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报告综述：

电池片技术路线是光伏行业发展的关键环节，N 型将成为发展趋势:提高转换 效率的方法主要是降低光学损失和电学损失。目前主流技术是晶硅电池片，根据基极的不同，分为P 型和 N 型电池。P 型电池工艺相对简单，成本更低。N 型电池有更多的自由电子和更少的空穴，电子搜寻空穴速度更快，因此寿命和 行业基本资料 占比% 转换效率更高。目前市场主要的电池片产品有P 型 PERC，N 型 TOPcon、HIT (异质结)、IBC 等。我们认为 N 型电池片技术将是行业未来发展趋势。

P 型 PERC 电池片是市场主流，大规模扩张后，盈利能力或有所下滑:PERC 电池片是在传统铝背场电池的基础上增加沉积钝化层的设备和激光开槽的设 备，门槛较低，且转化效率明显高于普通电池，因此近两年扩张势态迅猛，2017 年底全球 PERC 产能约 26GW，2018 年底达到 57GW，2019 年底产能将接近 120GW，2020 年中或达到 150GW。主流 PERC 电池片的转换效率约在 21.5%-22.5%，一些头部企业有望突破 22.5%，但是从目前的实验室数据来看， PERC 电池片转换效率极限约在 24%左右。因此大多数厂商都将重心放在了降 低生产成本上，由于产能的快速扩产和转换效率的瓶颈，PERC 电池片市场价 格在 2018 年 Q4 由最高的报价 1.3 元/w，降至 2019 年 8 月已经跌破 1 元/w， 下降幅度超过 30%。考虑到三季度开始国内市场景气度开始提升，PERC 电池 片价格有望企稳，但是中长期来看，P 型 PERC 电池片将开始由盛转衰。

N 型异质结(HIT)技术或成为市场新星:N型电池片具有较高的转换效率，同 时 N 型双面性价比更高，因此市场型技术产品主要是 N 型为主其中具有代表的 技术路线包括:TOPCON、HIT 和 IBC。TOPCON 是在 N-PERC 基础上增加 2-3 步工艺(沉积、离子注入和退火等)，转换效率较 N-PERC 有一定的提高， 但是考虑综合成本，性价比还不高;IBC 技术目前还没有大规模量产，理论转 换效率较高，海外企业尚在尝试阶段;异质结(HIT)工艺仅有 4-5 步，转换效 率较高，性能优良，同时未来还可以跟 IBC 完美结合，进一步提升转换效率， 有望成为电池片未来主流技术。 异质结电池成本主要来自硅片、浆料和靶材，三者占比分别为 49%、24%和 4%， 非硅成本比例明显高于 PERC 型电池，主要是由于导电银浆和设备折旧以及靶 材金额较高所导致，目前 HIT 的设备成本是 100 万元/MW，而 PERC 仅为 60 万元/MW，是 PERC 电池的几乎两倍。根据 PERC 电池片产品生命周期的变化， HIT 在未来两年成本有望快速下降，目前全球产能约 4GW，在建 10GW 左右。 同时我们对 PERC 电池和 HIT 电池对应的度电成本进行测算，在 2021 年 HIT 电池片度电成本将低于 PERC 电池片，经济性提升，竞争力提升，有望成为未 来市场主流产品。

报告内容：1.光伏产业的发展核心—电池技术

1.1太阳能电池发电原理

光伏发电是直接将清洁能源—太阳辐射能转换为电能的新型发电方式，主要原理是利用半导体在吸收光照时 产生的光电效应，亦被称为光伏特效应。其具体现象为当光线照射在太阳能电池上时，光子的能量会被电池 吸收实现电子跃迁，形成自由电子从而产生一定的电势差，有了电势差，光能也就直接转为了电能。

目前光伏产业中的电池根据基体的材料不同可以分为晶体硅太阳能电池和薄膜太阳能电池，其中晶体硅电池 发展相对成熟，成本及效率仍有很大提升空间，是目前市场的主流。无论是何种材料，其基本原理都是利用 不同技术形成P 型材料和N 型材料，可被看做P 区和N 区，并将其放在一起使两种材料之间形成PN 结(一 个稳定的电场，即内在电场)，当发生光照时，PN 结中的电子吸收足够能量的光子实现跃迁，从共价键中激 发出来，因此产生一个电子-空穴对(空穴即因电子挣脱束缚而形成的一个共价键空位)。在PN 结这个内建 电场结界层的影响下，电子(带负电)向N 区运动，空穴(带正电)向P 区运动，因此P 区和N 区形成电势 差，通过电池外接正负极形成外电路电流，也就是产生了电能。

我们以目前的市场主流—晶硅电池为例来看具体其工艺是如何实现的，单纯的晶体硅可以产生的自由电子和 空穴数目远远无法满足光伏发电的需要，因此通常采用的技术为在纯净的硅中进行掺杂，在其中掺杂磷元素 形成N 型半导体，在其中掺杂硼元素形成P 型半导体。这是因为在不同元素电子数及电子轨道存在一定差异 的情况下，磷元素掺杂在晶硅中后，磷原子很容易和多个硅原子形成共价键而多出一个不稳定的电子(该电 子极易挣脱原子核的束缚而形成自由电子);而硼元素掺杂在晶硅中，硼原子则易于多个硅原子形成共价键 而产生一个空穴(该空穴也极易挣脱原子核的束缚而自由移动)。这种掺杂技术使得晶硅电池相对于纯净的 晶体硅而言内部存在着大量的自由电子和空穴，以满足发电的需要。二者相接触的部分自由电子和空穴相互 吸引，N 型半导体中的自由电子恰好可以和P 型半导体中形成的空穴相互结合，在交界处形成一个稳定状态 的PN 结，也就是内建电场，不受光照的状态下保持静态，同时阻止P 区和N 区的电子和空穴进一步配对。

在光照时发生光电效应来实现光电转换，即PN 结吸收光能产生自由电子和空穴对，在其自身内建电场的作 用下电子移动至N 区，空穴移动至P 区形成电势差，外接正负极和负载后，从电子运动来看，电子源源不断 地通过导线从N 区流向P 区，并和P 区所存在的大量空穴结合，也就产生了电流，在实际发电时可以通过调 节负载而调节电流。

光伏发电的核心就是太阳能电池，其光电转换原理也是整个光伏产业的核心原理，电池的转换效率、工艺难 度、制造成本、使用寿命等问题都至关重要，从现如今的技术水平来看，仍然有非常大的发展空间。

1.2提高效率的关键—光学损失和电学损失

我们在利用太阳能电池进行光电转换时，整个行业最关注的也最敏感的就是电池转换效率，它是判断电池片 性能的主要决定因素，也代表了整个行业最先进的技术和未来的发展前景。因此提高转换效率是目前各大电 池厂商及实验室的重点努力方向，也是降低光伏发电成本使其除了清洁能源的环境保护意义之外更具经济价 值的主要途径。

