揭秘异质结太阳能电池

精曜科技HJT电池的关键在于该结构的电池在a-Si/c-Si之间插入了i-a-Si。HJT电池的特点和优势HJT电池的特点和优势(1)无PID现象由于电池上表面为TCO。

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异质结电池,又称HJT电池(Hetero-junction with IntrinsicThin-layer),是一种利用晶体硅基板和非晶硅薄膜制成的混合型太阳能电池,特点在于制备工艺温度低、转换效率高、高温特性好。

基于HJT的太阳能电池最早由日本三洋公司于1990年成功开发(亦称为HIT电池, HIT为Panasonic注册商标) 当时转换效率可达到14.5%(4mm2的电池)。后来在三洋公司的不断改进下,三洋HIT电池的转换效率2014年达到24.7%,2015年达到25.6%。

当前,分布式光伏正大行其道。由于HJT电池具有高效、双面发电的优势,在分布式光伏电站中表现出广阔的应用前景。

HJT电池的结构

HJT电池的结构

Resource:亚化咨询

图1 是HJT 太阳电池的结构示意图。它是以n型单晶硅片为衬底,在经过清洗制绒的n 型c-Si正面依次沉积厚度为5~10nm 的本征非晶硅薄膜(i-a-Si:H)、p型非晶薄膜(p-a-Si:H),从而形成p-n异质结。在硅片背面依次沉积厚度为5~10nm的i-a-Si:H薄膜、n型非晶硅薄膜(n-a-Si:H)形成背表面场。在掺杂a-Si:H薄膜的两侧,再沉积透明导电氧化物薄膜(TCO),最后通过丝网印刷技术在两侧的顶层形成金属集电极。这就是异质结电池的典型结构。

Resource:精曜科技

HJT电池的关键在于该结构的电池在a-Si/c-Si之间插入了i-a-Si。i-a-Si/c-Si的界面态比a-Si/c-Si的更低,采用该结构可以大幅降低c-Si的表面复合,从而获得很高的开路电压。

HJT电池的特点和优势

HJT电池的特点和优势

(1)无PID现象

由于电池上表面为TCO,电荷不会在电池表面的TCO上产生极化现象,无PID现象。同时实测数据也证实了这一点。

(2)低温制造工艺

HJT电池所有制程的加工温度均低于250℃,避免了生产效率低而成本高的高温扩散制结的过程,而且低温工艺使得a-Si薄膜的光学带隙、沉积速率、吸收系数以及氢含量得到较精确的控制,也可避免因高温导致的热应力等不良影响。

(3)高效率

HJT电池一直在刷新着量产的电池转换效率的世界纪录。HJT电池的效率比P型单晶硅电池高1-2%,而且之间的差异在慢慢增大。

(4)高光照稳定性

在HJT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。同时HJT电池采用的N型硅片,掺杂剂为磷,几乎无光致衰减现象。

(5)可向薄型化发展

HJT电池的制程温度低,上下表面结构对称,无机械应力产生,可以顺利实现薄型化;另外经研究,对于少子寿命较高(SRV<100cm/s)的N型硅基底,片子越薄可以得到越高的开路电压。

Resource:网络

但是,HJT电池也存在一定的问题。

HJT电池的问题

(1)设备投资高。由于采用了薄膜沉积的技术,需要用到高要求的真空设备;

(2)工艺要求严格。要获得低界面态的非晶硅/晶体硅界面,对工艺环境和操作要求也较高;

(3)制作成本高。透明导电膜一般为氧化铟掺杂金属氧化物,成本偏高;低温银浆电阻率偏高导致银浆单耗居高不下;

(4)需要低温组件封装工艺。由于HJT电池的低温工艺特性,不能采取传统晶体硅电池的后续高温封装工艺,需要开发适宜的低温封装工艺。

异质结电池的最近动态

2018年,“异质结”的动向:

5月25日,彩虹集团投资2GW高效异质结电池项目;

7月28日,爱康集团宣布总投资106亿的异质结高效太阳能电池项目开工;

深耕异质结多年的晋能在11月CSPV大会上宣布其H超高效异质结电池量产最高效率突破至24.04%,并预测2018年底异质结整体成本与单晶PERC差距将收窄至20%;

11月18日,通威太阳能三期项目投产暨1GW超高效异质结电池项目开工;

11月28日中智电力宣布二期1GW异质结太阳能电池生产线项目即将启动

……

今年8月,在东营的全国首个市场化交易无补贴光伏项目采用了中智电力的HJT异质结高效电池,组件寿命长达35年

来源:光伏们、光伏测试网

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