解读丨揭秘异质结太阳能电池
责任编辑:Lillian 作者:贺利氏可再生能源 2017/9/15 17:20:56 浏览:4912 技术

HJT是Heterojunction的缩写,意为异质结。

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

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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。

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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 

(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。

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 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。

结语

包括贺利氏的合作方梅耶博格,美国光伏安装商SolarCity,国内如协鑫集成等厂家都在进行HJT电池的量产准备。 为此,贺利氏推出了为HJT度身定制的SOL560和SOL570系列低温银浆, 全力支持这些技术供应商从提高效率和降低成本两方面开发了一系列的新型工艺, 从而一步步的推进HJT高效电池的大规模产业化。我们相信在不久的将来,HJT电池技术因其高效、高可靠性及相对简单的低温工艺制程等特点,有望成为市场的主流。


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