作為新一代高效光伏電池中的佼佼者，異質結 HJT 電池具備轉換效率高、提效空間大、發(fā)電與抗衰減能力強、工藝流程短等多重優(yōu)勢，正開啟光伏新一輪技術革命。格物致知，過去三年中，中銀證券持續(xù)跟蹤異質結技術，先后發(fā)表十余篇深度分析報告，趕碳號摘編如下。
01、HJT：電池片環(huán)節(jié)的平臺級技術
高轉換效率得益于電池材料和結構
異質結電池與同質結電池的差異：
廣義而言，p-n 結由兩種不同類型的半導體材料組成的太陽能電池，均可稱為異質結太陽能電池，與之相對的是同質結電池，即 p-n 結由同種半導體材料組成。目前實際商業(yè)應用的晶硅太陽能電池基本均為同質結電池(p-n 結由晶體硅材料形成)，而產(chǎn)業(yè)中一般所提到的異質結電池則是指p-n 結由非晶硅和晶體硅兩種材料形成的電池，其中含本征非晶硅薄膜的異質結電池Heterojunction with Intrinsic Thin-Layer，HIT/HJT，下稱“HJT 電池”或“異質結電池”)轉換效率較為優(yōu)秀，受到的關注度相對較高，與大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的距離亦相對更近。
鈍化是提高光伏電池轉換效率的重要途徑：
一般而言，提升光伏電池片光電轉換效率的核心是降低光電轉換過程中的能量損失，主要是光損失與電損失。其中降低電損失的主要方法包括選擇高品質硅片、提高p-n結質量、提高少數(shù)載流子壽命、降低材料體電阻等。在提高少數(shù)載流子壽命這一途徑中，通過改善晶面缺陷來降低襯底硅片表面的復合速率(即鈍化接觸)是光伏電池提效的重要研究和產(chǎn)業(yè)化方向。
常見電池結構大多受鈍化思路影響：
良好的鈍化接觸可以在最大化降低接觸表面的載流子負荷速率 的同時保持電池較好的電學性能，近年來常見的PERC電池(背面 Al2O3/SiN(x SiO2)疊層鈍化)、以及TOPCon電池(SiO2和多晶/微晶硅層鈍化)、異質結電池(氫化本征非晶硅鈍化)結構的產(chǎn)生，均受鈍化接觸思路的影響，而異質結電池結構是其中的佼佼者。
02、HJT的技術特點及可延展性
異質結電池在1997年實現(xiàn)量產(chǎn)：
20 世紀80-90年代，日本Sanyo(目前已被松下收購)首次將本征非晶硅薄膜用于非晶硅/晶體硅異質結光伏電池，在P型非晶硅和N型單晶硅的 p-n 異質結之間插入一 層本征非晶硅薄膜(i-a-Si:H)，有效降低了晶硅/非晶硅異質結表面的復合速率，同時補償了本征非晶硅層自身存在的懸掛鍵缺陷，在硅片表面獲得了令人滿意的鈍化效果，以這一結構為基礎的光伏 電池隨后在 1997 年實現(xiàn)量產(chǎn)，即光伏異質結(HIT/HJT)電池。
HJT異質結電池的基本結構：HJT異質結電池以 N 型單晶硅片為襯底，在經(jīng)過清洗制絨的N型硅片正面依次沉積厚度為5-10nm的本征a-Si:H薄膜和P 型摻雜 a-Si:H薄膜以形成 p-n異質結，在硅片背面依次沉積厚度為5-10nm的本征a-Si:H薄膜和N型摻雜a-Si:H薄膜形成背表面場，在摻雜a-Si:H薄膜的兩側再沉積透明導電氧化物薄膜(TCO)，最后通過絲網(wǎng)印刷或電鍍技術在電池兩側的頂層形成金屬 集電極，其結構具有對稱性。
HJT電池轉換效率已在晶硅光伏電池中位居前列：HJT電池量產(chǎn)之后，日本 Sanyo/松下仍在持續(xù)研究 提高其光電轉換效率，近年來HJT 電池轉換效率已在晶硅光伏電池中位居前列。
生產(chǎn)流程共4步主工藝：從電池結構上看，異質結電池由中心的硅片基底疊加兩側的數(shù)層薄膜組成， 其生產(chǎn)過程的核心即為各層薄膜的沉積，整體而言其工藝流程較短，主工藝僅有 4 步。相對于同屬于N 型電池、但生產(chǎn)工藝需要10-20 步的IBC和TOPCon電池，異質結電池較短的工藝流程在一定程 度上降低了工藝控制的復雜程度和產(chǎn)業(yè)化的難度。