在理解太阳能电池发电原理的基础上，可以分析得到，影响电池片光电转换效率的两大因素主要为“光学损 失”和“电学损失”。

光学损失主要指太阳光照射到电池片上时，电池片根据材质不同会产生不同程度的折射和反射现象，同时半 导体表面的电极和栅线的遮挡，以及电池材料本身的光谱效应及长波段的非吸收损失，这些都会使光照无法 充分被电池片吸收，从而产生光学损失。解决方法通常包括通过使用减反膜、表面制绒减少反射，减少栅线 遮光，背表面高反射减少电池背电极吸收光线等

电学损失包括半导体表面和内部载流子(电子或空穴)复合，半导体和电极的接触电阻等。其中最关键的就 是降低载流子的复合，因为电池片的电流产生就是少数载流子被激发并通过导线运动最终复合的过程，它直 接影响了太阳能电池的开路电压。少数载流子从产生到复合的时间即为它的寿命，少数载流子复合地越慢， 其寿命越长，电学损失就越少，电池的转换效率也就越高。减少少数载流子复合的方法通常有正面镀膜、背 面钝化等。

1.3电池技术分类:N 型具有天然优势

前文的发电原理中表明电池制造过程中会运用不同的技术手段形成P 型半导体和N 型半导体，但在实际生产 中，由于工艺的限制通常无法将P 型半导体和N 型半导体直接结合，一般做法是将电池基极在硅片生产端进 行掺杂形成P 区(或N 区)，之后在该硅片一侧的表面通过扩散掺入另一种元素形成与基极相对应的N 区(或P 区)，进而形成PN 结，电池片根据基极的不同可被分为P 型电池和N 型电池。

在掺杂过程中由于原子特性不同，磷和硼对晶硅的相溶性也有所差异。硼在硅中的分凝系数更大，接近于1， 因此在掺杂后将单晶拉棒时更容易形成均匀的浓度分布，而掺杂磷后在单晶拉棒时会出现磷分布不均的情况。 因此P 型电池的工艺相较于N 型电池来说成本更低也更简单。

N 型电池片的转换效率却比P 型电池更高，因为在少数载流子的复合过程中，P 型硅片由于其自身性质，存 在大量的空穴，当自由电子通过导线运动至P 型硅片时非常容易和空穴复合，复合速度也就很快。而N 型电 池则是以N 型硅片作为基极，只在表面扩散形成P 区，因此存在相对大量的自由电子和少量的空穴，电子搜 寻空穴并复合的速度大大降低。前文中影响转换效率的“电学损失”中提到，电子与空穴的复合速度越快，载流子的寿命就越短，形成的损耗也就越大。因此N 型电池载流子寿命长，转换效率更高。 目前市场上的主流电池片包括单晶PERC、单晶PERC+SE、N 型双面、TOPcon、HIT(异质结)、IBC 等几种电池，其中前两种为P 型电池，其余为N 型电池。

1.4技术变革是核心竞争力

光伏项目的上网电价，从2007 年的 4 元/kWh 到现在的约0.4 元/kWh 已经显著下降，未来也必定会继续下降， 国际可再生能源署(IRENA)也表示光伏、风电等清洁能源会成为最便宜的发电来源，因此平价上网是光伏行 业的未来。与此同时光伏产业是个技术密集型产业，技术迭代非常快，成本受技术影响巨大，降低成本的主 要途径就是依靠技术进步，提高效率。

在整个光伏产业链中，硅片环节的单晶硅、多晶硅之争已基本定局，随着金刚石线切割技术的成熟，单晶硅 的效率优势已经显现，硅片环节也主要体现为资本密集型。而电池片环节目前仍是技术密集型产业，通过不 断研发新技术来提高电池效率，降低生产成本，技术是唯一突破方向也是核心竞争力，高效电池片封装而成 的组件也能进一步降低单瓦 BOS 成本。整体而言，技术变革已经一步步地在向产业链的下游传导，电池片的 未来将由技术决定，能提升电池转换效率，能将研发出的新技术用于大量生产，实现大规模产能，就能降低电池成本，就能赢得市场的选择，站在行业前端。

2.当前最高性价比—P 型 PERC 高效电池

2.1P型 PERC 电池原理

P 型电池由于工艺简单且目前效率与N 型差距不大但在成本上具有领先优势而具有明显的性价比，在市场中 有着绝对领先地位。2019 年全球PERC 产能预计达到100GW，而2019 年全球的新增装机需求大概为120GW 左 右，也就说明，PERC 技术是目前最常规的电池技术。

PECR 技术是在传统铝背场电池(在硅片背部制备铝膜，形成铝背场，减少少数载流子的复合速度同时充当金 属电极)的基础上，在硅片背面和背铝中间再加入一层电介质钝化层，同时通过在钝化层上激光刻蚀来实现 背铝与硅片的接触。从两个方面对传统铝背场电池进行改进，一方面硅片背面的半导体与金属的接触面积大 大减少，从而降低了载流子子的复合速率，提高其寿命以增加电池开路电压;另一方面该钝化层可以在背表 面形成良好的内反射机制，将到达背表面的光再次反射回去来增加对光能的吸收率以减少光学损失。

2.2PERC电池的改进—SE 技术和双面 PERC 技术

随着技术水平的进一步提升，PERC 电池在原有的基础上也有了进一步的改进，常见的有PERC+SE 和双面PERC电池。

SE 技术是通过在正面金属栅线附近对硅片表面进行重度掺杂，形成重掺扩散区，在电极以外的区域仍进行低 浓度掺杂。在实际生产中通常采用激光掺杂法，工艺较为简单。这种不同浓度的掺杂，可以同时实现提升电 压降低电阻，电极区域高浓度的掺杂，可以减小硅片和电极之间的接触电阻，降低电池的串联电阻;而在电 极以外的区域所进行的低浓度掺杂，又可以使P 区不会产生过量的自由电子，从而降低背表面的载流子复合 速度，提高载流子寿命提高电压。

双面PERC 技术则是将原本PERC 电池中的铝背场改进为铝栅线，原本的背铝是一层金属膜，并不透光，而局 部的铝栅线则不会阻挡光的射入，使光同时可以从电池背面透过射入电池，可以吸收来自地面的反射光，增 加透光量，减少光损失。尤其地，双面PERC 电池适合在雪地等地表反射光抢的区域。双面PERC 电池因其正 面背面都能吸收光能而被成为双面电池，但实际上其PN 结只在电池正面，只是吸收光照量的增加了，实质 上是一种“伪双面”。

针对PERC 电池的改进，由于不同技术对转换效率提升程度不同，目前市场上接受的主流改进基本是PERC+SE 电池。但从电池本质上而言，这些技术都只是在一定程度上对PERC 的改进与优化，并未真正大幅地有所突 破提升效率，只是小踏步式的前进。

