N型元年的展望——HJT电池

摘  要：为响应国家“十四五”能源规划布局和“碳中和碳达峰”宏伟目标，光伏产业蓬勃发展。在风电、光伏发电平价上网的浪潮下，“降本增效”势在必行，HJT电池技术必将成为这场能源技术革命的弄潮儿。

关键词：HJT电池、光伏

实现“双碳”目标是一场广泛而深刻的变革，“十四五”是推动能源技术革命的关键期。科技决定能源未来，科技创造未来能源，要更好的发挥科技创新在支撑引领能源高质量发展中的重要作用。2021年，我国能源消费结构持续优化，全国非化石能源发电装机首次超过煤电。光伏作为最主要的非化石能源发电形式之一，未来必定发挥更加重要的作用。

早在2019年，国家发改委、能源局综合考量新能源产业规模、技术水平、开发建设成本等相关因素后，为积极推动风电、光伏发电的高质量发展，促进行业摆脱补贴、依赖政策，提升项目的经济性，颁布了推进风电、光伏发电无补贴平价上网的相关要求和支持政策措施。为国家补贴退坡、缓解补贴资金压力创造了有利的条件，也标志着光伏发电进入了成王败寇的商品经济时代。

光伏产业链的核心就是“降本增效”、降低度电成本，技术的不断发展是永恒的追求。例如金刚线切割技术、双面双玻技术、MBB多主栅技术、切半技术、大尺寸硅片技术等都是为此服务的，但是新一代变革性技术主要将来自电池片技术。

2017年以前，光伏电池片主要使用的是铝背场电池。BSF电池受制于硅片背光面的全金属铝膜层结构，致使到达铝背场的红外光线有较多的损失，光电转换效率有着不可弥补的先天缺陷，在实际生产过程中，达到20%左右以后很难从技术层面取得突破，业界不得不转向新型电池片研发。于是PERC电池应运而生——它的全称为“发射极钝化和背面接触电池”，是从BSF电池的结构基础上衍生而来的，利用特殊材料在电池片背面形成钝化层作为背反射器，增加长波光的吸收，同时增大P-N级间的电势差，可以极大的降低电子的复合效率，使得PERC电池的转化效率相较BSF电池有了明显提高，因此PERC电池在极短时间内就取代BSF电池的市场地位，完成了市场几乎垄断性的占有，也是近年来业界公认的电池片技术路线。

可惜的是，与BSF电池面临同样的问题，PERC电池在实验室理想状态下的转换效率极限为24.5%。而2021年PERC电池的最高实际生产的转换效率已经在接近24%，加之不能彻底解决其存在的PID、LID、LeTID等衰减现象，未来提升的空间已存余不多，业内普遍认为其即将完成历史使命，逐渐降低投资份额，产线扩张逐渐步入尾声阶段。自去年底，各大厂商已经逐渐将产能意愿转向新技术路径电池。2021年末的中国光伏行业协会上，就有头部组件企业喊出了“2022年或是N型组件大规模推广的元年”，纷纷认为未来随着在生产成本的降低及良率的提升，N型电池将会是电池技术的主要发展方向之一。

目前各大厂商主推的N型电池大概有这几种：HJT电池、TOPCon电池、IBC电池（ABC电池）、HBC电池等等。但是从《中国光伏产业发展路线图（2021年版）》的报告中，我们可以发现业内对HJT电池表现出的期待是有目共睹的，被认为是继BSF电池和PERC电池后的第三代电池。

HJT电池又称HIJ电池、SHJ电池或者HDJ电池，该类型电池最早是由日本三洋公司成功开发，并将其注册为商标，后续进入该领域的企业为了避免专利纠纷采用了不同的称谓，HJT就是我国的常用称谓，其实都是指的同一种电池。HJT电池，全称为具有本征非晶层的异质结电池，在电池片里同时存在晶体和非晶体级别的硅，非晶硅的出现能更好地实现钝化效果。自2015年三洋公司的HIT专利保护到期，业内技术壁垒解除，业界普遍开始对该项技术进行研究。

