HIT电池论坛

HIT全称—Heterojunction Intrinsic Thin Film Solar Cell（因其采用p-a-Si/i-a-Si/n-c-Si异质结结构，故在国内翻译为异质结电池。因字母取得位置不一样，所以HIT/HJT均通用)

技术内容（PPT）

   目前，松下公司在HIT电池的实验室水平已经达到24.7%，为世界硅基光伏电池效率第二位，仅次于新南威尔士大学马丁格林小组的PERC电池的实验室转化效率（该技术目前无法工业化），其电池量产产品平均效率超过22%，组件效率突破20%。因此，世界上众多晶硅光伏巨头已经把HIT发展计划写入了现阶段技术Roadmap中去，为未来布局。   

       不同于在普通电池工艺中，通过热扩散掺杂形成的同质结，HIT的工艺过程中，通过在N型晶体硅基体上（n-c-Si），沉积一层本征非晶硅层（i-a-Si），再在其上形成一层P型非晶硅层（p-a-Si），最终形成p-a-Si/i-a-Si/n-c-Si异质结结构。

以下为介绍PPT：

    先大概讲一下历史以及现状,HIT有30年的产业历史,由于晶体硅只是里面的七层结构中的一层所以有人把它划入薄膜电池，但是总的来说属于晶体硅电池

    HJT是50年代 美国弄出来的技术,当时就用用于半导体,在上世纪80年代，日本三洋公司开始了相关的研发，研究异质结在光伏上的应用,在90年代初期出现产业化技术,一直发展到现在,先聊聊，异质结为什么可以做出高效率。

上图中这五点，就定了HJT可以做到高开压高效率。

先说第一点: 高开压

    异质结结构可以改变禁带宽度,改变了真空能级差,进而改变了最大开压范围,是的HJT可以实现高开压,目前，据说可以实现780mv的开路电压。

第二点：低复合

    常规电池属于补偿结，等效于一个电阻和二极管的并联，也就是说，一部分载流子会复合掉，而HJT不是补偿结，就是一个二极管。

还有一个原因，就是中间的本征层：

    本征层，阻碍了复合，同时也钝化了硅基体表面，降低界面态密度，进而降低了复合。

第三点：低热损失

    现在都在走高方阻，本质上是一种无奈之举，为了降低杂质浓度，而牺牲导电性。

    高方阻，就要做密栅线，对浆料，网版，都提出了挑战，不过，在HJT电池上；杂质浓度与导电性实现了分离，因为TCO膜层的引入，也就是可以在低参杂的前提下，实现低方阻；进而降低了功损；同时，因为有TCO的存在，电池金属化的技术路线的拓展空间也更大了。

例如：bonding wire的概念

第四点：抗光衰

    N型硅片抗光衰，那N型电池自然也抗；因为有非晶硅的存在，有些人担心有wrongski效应；在HIT太阳能电池中不会出现非晶硅太阳能电池中常见的Staebler-Wronski效应，文献报道了对转换效率为20%的HIT太阳能电池样品在5个太阳强度下进行5h光辐射试验，结果是电池没有发生光照衰退现象。这表明a-Si/c-Si异质结结构太阳能电池具有较高的光照稳定性，因此HIT太阳能电池的转换效率不会随着光照时间的增长而衰减。个人认为，这主要是因为，载流子都是N型硅基体产生的原因；关于抗PID，就更好解释了，表面是ITO，算是导体，不是绝缘体的氮化硅，难以存在固定电荷，因此，难以出现PID现象。

第五点：无热损制程

    HJT的全道工艺都在250℃以下，因此，不会有热损伤。补充一条低温度系数，HJT的温度系数只有0.23%／K，因此，在一些高温强日照地区。微系统所刘老师做了个实验，用同功率的HJT组件与多晶硅组件，做发电对比实验。例如，沙特，会有更好的发电表现（全部测试都是单面组件）。

    7月22日到10月1日间HJT的发电量比多晶硅高了7%以上；就单日发电量而言，刘正新老师取了夏至那天，发电量高了15%。

     因为HIT可以做双面发电设计，多晶硅不能；考虑这个的话，HIT的发电能力高于多晶硅至少10%的相对保守的数字，同功率；最后，在做一个成本分析，数据相对老旧，因此就只做相对分析。

   一些数值比较老旧，所以看模型就好；本图算HJT的成本不是算组件端的，是要算到电站，这样的才有意义。这个模型，和一些做电站运营的朋友讨论过，当然，没有算一些融资，利息，财务什么的；那样就太复杂了，此次就是用相对数据单纯的计算。

