

5. 透明导电层：透明导电层通常使用氧化锌或氧化锡，其作用是将电
流输送到外部电路中。

6. 保护层：保护层通常使用氧化铝或氧化硅，其作用是保护太阳能电
池不受外界环境的影响。

异质结太阳能电池的结构设计使其具有高效的光电转换效率和稳定性。

其优点在于可以利用不同材料的优点，形成更加复杂的能带结构，从
而提高太阳能电池的效率。

同时，异质结太阳能电池的结构也可以根
据不同的应用需求进行优化设计，以满足不同的应用场景。

异质结电池转换效率高，拓展潜力大，工艺简单并且降本路线清晰，契合了光伏产业发展的规律，是最有潜力的下一代电池技术。

目前正处于产业导入期，产业中新老玩家纷纷加速HIT电池产线的投产，目前全球已有HIT电池产能接近
3GW，但主要参与方当前的规划产能已经超过16GW，具有长期投资价值。

异质结电池全称为本征薄膜异质结电池，同样是基于光生伏特效应，只是P-N结是由非晶硅（a-Si）和晶体硅（c-Si）材料形成的（背面的高低结亦然）。

HIT电池结构：
在电池新技术方面，异质结电池由于其独特的双面对称结构及非晶硅层优秀的钝化效果，具备着转换效率高、双面率高、几乎无光致衰减、温度特性良好、可使用薄硅片、可叠加钙钛矿等多种天然优势，加之其制造工艺流程较短，未来成本下降空间较大。

从光伏电站的业主视角出发，应用HJT技术后，光伏电池片的转换效率从22.3%提升至24%，即同等占地面积的电站，年发电量约增加7.6%。

异质结技术不仅具备优异的转换效率，而且生产工艺步骤相对简单。

与需要10余项流程的PERC+以及TOPCon相比，HJT工艺流程相当简洁，首先，与常规电池处理一致，对机械切割后的硅片表面进行蚀刻、制绒处理。

随后，开始在硅片两侧沉积本征非晶硅薄膜，然后再沉积极性相反的掺杂非晶硅薄膜。

再下一步，开始制备TCO薄膜，TCO的制备主要通过物理气相沉积（PVD）技术的溅射来完成。

最后，在TCO顶部进行表面金属化处理，便可得到异质结电池。

而且其中清洗制绒和丝网印刷都是传统硅晶电池的工艺，HJT独特的工艺在于非晶硅薄膜沉积以及TCO膜沉积。

异质结（HJT）太阳能电池，是一种高效率的太阳能电池技术。

它是由硅基异质结太阳能电池与薄膜太阳能电池结合而成的新型光伏电池。

HJT太阳能电池的结构由两个主要部分组成：一个是硅基太阳能电池，另一个是薄膜太阳能电池。

硅基太阳能电池负责收集长波长的太阳能光，而薄膜太阳能电池则负责收集短波长的太阳能光。

HJT太阳能电池的工作原理是：当太阳能光照射到硅基太阳能电池上时，主要产生较低能量的电流。

这些电子流通过异质结进入薄膜太阳能电池，被高能量的太阳能光诱导产生更多电流。

通过这种双重功效，HJT太阳能电池可以更高效地将太阳能转化为电能。

HJT太阳能电池具有以下一些优势：
1. 高效率：HJT太阳能电池可以达到较高的转换效率，甚至超过传统的多晶硅太阳能电池。

2. 宽光谱响应：HJT太阳能电池具有更广泛的光谱响应能力，可以有效地利用不同波长的太阳能光。

3. 低温系数：HJT太阳能电池的温度系数较低，意味着在高温环境下，其电池效率的下降相对较小。

4. 长寿命：HJT太阳能电池使用的是硅材料，具有较长的使用寿命，并且有较低的光衰减速率。

总而言之，异质结（HJT）太阳能电池是一种高效率、宽光谱响应和长寿命的太阳能电池技术。

它有望在太阳能发电领域发挥重要作用，并为可再生能源的发展做出贡献。

这可能是松下在国内首次公开发表的异质结报告在当前光伏行业高效电池技术中，大规模生产的、转换效率达22%以上的硅基太阳电池仅有背接触太阳电池(InterdigitatedBackContact，IBC)和带本征薄层的非晶硅/晶体硅异质结太阳电池(HeterojunctionwithIntrinsicThinlayer，HJT)。