2.3效率瓶颈下 PERC 未来性价比优势渐弱

PERC电池产线成本低，易扩张。PERC 电池的生产基本依托于传统的铝背场电池，只需要铝背场电池生产 设备的基础上增加沉积钝化层的设备和激光开槽的设备即可，容易实现传统铝背场电池到PERC电池的转换， 进入门槛较低，且效率明显提升于传统单晶电池，近两年发展迅猛，产能快速扩张。整个工艺流程为硅片表 面制绒、扩散炉制备 PN结、边缘刻蚀防止短路、正面减反膜减少光反射、沉积背面钝化层、激光开槽刻蚀、 丝印及烧结形成正负极最终变为电池片。

国内现在 PERC 电池的龙头企业主要有通威太阳能、爱旭科技、隆基乐叶等。

通威太阳能在单晶 PERC 电池处于行业前沿，2018 年电池产能12GW，其中包括 3GW 多晶、9GW 单晶电 池，并预计 2019 年底公司太阳能电池规模将达到20GW，按 18 年公司单双晶电池的比例以及新投产的单晶 电池生产线产能来看，预计其单晶 PERC 电池产能将会在 16GW 以上。从其生产线投资额来看，设备投资 成本约为 60 万元/MW，电池片制造成本中非硅成本约0.25元/W，远低于行业 0.35 元/W 的平均水平。低成 本的同时通威的电池转换效率也处在行业前列，2018 年单晶 PERC 量产转换效率达到21.85%，实验室效率 最高能达到 22.35%。

爱旭科技也是国内将研发重点专注于 PERC 电池效率提升的前沿厂商。现在可达到的电池正面效率已经高达 22.5%，同时目前义乌一期生产线上的单晶 PERC 非硅成本已降至 0.28 元/W 以内，现有产能达到 9.2GW， 义乌二期投产后还可增加 3.8GW产能。

隆基乐叶，在行业内也很早开始布局单晶 PERC 高效电池产能，且产业链上下游覆盖较广，便于成本控制。 其量产 PERC 电池的平均转换效率已达到 22.2%，量产60型 PERC 组件平均功率达到 305W-310W，另外 其单晶双面 PERC 电池正面最高转换效率在实验室水平下在19年首次突破至 24.06%。

常规 PERC 电池的效率约为21.5%-22.5%之间，性价比突出。PERC 电池目前各龙头企业的量产效率在21.5-22.5%之间，生产线也已发展成熟，各厂商主要思路是通过降成本来提高性价比，效率提升虽还有空间但已接近瓶颈，24%已经是目前行业广泛认为的极限水平。只能通过发射极、铝背场、硅片质量等小的改进 来进行优化，未来提升幅度有限。同时生产工艺经过多年发展已经成熟完善，再加上易于从铝背场电池生产 过渡至 PERC电池，近几年国内厂商投资 PERC 的热情高涨。PERC 的产能三年内迅速扩张，2017 年全球 单晶 PERC 电池产能在30GW左右，2018 年超过 70GW，今年的预计将会达到100GW左右，已经出现产 能过剩的现象。受供大于求的产能过剩影响，本年单晶 PERC 的价格也在持续下降，通威官网给出的 156.75mm 单晶 PERC 电池片 8 月官方指导价已下跌至 1 元/W，而 2 月份的价格还在1.3元/W，价格下降 明显，在市场上依靠性价比占据极大优势，这个价格已基本接近成本价格，未来各大厂商可能会通过调节产 能促进价格回升。PERC 电池已经难以获得高额利润，在阶段技术成熟、产能过剩的共同作用下只能维持常 规利润。而市场上目前 PERC 电池由于突出的受性价比在市场上处于领先地位，市场占有率超过 50%，但 长远来看，随着 N 型高效电池的技术发展逐渐成熟，成本及工艺难度下降，P 型 PERC 电池会进入低迷，逐 渐被市场淘汰，这种技术迭代也符合光伏产业技术密集型的特点。

3.未来电池新天地—N 型异质结(HIT)

3.1N 型三大技术之 N-PERT 及其改进 TOPCON—提升有限，与PERC 仍属同一框架

N-PERT 双面扩散提升效率。N 型电池在前面已经提到成本虽高于P 型电池，但同时载流子复合速度低，转换 效率高，用来做双面电池更具性价比。而PERT 工艺是指在电池背面也采用全扩散的方式制备N+背场，也就 是说在N 型硅片的基础上，在正面采用硼扩散制备发射级(N-P+)，在背面采用磷扩散制备N+背场。进行双 扩散后，电池的正面和反面都能吸收光能产生电流进行发电。N-PERT 电池与之前传统的PERC 电池此相比进 行了两次扩散，在正面和背面同时进行掺杂，同时在正面和背面同时添加钝化及减反膜，以减少“光学损失” 和“电学损失”。

与P 型电池相比，N-PERT 的工艺难点及成本控制主要体现在双面掺杂技术及双面钝化技术不易实现。双面掺 杂中正面的硼扩散相对于P 型电池的磷扩散本身就不易扩散均匀，掺杂工艺复杂，同时背面的磷扩散也无法 使用P 型电池中的扩散技术而只能采用离子注入的形式，又一次增加了工艺难度、提高了成本。双面钝化技 术因为正面P+发级射带正电，背面N+背场带负电，无法使用同一种钝化层，需采用不同的钝化方式，如正 面采用AI2O3(带负电)的形式，背面采用SiO2/SiNx(带正电)的钝化层。

TOPCon 进一步改进。在N-PERT 电池的基础上，TOPCon 电池在电池背面的钝化改用了超薄隧道氧化物(一般 为SiO2)作为遂穿层，掺杂多晶硅作为钝化层。这个遂穿层可以阻碍少数载流子到达，降低界面处的复合速 率，提高电池开路电压，使用掺杂多晶硅作为钝化层，隔绝了硅片和金属电极的直接接触，也更进一步地阻 碍了少数载流子的复合，降低复合速率，提高电压提高电池转换效率。

这里使用多晶硅作为电极和基极晶硅的钝化层，是一种异质结结构，与传统电池的同质结相对比，两者的不 同从字面即可理解，也就是是否由同种材料相互结合形成内建电场。同质结指电池的PN 结、N+背场效应中 的高低结，都是由同种材料通过不同的掺杂得到的半导体结合得到的，而异质结则是两种不同半导体材料结 合在一起，如TOPCon 电池中的多晶硅。TOPCon 电池引入了异质结结构实现了阻隔晶硅基极与电池金属电极 的接触，但从工艺而言，与N-PERT 电池、PERC 电池仍在同一大框架下，并不被认为是真正意义上的异质结 电池。