问题探讨交流

1、 目前N型硅棒可用部分的头尾电阻率跨度多大？头尾区域硅片做成的N型电池效率相差多大？

答：我使用过得区间范围是0.8-12Ω/cm，总的来说电阻率对效率影响不大，只是对电性能有一定的影响；

2、能否大概列一下HIT电池关键设备厂家？一条HIT线产能多大？整线设备投资多少？

答：清洗机：国产的有捷佳创、聚晶科技，外国的有日本Y.A.C，以及德国的singlus；

     PECVD:国产的有上海理想能源与苏州精曜，国外的有美国应用材料、日本爱发科；

     PVD国产的较少宏达以、福建鈞石、北京铂阳，国外的有苏州精曜（RPD）,冯阿登纳、日本爱发科、美国应用材料（已停产）

     丝网印刷机：国产科隆威和迈为，国外日本mcrotec，应材buccini；

200MW产线造价（个人觉得较为理想标配），大概总价1.6亿（不含自动化）

3、HIT电池的单片加工成本多少？HIT电池及组件的单瓦市场价格多少？

答：电池片单片物料成本可以控制在2.5左右（不算设备折旧以及人员工资），现在电池没有人卖，据说至少5元/瓦，组件现在单价是1.2USD/W；

4、 HIT电池测试用什么光源？脉冲长度至少多少ms以上？

答：HIT电池测试需要较长的光源脉冲时间，氙灯与LED光源均可以，但是使用长时间脉冲测试氙灯寿命较低，LED是一个较为理想的测试方案，现在已经较为成熟。脉冲长度至少在240ms才较为准确；不建议采用氙灯测试，比较难做，寿命短。

5、 HIT电池和组件测试时是把背面遮住只测正面效率吗？

答：HIT电池与组件只测单面效率，背面比正面效率略低10%，电池与组件正常放，不用遮；

6、 HIT电池和组件的功率温度系数一般能到多少？

答：电池没听说测试温度系数，一般说组件，最新数据是0.23%/C。

7、 目前行业内有哪些企业准备量产HIT，他们对工艺的测试环节有什么要求（电性能测试和缺陷测试）？

答：  晋能集团：三期建设2GW； 协鑫集成：分期建设400MW；上海中智：分期建设1.2GW；福建鈞石：分期600MW；盐城金合盛：前期100MW；汉能控股集团：前期60MW，后期产能较大，具体未知；湖南共创：产能多大未知；’天津中环：计划产能1GW；Solarcity：设计产能1GW；汉盛光电：产能未知；日本三洋：产能1GW；长州实业：产能未知；新奥集团：33MW；嘉兴上彭：50MW;大概有这么多，总体产能比较大，但是都是先上中试线，效率稳定市场起来后再扩产的，都是分多期扩产的，还有Kaneka、上澎、新奥。不过国内现在量产的两家是上澎和新奥，效率都在21.6左右，我相信明年这两个公司通过工艺优化可以上22%，尽管使用的是旧设备，不可思议的。在生产过程中主要需要检测PECVD之后的少子寿命，PVD之后TCO方阻以及厚度，新奥对外最高23.4。丝网和常规一样，监控线宽，线高，湿重那些。

8、 HIT组件目前的市场售价、需求量、需求分布地点，类似设备信息以及未来几年行业需求判断：

答：由于HIT组件较少，前几年处于研究阶段造成售价过高，国内也买不到相关组件，现在市场售价是1.2USD/W，需求量就是日本三洋的产量（1GW）,先进需求主要是在美国与日本；

    现如今对于HIT电池最大的阻碍是设备造价，设备已经成熟但是售价过高，但是现如今所有设备都可以国产化，只是还没有公司做设备整合，相信后面两年是HIT电池飞速发展的时候；

    对于物料成本HIT电池价格高主要是硅片、TCO、双面银，对于HIT电池的硅片可以使用140um的硅片，现如今N型硅成本只比P单晶多5%左右，折算就0.3元，对于TCO和银浆成本高出的单片1.4元（较常规单晶）；使用140um硅片可以省去1元，对于HIT电池完全可以实现22.5%效率，功率比perc多0.5W，单片可多卖0.9元；所以完全可以由做薄硅片以及提高效率来抹去这所谓的成本劣势（还没有计算组件功率高导致HIT电池组件成本低于常规，并且还有背面发电多8.2%的收益）；现在电池没有卖的，技术封锁比较严重，国内连HIT组件都买不到，上彭属于美国产品全部卖到美国，售价是1.2USD/W。