HJT电池具有能耗少、工艺流程简单、温度系数低等诸多优点，是距离实现大规模量产最近的下一代太阳电池技术。

松下异质结技术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。

松下HIT电池研发及生产历程如下：1994年，三洋在1cm2面积上制备出转换效率达20%的HIT电池，HIT电池的研究工作取得突破性进展。

1997年，三洋推出了商业化的HIT电池设计和制造方法，开始量产HIT电池。

2013年，松下报道其商业规模的HIT电池最高电池效率达24.7%（电池面积约100cm2）。

2014年，松下将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%（电池面积143.7cm2），一举打破了晶体硅电池转换效率的世界纪录。

松下HIT电池效率提升图随着技术的进步，松下HIT电池的效率不断提高，组件的输出功率也越来越大。

1997年，三洋推出了命名为HITPower21TM的太阳电池组件，该组件采用96片面积约100cm2、效率约17.3%的HIT电池封装而成，组件效率为15.2%，输出功率达180Wp。

2003年4月，三洋商业化了功率为200Wp的HIT组件，该组件效率为17%，所用的电池效率达19.5%。

1HIT电池概述HIT太阳能电池是采用HIT结构的硅太阳能电池，所谓HIT(Heterojunction with intrinsic Thinlayer)结构就是在P型氢化非晶硅和n型氢化非晶硅与n型硅衬底之间增加一层非掺杂(本征)氢化非晶硅薄膜，采取该工艺措施后，改变了PN结的性能。

因而使转换效率达到20.7%，开路电压达到719 mV，并且全部工艺可以在200℃以下实现。

HIT太阳能电池按单位面积计算的发电量保持着世界领先水准。

HIT具有制备工艺温度低、转换效率高、高温特性好等特点，是一种低价高效电池。

HIT的转化效率越高，意味着它更加具有可与传统的硅晶太阳能电池相匹敌的优2HIT电池的优点低温制备：成本优势发射极很薄：低吸收宽带隙发射极：低吸收，高Voc高Voc：高转换效率低温度系数（转换效率对温度不敏感）：在温度高地区使用高耐辐射性能：可应用在宇宙空间中3HIT电池的工艺流程1.硅片清洗制绒2.正面用PECVD制备本征非晶硅薄膜和P型非晶硅薄膜3.背面用PECVD制备本征非晶硅薄膜和N 型非晶硅薄膜4.在两面用溅射法沉积透明导电氧化物薄膜5.丝网印刷制备电极4HIT电池面临的挑战1 非晶硅太阳电池的研究，现在主要着重于改善非晶硅膜本身性质，以减少缺陷密度。

严格控制a-Si/cSi界面质量，不断降低缺陷态密度。

2 优化光陷，降低反射率。

3 提高透明导电膜的电导率，透射率。

4 降低金属栅线的接触电阻。

HIT电池技术调研HIT电池简介HIT是Heterojunction with Intrinsic Thin-layer的缩写,意为本征薄膜异质结. HIT太阳能电池是以光照射侧的p/i型a-Si膜（膜厚5～10nm）和背面侧的i/n型a-Si膜（膜厚5～10nm）夹住单结晶Si片的来构成的.电池基板以硅基板为主；在硅基板上沉积高能隙(Energy band gap)的硅奈米薄膜，表层再沉积透明导电膜，背表面有着背表面电场。