市场上主攻N 型电池的中来股份，已基本打造了从N-PERT、N-TOPCon 到IBC、TBC 的电池组件技术发展路线。N-PERT 单晶双面太阳能电池片实验室效率21.8%，量产21.5%;N-TOPCon 电池的试实验室效率23.05%，量产 转换效率已达到22.5%，目前拥有2.1GW 的高效电池片生产基地，19 年产能预计为1.6GW。成本方面N-PERT 产线投资64 万元/MW，非硅成本在0.4 元/W 左右，略高于PERC 电池的非硅成本。

电池转换效率处于行业领先地位的天合光能公司今年5 月宣布，该公司高效N 型TOPCon 太阳电池实验室光 电转换效率高达24.58%，创造了大面积TOPCon 电池效率新的世界纪录。

林洋能源在N-PERT 双面电池方面自主研发生产的400MW 全新一代N 型单晶高效双面电池组件，具有双面发 电、高安全性、高可靠性的特点，产品由于背面的增发可使整体发电量提高10%-30%。同时也已启动电池从N-PERT 转为TopCON 的技术升级，升级完成后电池平均转换效率可达23(% 实验室)，量产平均效率大于21.8%。

N-PERT 及TOPCon 效率提升有限。N-PERT 电池的转换效率从各厂商量产情况来看，经过双面扩散后可达到22% 左右，目前已经实现量产，但对于PERC 电池提升不大，生产线虽兼容传统电池，无需投入过多设备，但N 型工艺难度大于P 型，当前的性价比仍不如PERC 电池，未来不会有太大发展。

而TOPCon 电池通常被认为是N-PERT 的改进，生产线也和N-PERT 产线实现兼容，除常规的清洗制绒、扩散 制备PN 结、刻蚀、减反膜沉积、金属电极及烧结之外，在刻蚀和减反膜工艺之间另外增加隧道结制备(沉 积隧道氧化层和多晶硅)、离子注入(向电池背面多晶硅层掺杂扩散)、退火(扩散的后续步骤)、清洗等 步骤，主要是增加用于沉积遂穿层，多晶硅扩散的设备，但工艺难度较大，主要思路还是N-PERT 的某一方 面的改进，在其基础上继续增加工序以提升效率。因此TOPcon 电池由于未脱离PERC 电池框架，虽引入了异 质结，但只有背面形成异质结而且背面本身的转化效率与正面PN 结相差很大，并不被认可为真正的异质结， 基本将现阶段效率提升至22.5%，未来的效率提升空间有限。

3.2N型三大技术之 HIT—全新异质结，工序简单、发电高效

异质结新天地--HIT 电池。HIT 电池即非晶硅薄膜异质结电池，有低温工艺、高稳定性天然无光致衰减、高 效低成本等特点，明显区别于传统PERC 电池。它以N 型单晶硅片(c-Si)为基极，在正面、背面都采用非 晶硅薄膜(a-Si)形成异质结结构，正面使用本征非晶硅薄膜(i-a-Si:H)和P 型非晶薄膜(p-a-Si:H)沉 积形成PN 异质结，背面同样使用本征非晶硅薄膜(i-a-Si:H)和N 型非晶薄膜(n-a-Si:H)形成N+背场。 在薄膜a-Si 与晶硅c-Si 之间添加薄膜i-a-Si，可以降低接触面表面复合，同时在异质结也就是采用非晶硅 对晶硅表面进行钝化的作用下增强内建电场，增强开路电压。

HIT 电池正、背面结构对称简单，更易于向薄片电池、双面电池方向发展，其中薄片化不仅可以节约原料更 可以进一步增大开路电压，提高转换效率;整个工艺无需通过热扩散在晶硅表面进行扩散掺杂，可以实现低 温工艺，生产效率得到提高，同时拥有天然无光衰减、弱光响应强的特质(PERC 技术由于掺硼的原因在初始 使用的几天以及后续使用过程中出现输出功率下降的特点)，以及区别于传统PERC 电池的异质结钝化的高 转化效率，使得HIT 电池目前被广泛看好，被认为是未来发展的新风口、新战场。

1990 年三洋公司首次开发出HIT 电池，当时电池效率达18.1%，之后连续突破20%、21%、22%、23%重要窗口， 目前可查阅新闻稿中，松下三洋结合IBC 技术研发出实验室转换效率为25.7%的HIT 电池。

而同样已经实现小规模量产的汉能，其高效硅异质结电池技术(“SHJ技术”)全面积(M2，244.52cm2)光 电转换效率达到24.85%，HIT 量产效率在23%以上。

中智电力，世界上第二家继日本松下(原三洋)异质结电池之后建成稳定量产的高效异质结电池的企业，2018 年HIT 高效太阳电池量产平均效率突破22.7%，单片最高效率达到23.10%，良率在99.14%以上。

HIT 工序简单更可控。对比各厂商HIT 电池的生产及实验室研发情况，HIT 的转换效率相对传统电池大幅提 升，但提高效率必然会带来工艺难度的增加，从生产工艺而言，HIT 电池在生产过程中对清洁度要求严格， 需另外开辟车间，与传统的生产线无法兼容，生产设备需重新投资，设备价格也较贵，工艺难度大、精密度 要求高。具体来看除了最开始的清洗制绒和最后的丝印烘干，其他过程都与传统生产线不同，详细过程包括 清洗制绒、非晶硅薄膜沉积制备异质结、透明导电膜沉积、印刷电极(丝网印刷)及烧结，一共只有四道工 序，是PERC 以及TOPCON 电池的一半，相对而言，工序数越少，生产环节的良品率和成本就越容易控制，在 将来实现大规模量产时则会比其他种类电池更具优势。

目前HIT 电池已经实现的大规模量产中，转换效率在23%-24%之间，明显高于传统电池，实验室效率可达到26%以上，有了高效率作为保证，生产工艺完善及成本下降只是时间上逐步改进的问题，发展空间巨大，也 更具潜力，受到广泛看好，不过目前相对于PERC 电池仍不具备性价比。另一方面其本身的无光致衰减(LID) 和高温诱导衰减(LETID)的特性也使HIT 电池在发电效率方面更具优势。同时HIT 电池还可以结合下文的IBC 等技术，两项高效电池技术叠加形成HBC 电池，来实现更高的转换效率，不过HBC 电池的高转化效率目 前只停留在实验室阶段，仍需进一步研发投入提升生产工艺水平。但毫无疑问HIT 电池具有传统电池无法比 拟的效率优势，且已经初步实现量产，提升空间巨大，是未来电池技术突破的重点方向。

3.3N型三大技术之 IBC—尚处中试，仍需完善

IBC 电池指交叉背接触电池，与其他电池明显不同的是将电池的金属正负极都转移到了电池背面，因此称为 背接触电池，使正面可以完全呈黑色不受任何遮挡地充分接受光照，扩大有效发电面积，减少光学损失，除 了我们能看到的电极之外，PN结也被设计在电池背面。同时在无需考虑遮挡光线的情况下，背面的金属电极 也可以比传统的金属栅线更宽，因而可以获得和电池片更大的接触面积来降低串联电阻。