HIT面临两大问题，设备成本和原材料成本，个人以为原材料主要是看硅片薄化和高效率弥补成本高问题，设备只有国产化才能解决售价高的问题，如果以上两个问题都解决HIT指日可待（上彭一直属于美国）。

9、HIT电池的量产成本大概多少？多晶电池线能改造成HIT线吗？还是需要全新的生产线？量产效率22%今年能实现吗？

答：电池成本还未产业化，电池片造价单片6.4 2.5元（物料成本），7元，是零售，4.5元是批发价格了，其他未知；多晶设备都不能用，只有丝印改改可以用，其他的全部必须重新买；多晶产线改造成为HIT产线只有丝印可用，其他可以卖废铁了，单晶的话改改清洗制绒机可以用。

    看看今年下半年鈞石看有没有可能出现22的效率，他们九月份投产，期望他们上22%，我相信明年必定出现22.5%的产线效率，后年23%完全有可能。

10、HIT电池最重要的难点在生长非晶前氧化层的制备？

答：那层真心可以不要的，现在hit电池不需要长氧化层；不过也有用超薄氧化层做隧道结的理论，只有赛昂有这个说法在用，他们采用的是湿化学氧化一层的SIOx，再镀非晶硅；对HIT电池难点就在非晶硅钝化层制备，现阶段这个技术成熟，也比较好掌握，完全刻蚀实现5-7nm即可得到少字寿命达5000us的HIT电池。SERIS已经有7000ms的数据。对于产线造价问题，如果采用高效线的话，200MW的设备可以控制在1.6亿。MB设备太贵， MB价格是100MW价格是2亿

11、PECVD是横向的好还是纵向的好？之前薄膜PECVD用过纵向的好。

答：PECVD现阶段全是板式，就是横向。

12、基片目前工艺得到多少？

答：当下研发效率大部分在23%左右，主要还是要看设备选型，总体实验室平均可以做到22%

13、对N型硅片的氧含量什么要求？

答：没要求，当然低点好

14、就是HIT 对硅片裸片有要求与否？直接就是正常硅片就行了还是有特殊要求？和正常P单晶一样，只是掺杂不一样？

答：正常硅片就可以了，和正常P单晶一样，只是掺杂不一样。HIT的CVD就没有插片的，只有立式和卧式，两种都可以。

15、非晶硅线改HIT有谁能改？

答：非晶硅改HIT产线看你是哪种CVD了，层流罩和洁净工作台，PVD可以通用，主要是CVD，应材的非晶硅产线可以改，新奥就是用的应用材料的8.5代CVD改的。

16、MB 的HIT 設備需要無塵室class 1000, 真需要嗎？

答：不需要，10000就OK了，万级就可以了，在间隔的地方，用玻璃罩起来。清洗与CVD之间没有大家想的那么难，做小局部千级最好了，成本也低。

17、关于靶材，滚靶好还是平靶好？

答：都好，现阶段滚靶用的越来越多，靶材利用率较高，不过就镀膜质量说，平面靶好

18、请教一下对于HIT金属化现在倾向于用浆料还是有其他的方法？我了解下来有考虑用干膜的，不知道大师们现在更倾向于什么技术？

答：我只知道用丝印和电镀的，其他技术真心不了解。

19、清洗时用的纯水电阻率有要求吗？

答：18兆欧，低于0.056。

20、1366可以做N型，140um甚至120um薄片，并且精确控制电阻率，但是结构是多晶，做HJT具有可行性吗？

答：不可行，多晶没意义做HIT。

21、上彭一直做的HIT？之前做P型HIT，做不上去，最后转做N型HIT，还做过多晶HIT？

答：对的，上彭一直在做，之前做过一段时间P型的，但是效率太差，在最近三年转做N型HIT。 

结束语

    HIT 电池虽然发展很迅速, 但是仍然存在许多问题。由于生产过程中的每一步工艺要求都很严格, 所以在保证高效的情况下, 大规模的量产还需要进一步的研究。HIT 电池虽然效率已达23%, 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。目前,H IT 电池研究最多的是非晶硅/ 单晶硅异质结电池, 其中廉价非晶硅的用量很少, 而价格昂贵的单晶硅仍占多数。因此, 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; 另一方面用廉价材料代替价格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。

感谢行业内的郑总和易总两位朋友的精彩奉献。

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