那么HJT电池为何能得到如此多的青睐呢？愿意在于它HJT电池结合了晶体硅电池和薄膜电池的优势。

第一，转换效率高，且潜力大。得益于N型硅底衬以及非基硅对基底表面缺陷的双重钝化作用，目前各大廠家的HJT电池的平均转换效率均已突破了24.2%，微晶层、纳米晶层技术已经成为了突破25%的指路明灯，在采用叠层和钙钛矿技术以后，理想情况下，其最高转换效率甚至可以提升至30%以上。如能实现叠加IBC和钙钛矿的大规模应用，极有可能在三到五年内开始就实际体现其价值。

第二，工艺流程大幅精简。HJT电池的工艺流程仅为四步：制绒清洗、非晶硅薄膜沉积、

TCO导电膜沉积、丝网印刷。相较于PERC电池的工艺至少八步，不仅在设备的成本上有更大的降低空间，在良率上也有望得到提升。

第三，光致衰减极低。首先，HJT电池为N型电池，底衬通常采用N型单晶硅，为磷掺杂，不存在硼氧复合导致的LID衰减;其次，其表面沉积的TCO导电膜结构避免了电荷极化现象，避免了PID衰减。根据隆基的数据显示，HJT组件正面曝晒一年后正面功率衰减仅为0.25%，仅为单晶PERC的一半。10年和25年的衰减率分别小于3%和8%，衰减速度远低于PERC组件，有利于延长发电生命周期。

第四，双面对称结构，符合行业双面发电的趋势。HJT电池正反面三层膜和TCO都具有透光性，而且结构高度对称，是天然的双面电池。其双面率最高可达98%，远高于PERC的80%，平均发电量相较单面电池可提升10%以上。

第五，支持硅片薄片化，且不影响硅片的电性能。目前PERC硅片的厚度大约在180μm，HJT硅片可以减到130μm，甚至更薄。硅材料成本在电池总成本中占据着非常高的比重，这样能极大的降低电池的生产成本。再遇到去年那样的硅材料的巨幅上涨，处于行业中游的电池片厂商将获得更高的话语权。

第六，功率温度系数低、稳定性高。首先，HJT电池的单片电压可达750mV，，当温度下降时，电池开路的影响程度相对较小;其次，HJT电池不同薄膜间的串联电阻成分在高温下阻值会降低。其功率温度系数通常为-0.25/℃到0.2%/℃，目前各大厂商公布的PERC电池的功率温度系数根据品牌不一大约在-0.45%/℃至-0.35%/℃之间，在高温环境中依旧能保持较高的发电性能。

随着HJT核心设备技术不断被国内厂商攻破，生产设备已经可以实现全国产化，加上银浆和靶材成本的降低，使被病诟的投资过大的缺点在不断抹平，虽然目前还是远远高于其他电池，但是随着产量规模化，其中的降本空间也足以让人保持期待。老牌厂商纷纷调整布局，投资整线设备;行业新贵也纷纷重注，企图通过新战线完成弯道超车。

时代的发令枪已经高举，HJT电池能否紧跟时代洪流，把握国家能源结构绿色低碳转型的重要时期？我认为是可以的！

参考文献：

[1]国家能源局.《关于积极推进风电、光伏发电无补贴平价上网有关工作的通知》解读[EB].国家能源局，2019-01-10

[2]王世江、江华、王青、孙頔、孙海霞、李嘉彤等. 中国光伏产业发展路线图（2021年版）[R].中国光伏行业协会，2021.

[3]拾安财经. 一文看懂HJT电池！[DB].拾安财经，2021-12-05

[4]飞鲸投研. N型电池量产元年，三条技术路线谁能接棒未来？[DB].东方财富网，2022-03-12

作者简介：

马建，男，1990年11月生，汉族，湖南常德人，本科学历，职称：助理工程师，研究方向：新能源技术。