但将正负极都转移到背面需要复杂的工艺流程，关键问题有两个，怎样在电池背面制备交叉排列的P+区和N+区以及怎样在交叉状的P区和N 区分别形成金属栅线作为正负极。制备PN 结通常采用掩膜法用阻挡型浆 料将不需要刻蚀的部分遮挡后进行掩膜，通过两步单独扩散形成P 区和N 区;金属栅线的制作则主要是丝网 印刷的精度不易控制，设计要求也较高。除此之外，IBC 电池的表面钝化也需要选择能同时钝化P、N 两种扩 散界面的钝化膜，通常使用SiO2 来钝化。总体而言IBC 电池目前面临的生产工艺尚不完善，仍处于中试阶 段，精密度是关键问题，想要实现大规模量产，成本控制和简化工艺难度都需进一步发展。

现在对IBC 电池进行投资研发的主要有天合光能和中来股份，其中天合光能目前实现了小面积IBC 电池光电 转换效率高达24.4%，大面积6 英寸IBC 电池转换效率达到24.13%，中试平均转换效率达到23.5%。中来股 份的N 型单晶IBC 太阳能电池实验室效率为23.16%，尚未量产。

IBC 技术仍需完善。IBC 在目前的晶硅电池中效率处于领先地位，基本在23.5%-25%之间，但生产技术难度大， 工序和设备投资很高，无法与现有的传统生产线兼容，国内实现量产的IBC 电池由于工艺的原因转换效率尚 未达到23%，生产成本也远高于其他类型电池，规模也很小，受性价比条件制约很大，需要继续进行技术提 升，不断降成本简工艺才能体现出它高效率的优势，在市场上具有一定的竞争力。

4.异质结2-3 年后走上舞台—成本效率分析

4.1HIT效率优势突出，工序简单、可低温封装

PRTC 及TOPCon 优势不及HIT。PERC 型电池因工艺技术简单且易于从传统电池升级，进入门槛低，近三年发 展迅速，但随着工艺的完善和实验室状态下多种改进手段的提升，效率已经基本达到极限，外加不可避免的 光衰现象，当新型高效电池成本降下来后，PERC 未来不可避免的会走向衰落，逐渐被淘汰。TOPCON 电池现 阶段量产效率可达22.5%，其生产线同样可以由原有产线升级改装，成本相对较小，但效率方面对于PERC 型 电池的提升不够突出，与PERC 电池属于同一大框架下，更多的是一种过渡技术，或者是考虑性价比之后的 另一种选择，毕竟升级成本较小，工艺难度不大，易于实现，但效率方面仍达不到引领未来电池发展的程度。

HIT 则就目前生产及实验室效率来看，效率优势突出，未来潜力巨大，实验室效率已经达到26%的水平，量 产也能实现23%以上，处于技术领先地位，异质结的结构大大减少了电池的“电学损失”，以此实现效率提 升。此外HIT 和IBC 两大高效电池技还可以叠加起来，完美结合，未来进一步激发转换效率潜力，HIT 自身 也具备其他优良特性，温度系数低、弱光响应强，可以适应复杂的光照环境，综合提升发电能力，显著的效 率优势使HIT 电池成为未来光伏电池的新方向。

HIT 工序简单易控成本。另外在工序方面，通过对比可以清楚地发现，从传统电池到PERC 到TOPCON，都是 在小踏步式地提升电池效率，一步步地在原有的基础上对进行某一方面升级改良，工序不断增加复杂。而HIT 则是通过全新的生产过程，其薄膜沉积也区别于PERC 电池，可以实现低温工艺，工艺上易于控制、成本上 也可减少生产中的热能消耗降低生产成本，而且减少对基极硅片的热损伤。而在工艺水平包括清洁度、精细 度等虽要求严格但工序简单，仅有4 步，在规模化量产时优势明显，通常情况下，工序数量越少说明越简单 也更易控制，良品率也会随之提升，人工成本随之下降。

4.2降成本是 HIT 电池目前主要任务，预计 21 年或 22 年下降至稳定状态，逐渐替代PERC 电 池

在成本方面，HJT 电池成本主要来自硅片、浆料和靶材，三者占比分别为49%、24%和4%，非硅成本比例明显 高于PERC 型电池，主要是由于导电银浆和设备折旧以及靶材金额较高所导致，目前HIT 的设备成本是100 万元/MW，而PERC 仅为60 万元/MW，是PERC 电池的几乎两倍。现阶段HIT 的高效率已经被广泛认可，主要 任务就是降成本，当其在性价比上也占据优势时，才会真正被市场选择。

HIT 从硅片、浆料、设备等入手完成降本任务。我们从HIT 电池的成本构成入手寻找其未来成本的下降空间， 首先是硅片，HIT 电池结构对称，易于薄片化，同时N 型硅片薄片化也不会像P 型硅片一样影响效率，当硅 片厚度变薄后，硅料的耗用量就会大大减少，硅片的生产成本也就随之下降。其次浆料成本中主要是由于HIT 的低温工艺导致需使用低温银浆，而低温银浆的价格比普通银浆更高，一方面可以逆向推动银浆生产制造国 产化，降低银浆生产成本，另一方面通过工艺改进减少银浆的使用量。最后折旧占比较大则是因为生产设备 昂贵，未来可通过进一步扩大电池生产规模，达到规模化生产减少一定成本，同时与银浆类似，推动HIT 电 池生产设备制造国产化、通过技术进步降低设备制造成本，从而降低HIT 生产线成本，降低折旧在电池成本 中的占比。

预计21 年成本趋于稳定。对于HIT 电池具体的成本下降幅度及时间预测，由于工艺技术进步带来的成本下 降过程在工业生产方面具有相似性，我们可以从PERC 电池价格的下降曲线预测出HIT 的大致成本走向。PERC 电池在17 年6 月时价格约为2.42 元/W，至19 年基本趋于稳定，开始缓慢下降，整个周期接近两年，目前PERC 价格约0.95 元/W 左右，是最初价格的38%，其中19 年7、8 月份价格主要由供求关系影响，而非成本 下降。照此推算，HIT 电池在17 年年底成本为1.81 元/W，当前成本约为1.25 元/W，按PERC 电池的下降趋 势，此时大概走完整个成本下降曲线的40%，另外HIT 电池由于工艺难度大于PERC，且在目前市场上也没有 形成生产规模，因此整个成本下降周期应长于PERC 型电池，预计大约至21 年或22 年成本开始趋于稳定， 按照日常技术迭代缓慢下降，最后约下降至1.81 元的38%--0.69 元/W。