异质结太阳能电池研究现状一、引言：进入21世纪，传统的化石能源正面临枯竭，人们越来越认识到寻求可再生能源的迫切性。

据《中国新能源与可再生能源发展规划1999白皮书统计，传统化石能源随着人们的不断开发已经趋于枯竭的边缘，各种能源都只能用很短的时间，石油：42年，天然气：67年，煤：200年。

而且，由于大量过度使用这些能源所造成的环境污染问题也日益严重，每年排放的二氧化碳达210万吨，并呈上升趋势，二氧化碳的过度排放是造成全球气候变暖的罪魁祸首；空气中大量二氧化碳、粉尘含量已严重影响人们的身体健康和人类赖以生存的自然环境。

正是因为这些问题的存在，人们需要一种储量丰富的洁净能源来代替石油等传统化石能源。

而太阳能作为一种可再生能源正符合这一要求。

太阳能每秒钟到达地面的能量高达80万千瓦，若把地球表面0.1%的太阳能转为电能，转变率5%，每年发电量就可达5.6×1012千瓦小时。

而我国太阳能资源非常丰富，理论储量达每年1700亿吨标准煤，太阳能资源开发利用的前景非常广阔。

在太阳能的有效利用中,太阳能光电利用是近些年来发展最快,最具活力的研究领域,是其中最受瞩目的项目之一。

太阳能电池的研制和开发日益得到重视。

本文简要地综述了各种异质结太阳能电池的种类及其国内外的研究现状。

二、国外异质结太阳能电池1、TCO/TiO2/P3HT/Au三明治式结构的p-n异质结的太阳能电池2005年5月份，Kohshin Takahashi等发表了TCO/TiO2/P3HT/Au三明治式结构的p-n异质结的太阳能电池，电池结构如图1。

图1 ITO/PEDOT:PSS/CuPc/PTCBI/Al结构太阳能电池简图图2 TCO/TiO2/P3HT/Au电池结构示意图同时采用了卟啉作为敏化剂吸收光子，产生的电子注入到TiO2的导带，有效地增加了短路电流。

测得的短路电流JSC=1.11mA/cm2,开路电压VOC=0.50V，填充因子FF=48%，能量转化效率PCE=0.26%。

异质结太阳能电池综述异质结太阳能电池是一种新型太阳能电池。

它的原理是将多种不同结构的半导体合成到一起，把它们的特性加以综合，从而实现提高太阳能电池的效率。

异质结太阳能电池的应用涵盖太阳光跟踪系统和太阳能表面多种太阳热发电技术，有效提高太阳能电池的效率，其研究主要集中在结构及元件设计，包括载流子耦合效应、叠层结构、低温制备以及材料选择等。

2. 结构异质结太阳能电池的结构可以分为复合太阳能电池结构和多结构太阳能电池结构两类。

复合太阳能电池结构是将多种不同结构的半导体以金属蒸发方式连接成复合结构，将多种半导体的特性进行综合，从而提高太阳能电池的效率。

多结构太阳能电池结构是将多种不同结构的半导体以表面安装的方式组合成多种结构，从而实现太阳能电池的效率提高。

3. 应用异质结太阳能电池的应用涵盖了太阳光跟踪系统、太阳能电池表面、多种太阳热发电技术，等。

太阳光跟踪系统是一种自动跟踪太阳角度的机械系统，通过不断调整太阳能电池，使太阳能电池接收到最大限度的太阳能辐射，从而提高太阳能电池的效率。

太阳能电池表面则是对表面结构的改进，让其具有更优的太阳能捕获能力，同时可以把光子转化成有效电子，从而提升太阳能电池的效率。

多种太阳热发电技术可以有效地实现太阳能和热能的转换，同时可以利用太阳光和太阳能表面结构进行计算，从而提高太阳能电池的效率。

综上所述，异质结太阳能电池是一种新型的太阳能电池，通过将多种不同结构的半导体，把它们的特性加以综合，实现提高太阳能电池的效率。

目前应用较普遍，研究也较为深入，对于提高太阳能电池效率有着重要的意义，值得进一步探究。