低溫度系數(shù)提高發(fā)電穩(wěn)定性：光伏電池在發(fā)電的過程中由于太陽光的照射和自身電流產(chǎn)生的熱效應， 電池表面溫度會有一定程度的上升。一般情況下當溫度上升時，光伏電池的開路電壓下降、短路電流上升，且電壓降幅一般大于電流升幅，因此溫度上升一般會導致電池轉換效率下降。目前主流的單晶PERC電池的溫度系數(shù)一般在-0.4%/℃(即溫度每升高 1℃，發(fā)電功率相對于基準功率降低 0.4%) 左右，而異質結電池的溫度系數(shù)僅約-0.25%/℃，因此在長時間光照溫度升高的情況下，使用異質結電池的光伏電站發(fā)電量和發(fā)電穩(wěn)定性都更高。
高雙面率提高發(fā)電增益：異質結電池為正反面對稱結構，且背面無金屬背場阻擋光線進入，因此其天然具備雙面發(fā)電能力，且雙面率可超過 90%，可在擴展應用范圍(沙地、雪地、水面等)的同時進一步提升發(fā)電量。
基本無光衰且可薄片化：目前在產(chǎn)的異質結電池基本均為N 型硅片襯底，因此也具備N型硅片相對于目前主流P型硅片的固有優(yōu)勢，如無光致衰減(LID)和可薄片化(異質結結構本身亦對可薄片化 有所貢獻)。N 型硅片摻雜物質為磷，硼含量極低，因此由硼氧對(B-O)導致的光衰(LID)基本可以忽略，可提升電池片使用壽命和長期發(fā)電量。同時，可薄片化意味著同片數(shù)的電池對應更少的硅用量，有助于在硅成本方面形成比較優(yōu)勢。
異質結疊加鈣鈦礦進一步提升效率上限：異質結電池同時比較適合疊加鈣鈦礦成為疊層/多結電池。疊層技術需要用低溫沉積工藝(PVD/CVD 方式)實現(xiàn)短波長吸收(鈣鈦礦)和長波長吸收(HJT)的結合，其所應用的TCO膜層已然在異質結電池中采用，而在HJT單結中損失的藍光可被上層鈣鈦礦收集利用。
HJT 組件將已用于領跑者項目：東方日升成功中標吉林白城光伏(100MW)領跑者獎勵1號項目，為項目提供約25MW異質結組件，意味著HJT技術開始在國內成規(guī)模投入實際應用。
03、轉換效率再創(chuàng)紀錄，降本顯著，經(jīng)濟性拐點已至
HJT 電池全尺寸轉換效率達到 26.5%：
根據(jù)隆基綠能官方信息，近日經(jīng)德國哈梅林太陽能研究所(ISFH)測試，隆基 M6 全尺寸電池光電轉換效率達26.50%，創(chuàng)造了大尺寸單結晶硅光伏電池效率新的世界紀錄。
HJT 電池非硅成本已顯著下降：
銀漿降本是 HJT成本下降的核心抓手。東方日升正致力于把降低銀漿耗量到100mg/片以下，華晟已通過對SMBB 等技術的應用將M6單片銀漿耗量降低至 150mg/片以下。疊加電池轉換效率與產(chǎn)線產(chǎn)量的提升，中銀證券測算，近期HJT電池非硅成本已下降至約0.35-0.4元/W區(qū)間，相比于2021年同期降幅約40%。
后續(xù)降本路徑清晰可行：
展望后續(xù)成本下降路徑，在漿料耗量方面，隨著SMBB的進一步成熟與鋼板印刷的應用，預計2022年底前，HJT電池銀漿耗量有望下降至120-130mg/片;在銀耗量方面，銀銅混合漿料預計年內逐步開始批量應用，預計有望將銀耗降至100mg/片以下;此外隨著漿料國產(chǎn)化的推進，低溫漿料與高溫漿料之間的價格差亦有望縮進。
整體而言， 中銀證券測算，HJT電池非硅成本有望在2022年底降低至約0.3 元/W，后續(xù)有望進一步降低至0.25元/W。
薄片化有望降低硅成本：
在硅成本方面，由于基底N型硅片具備更高的減薄潛力，且HJT的電池結構對薄硅片的兼容能力較強，硅片薄片化有望為HJT電池提供進一步的降本空間。目前，部分國產(chǎn)HJT電池片廠商已開始將120-140μm厚度的硅片投入量產(chǎn)，在當前硅料價格下預計可降低硅成本0.04 元/W。
組件端成本差距有望進一步縮小，經(jīng)濟性拐點臨近：
據(jù)中銀證券測算，HJT電池轉換效率每提升1%，在不同應用場景下可增加組件溢價空間0.05-0.15元/W不等，且對組件整體功率的提升亦可攤薄組件環(huán)節(jié)的單位 制造成本。結合電池非硅成本、硅成本以及效率提升對組件端成本降低 的促進，中銀證券預計，HJT組件端整體成本有望在2022年底至2023H1貼近PERC組件，從而降低應用HJT 組件的光伏電站的平準化度電成本，進一步擴大終端電站業(yè)主的接受面，并逐步進入大規(guī)模替代周期。
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