2023 年产能达到14GW，产能扩张速度小于17-19 年间PERC 扩产。HIT电池虽然效率优势突出，预计在未来 几年也会完成降成本的任务，但目前在市场上仍处于初步量产阶段，全球产能接近为4GW，在今后几年会逐 渐扩产。与PERC 型电池对工艺水平的要求不同，HIT 技术对硅片要求更高，且生产线需全部更换，不能仅通过在原有产线中增加设备来实现，而是应重新采购设备建造生产线，目前其生产设备多由国外厂商提供，国 内厂商目前仅有钧石能源能提供部分设备，其他厂商还在进入阶段，整个设备尚未实现国产化。

因此HIT 的生产线投入很高，超过PERC 电池的两倍，对厂商而言建设压力略大，同时生产线建设也需要一 定的时间，预计5 年内HIT 扩张幅度有限且扩张速度小于17-19 年PERC 型电池扩张速度，要实现占据市场 主要份额还需更长时间的发展。全球现有产能不到4GW，国内厂商主要有钧石、汉能、中智、通威等，合计 产能约为1.3GW，最大的产能是钧石的600MW 生产线。目前全球规划中的产能超过10GW，其中多数尚未开始 建设，预计到23 年HIT 产能可达到14GW，5 年后随着生产成本和设备成本的下降扩产速度可能会进一步提 升。

PERC 电池由于产线投入较少，可由传统生产线改造而来，且现阶段性价比最高，近三年扩张速度飞快，目前 则已经出现产能过剩的情况，价格开始下跌，产能扩张基本停止，部分小型厂商已经开始随市场少量减产。 但在HIT 电池或其他高效电池产能未能大幅提升，满足全球新增装机量之前，PERC电池仍有很大的竞争力量， 还会因装机量需求而继续占据主要市场份额。

4.3HIT效率优势凸显，度电成本或在 21 年低于 PERC

“531”新政后，光伏产业政策退坡，降补贴拼效益已经是大势所趋，各厂商正在加快走向平价上网时代的步 伐，降低成本和提高发电效率同步进行，先一步达到平价上网的水平，就能先一步在整个光伏市场中脱颖而 出。根据前文中对未来几年的电池成本和转换效率的预测，我们进一步分析 PERC 电池和HIT电池的度电成 本。

PERC型电池效率已基本接近瓶颈，未来几年提升缓慢，成本下降也因工艺已经较为成熟而趋于平稳。HIT 电池则降本提效潜力巨大，且组件功率损失明显小于 PERC 电池。我们在此基础上假设组件价格随电池成本 同比下降，BOS 成本则随电池效率提升而降低其分摊成本。通过对比可以发现，预计在 2021 年 HIT 电池可 在效率和成本方面全面领先于PERC型电池，对 PERC 电池进行完美替代。

以 50MW 光伏电站为例，假设电站运行25年，电站 PR 值 80%，运维成本 0.07 元/W/年，一类资源区有效 发电小时数为 1400小时，折现率以 8%为基础，预计在 21 年度电成本 HIT 会低于 PERC 型电池组件，项目 成本达到 3.47元/W，度电成本达到 0.314 元/W，在 23 年降至 0.291 元/W(度电成本)，基本实现平价上 网。

另一方面，在同等的电站假设条件下，以 2019 年一类资源区指导电价 0.40 元/kwh 为例，现阶段的项目建 设成本即可实现 8%以上的收益率，而目前所预计的 2023 年所能达到的最低建设成本 3.16 元/W，标杆电价 在 0.315/kwh 以上时即可实现8%以上的收益率，平价上网正在逐步实现。

5.更远的未来—薄膜电池潜力巨大

前文中整个讨论的 PERC、HIT、IBC 等电池都是现阶段市场上的主流电池—晶硅电池，经过长期的发展已 经相对成熟。而太阳能电池中的另一大分类—薄膜电池目前虽尚处于起步阶段，量产技术还未安全成熟，但 具有轻便、柔韧性强、用料少不受上游硅原材料的影响等特点，未来的应用场景将会更加广泛灵活且成本下 降空间巨大，很可能是更远的未来的电池发展大方向。

薄膜电池拥有着独特的优势，硅耗低、运用灵活、产业链短。首先薄膜材料可以使电池厚度仅为 1-2μm，而 目前的晶硅电池，厚度通常在 180μm，即使 HIT 可以使硅片薄片化，也会在100μm左右，因此薄膜电池的 硅料使用量相比晶硅电池有着极大的优势。而超薄的电池也使得其应用场景更为广阔，轻薄柔韧可以满足各种复杂的发电场所，更重要的是薄膜太阳能电池可根据需要制作出不同的透光率，可代替各类玻璃幕墙。此 外薄膜电池的整个生产从加工好的原材料到最终的组件都可在一条生产线完成，无需再像晶硅电池一样经历 硅片—电池—组件的复杂产业链，大大的缩短整个光伏发电的产业链。

碲化镉和钙钛矿优势突出。薄膜电池可分为非晶硅薄膜电池和化合物薄膜电池，其中化合物薄膜电池主要有 砷化镓、铜铟镓硒、碲化镉和钙钛矿几种，各方面综合来看目前碲化镉和钙钛矿电池的优势最为突出。

碲化镉成本低效率优良但技术壁垒高，扩张缓慢。碲化镉薄膜电池生产工艺简单，受环境温度影响小，弱光 发电特性优异，具有接近30%的理论转化效率，目前已经能实现转换效率17-18%的量产，技术简单生产成本 低，一直到组件的整个生产线都可一次性完成。同时可实现光伏建筑一体化，在未来光伏发电真正走进千家 万户后也有很大的发展空间。但碲化镉电池行业技术壁垒很高，目前只有少数几家公司掌握其生产技术，国 内仅有龙焱能源科技实现了碲化镉薄膜电池的产业化生产，专利公开程度不足、新进入者技术研发投入过高， 一系列原因都限制了碲化镉薄膜电池的发展，未来随着技术成果的进步与公开，其竞争力会逐渐加强。

钙钛矿效率提升速度创纪录，材料具有天然优势。钙钛矿电池利用了新一代叠层电池技术，也被称为是第三 代太阳能电池，现在最新公布的实验室转换效率高达25.2%，相对于晶硅，钙钛矿吸光能力强效率更高，且 对杂质不敏感，从2009 年第一次应用钙钛矿到现在，效率提高速度是目前所有太阳能电池中发展最快的， 潜力巨大。

工艺简单成本极低。钙钛矿作为薄膜电池同样工艺简单成本低廉，和碲化镉一样可仅使用一条生产线生产至 组件，生产设备简单，对纯度要求不高无需高温提纯，可实现低温生产，吸光能力强于晶硅电池也能进一步 大幅节省材料。各方面优势都使其必将会成为成本最低的电池技术。目前协鑫集团的协鑫纳米正在尝试将钙 钛矿电池产业化，并认为其100MW 的量产线将会使钙钛矿组件成本低于1 元/W，成本占据极大优势。

稳定性缺陷阻碍产业化，突破后前景光明。由于钙钛矿电池生产过程简单以及其材料本身的特性，目前在稳 定性和使用寿命方面仍存在一些问题，钙钛矿在水、氧、紫外线照射的环境条件下易分解，需进一步完善， 这种稳定性方面的缺陷严重制约了钙钛矿电池的产业化。但其各项优势仍不容忽视，光伏行业广泛认为其性 能优异、成本低廉、未来具有巨大的商业价值，目前不少光伏顶尖厂商及各高校科研院所都在钙钛矿电池研 发上投入了人力物力，一旦有新技术诞生解决其稳定性及寿命问题，钙钛矿电池必然会大放异彩。

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（报告来源：东兴证券）

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2、异质结工作原理，通往高效组件大规模生产之路

摘要

异质结技术是目前硅光伏行业积极讨论的热门话题。Hevel最近成为首批采用其旧的微晶组件生产线用于生产高效硅异质结(SHJ)太阳能电池和组件的公司之一。根据Hevel自身的经验，噼里啪啦一顿牛皮的内容分享完毕，记住将介绍从硅片制绒到最终组件封装的所有生产步骤。

引文

近年来，硅光伏产业中的许多太阳能电池和组件生产商被迫升级现有生产线使其适应新技术的生产，从而能够向市场提供高效和低成本的组件。最常见的升级改造是从Al背面场(Al-BSF)到钝化发射机和背电池(PERC)技术，因为后者能与用于标准技术的现有生产线兼容。不过，依靠氢化非晶硅(a-Si:H)实现优异的晶体硅(c-Si)表面钝化性将使得将硅薄膜生产线上成本最高的部分—称为等离子体增强化学气相沉积(PECVD)系统用在硅异质结(SHJ)技术上成为可能，并且最近已经由Hevel LLC实现。

“SHJ太阳能电池的简单结构，结合其高效率和低温处理的优势，使它们对光伏产业非常有吸引力”

SHJ太阳能电池的简单结构，结合其高效率和低温处理的优势，使它们对光伏产业非常有吸引力。这就是为什么Hevel已决定将其非晶硅/微晶硅生产线(其中包括了大量的PECVD系统(从TEL太阳能KAI-MT PECVD反应器))进行现代化改造，并使之成为一条新的SHJ产线。Hevel是在2017年4月份使用由其公司内部薄膜技术研发中心(TFTE—Hevel一个研发部门)开发的SHJ太阳能电池技术成功实现向SHJ太阳能电池和组件生产线转型的。

在该转型项目的第一阶段，年产能从最初的97MWp(非晶硅/微晶硅生产线)增加到160MWp，大规模生产SHJ电池的平均效率为21%。Hevel选择Meyer Burger的SmartWire电池技术(SWCT)用于SHJ组件封装的互连。在项目的第二阶段(2017年6月至2019年5月)，Hevel生产线的生产能力增加到了260MWp，大规模生产的平均电池效率为22.8%。

技术开发

从图1中可以看到，SHJ电池的结构非常简单，并且仅需要6道工艺制造步骤。通常，SHJ电池由n型c-Si硅片制成，该硅片在两侧涂覆有薄的本征和掺杂的a-Si:H层。厚度只有几纳米的超薄本征a-Si:H层对SHJ电池的性能有着至关重要的影响。这些层的作用是通过化学钝化c-Si硅片表面上的悬空键以形成Si-Si和Si-H键来抑制表面复合的，以及防止在沉积掺杂层期间由掺杂剂原子产生缺陷。掺杂的层完全被氧化铟锡(ITO)膜覆盖，然后使用低温导电(LTC)Ag浆料丝网印刷接触金属栅格以进行电流收集。为了增强ITO层和接触栅格的性能，需要进行一次低温退火。

图一：(a)传统SHJ太阳能电池的剖面结构图。(b)SHJ电池的主要制造工艺步骤。

用于SHJ电池的硅片

与所有高性能c-Si太阳能电池的情况一样，硅片质量是实现高效SHJ电池的关键。虽然文献中报道的记录效率值是使用高纯度浮区(FZ)c-Si硅片制造的，但Czochralski工艺的发展和多晶硅质量的不断提高使得在不大幅提高成本的情况下有效降低CZ硅片中的杂质浓度。结果，最近SHJ电池的开路电压(Voc)值达到了750mV。

到目前为止，只有单晶CZ硅片已被用于SHJ太阳能电池的大规模制造。用于高效太阳能电池的单晶硅片的电学特性由杂质和掺杂剂浓度决定。由于这些参数的测量需要使用在大规模生产过程中难以应用的特殊技术，因此在实际生产中通常测量少数载流子寿命和硅片电阻，并成为检测硅片或硅锭质量的主要参数。这些参数通常沿着硅锭和硅锭之间变化，它们的变化曲线取决于硅锭生长过程和后处理的细节。因此，已经提出使用测量的寿命/电阻比值作为硅片和异质结质量的累积表征值。最近的研究还表明，对于Voc> 750mV的SHJ电池必须使用寿命—电阻率大于4ms /Ωcm的钝化硅片。

SHJ技术在降低成本方面最显着的优势是所有工艺步骤均在低温(

当电池生产将切割硅片厚度降到150μm时，Isc的轻微下降可由Voc增益部分地补偿回来，从而使效率损失控制在非常小的程度(

最近一次对硅片的更新是在2019年5月进行的。现有的SHJ生产线能够适用于尺寸为157.35mm×157.35mm(M2 硅片)的硅片生产。基于这种硅片进行电极接触网格的优化设计可以使每片电池功率增加0.15W(图3)。 Hevel研发中心目前还使用M4和M6硅片以及氧浓度更低的硅片和全方形硅片进行进一步开发。

硅片制绒和清洁

与其他c-Si 光伏技术一样，SHJ电池生产流程的第一步是湿化学处理。通常包含以下步骤:

• 蚀刻硅片的高缺陷表面部分(表面损伤蚀刻—SDE)。

• 形成特殊的表面形貌(制绒)，减少硅片表面(TEX)的光反射。

• 清洁硅片表面以去除有机和金属杂质。

“生产高效SHJ电池需要强化清洁程序”

虽然基于各向同性(SDE)和各向异性(TEX)碱性蚀刻的前两个步骤与其他硅光伏技术中的相似，但最后一步却有较大差异。为了获得高质量的表面钝化，硅片表面应该保持格外干净。因此，生产高效SHJ电池需要强化清洁程序;这包括从c-Si硅片表面去除残留的有机、离子和金属污染物(源自湿法蚀刻/制绒溶液)。此外，在每次化学处理之间使用重去离子(DI)水冲洗步骤。湿化学处理以短暂的HF浸渍结束，目的是在a-Si:H PECVD工艺之前去除原生氧化物并用氢原子钝化c-Si表面。

Hevel一直致力于稳定和优化硅片制绒和清洁工艺。其中一项优化步骤是向单组分制绒添加剂转变;这有助于增加寿命并减少化学试剂的消耗。

图二：硅片厚度为150um时的结果。

图三：大面积硅片(M2 )的性能表现。

表面钝化和结形成

高质量的表面钝化是提升高效硅基太阳能电池Voc值的关键。而在c-Si硅片和掺杂的a-Si:H层之间插入薄的(

通常，a-Si:H / c-Si界面应该控制在原子级厚度，这是保证良好表面钝化的必要条件，这意味着避免了硅外延生长，即没有形成结晶材料。这可以通过在沉积过程中适当调整a-Si:H膜性质来实现。实际上，a-Si:H层通常是采用PECVD方法在接近200℃温度下的纯硅烷或硅烷—氢混合物中的平行板电容耦合等离子体放电进行生长的。表面钝化的最关键工艺参数似乎是氢—硅烷气体流量比和RF功率密度，而气体压力可能影响膜厚度均匀性。

掺杂层的性质也会对电池性能产生很大影响：例如，适当调整n层的厚度和掺杂分布可以使电池效率增加0.5%，而调整p层的收益约为0.1%。

“提高背面ITO层透明度并减薄厚度可以提高电池效率，这是因为能够更好利用IR部分光谱的光线”

透明导电氧化物

ITO层通常在SHJ电池中用作透明导电氧化物层，对其特性进行优化非常关键，特别是对于双面HJT太阳能电池。在Hevel的研发中心进行了对ITO溅射磁控管靶的各种化学计量含量的研究。发现提高背面ITO层透明度并减薄厚度可以提高电池效率，这是因为能够更好利用IR部分光谱的光线。这一改进可以使组件功率增加3.7W，因为CTM损失较低，并且能够降低电池生产成本，因为90:10的ITO目标比标准的97:3 ITO目标便宜约6%。2018年第一季度Hevel的生产线上第一次采用了优化的ITO配比。

图四：通过在磁控溅射期间添加Ar/H2混合气体对ITO层的优化结果。

用于ITO层优化的另一种方法是在磁控溅射期间添加Ar/H2混合物(图4);这种方法可以使每片电池的功率增加20mW。此外，目前还在试验许多其他具有更高霍尔迁移率的磁控靶材。其中一些靶材料已经在Hevel的研发中心进行了测试，并得到了令人鼓舞的结果，这些结果也在实际产线的进一步测试中得到证明。

为了尽可能降低电池生产成本，现在正在考虑使用称为狗骨靶材的新材料。这种靶材可以降低靶材消耗，从而进一步降低电池生产成本。我们已经做了一些额外的改进工作，其中包括对物理气相沉积(PVD)托盘进行优化，同时修改接触电极网格的设计以尽可能降低非有效区域造成的损失。采用上述电池进行封装的组件实现了1.8W的平均功率提升。

金属化

与传统的同质结c-Si太阳能电池相比，制造SHJ太阳能电池的工艺要求具有几个优点。第一个优点是异质结形成期间的低热预算;a-Si:H和ITO层的沉积温度通常低于250℃。其次，对于SHJ电池，形成a-Si:H/c-Si结和接触层所需的时间也比基于热扩散工艺的常规c-Si太阳能电池短。第三，SHJ太阳能电池的低工艺温度和对称结构，抑制了硅片翘曲。

然而，使用低温工艺也存在弊端，主要是标准的烧穿金属化技术(烧制温度在800-900℃范围内)不能用于SHJ电池。这是因为a-Si / c-Si异质结不能承受高于200-250℃的工艺温度，此时来自异质结内表面的氢气渗出会对电池性能产生不利影响。由于这个原因，通过丝网印刷对SHJ电池进行金属化时需要使用低固化温度(LCT)银浆，这是目前用于金属栅格沉积的最先进技术。

表一：罗列了标准和优化BOM后的I-V特性结果平均生产值，包括电池功率的优化。

电池互连和组件封装

互连工艺是整个SHJ电池工艺链的瓶颈：用于传统c-Si电池互连的焊接工艺与LTC Ag焊膏不兼容，而后者是因为a-Si / c-Si异质结的温度限制才被用于替代标准烧穿银浆材料的。低温型浆料的体电阻率较高(是高温浆料的2至3倍)和焊接后粘附性也较低。通常，低于1N/mm的力都能使Ag主栅从ITO表面剥离。

为了克服这一限制，已经提出了新的电池互连技术，例如使用导电粘合剂(ECA)粘合带，或者使用嵌入式InSn涂层电线的箔带实现低温粘黏来进行多线互连(Meyer Burger的SmartWire连接技术)—SWCT。熔点约120℃的InSn合金对Ag浆料和ITO层本身具有良好的粘合性;因此，在加热处理之后实现导线和电池表面之间的合金接触。SWCT技术不需要连接带与金属化网格之间的定位非常准确，而这是多线技术的主要挑战之一。在SWCT中将电池初始连接到电线上，不需要将电线精确焊接到焊盘上，并且通常通过含有粘合剂层的箔来完成，这允许使用大量(最多24个)相对较细的直径为200-250μm的电线。

“电池生产的总体改进(更高的FF，导致更低的CTM)和Hevel生产线上的组件封装使得2017年第四季度至2019年第二季度的平均功率从300W增加到318W。”

通过优化SWCT组件材料清单(BOM)—即通过调整层压箔的光学特性和电线的电气特性—Hevel实现了将60片电池组件功率比标准BOM提高9W，并且不增加材料成本(见表1)。

图六：Hevel产线的视觉检查站

电池生产的总体改进(更高的FF，导致更低的CTM)和Hevel生产线上的组件封装使得2017年第四季度至2019年第二季度的平均功率从300W增加到318W。

2019年6月，Hevel开始使用胶合五主栅电池建立了一条新的双玻组件封装线。计划于2019年7月全面启动。新的双玻组件将提升额外的产能，因为它们可以为发电厂提升高达30%的额外组件功率。

Hevel新装配线的另一个优点是采用特殊的陷光带(LCR);它能够扩散反射光，可以使组件效率提高4%(根据生产商数据)。因此，下一代Hevel组件具有更高的效率以及更高的耐用性和稳定性，这是玻璃—玻璃结构带来的结果，同时可以降低组件衰减。

总结

在破纪录项目计划里，Hevel将其子公司研发中心TFTE开发的工艺使其低产能(97MWp)非微晶组件生产线提升为中等产能生产线(260MWp)，并用于生产高效SHJ电池/组件(图5和图6)。在关闭薄膜生产线后不到两年的时间内，平均电池效率达到了22.8%(最高效率超过23.5%)，使大规模平均60片组件功率提升到318W(最大组件功率甚至达到328W)。

致谢

作者希望感谢他们的设备供应商对Hevel生产线设备给予的支持，以及Skolkovo基金会对使用其实验室设备的资助。

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