在全球能源轉型和“雙碳”目標的推動下,光伏產業作為清潔能源的核心支柱之一,持續保持著強勁的發展勢頭。其中,光伏電池技術的迭代與創新,是驅動整個行業降本增效、實現可持續發展的關鍵引擎。在眾多技術路線中,異質結(Heterojunction with Intrinsic Thin-layer, 簡稱HIT或HJT)電池以其高效率、高雙面率、低溫度系數和簡化的工藝步驟等突出優勢,正成為引領下一代光伏技術發展的明星,并帶動整個行業步入新一輪高速發展期。
一、光伏電池技術發展現狀與競爭格局
當前,光伏電池技術已形成以PERC(鈍化發射極和背面接觸)為主流,TOPCon(隧穿氧化層鈍化接觸)快速擴張,HIT作為未來高潛力方向并行的競爭格局。PERC技術憑借其成熟的工藝和較高的性價比,在過去幾年占據了市場主導地位。其效率提升已逐漸接近理論極限(約24.5%),行業尋求更高效率技術突破的需求日益迫切。TOPCon技術作為PERC的升級路線,與現有產線兼容性較好,效率潛力更高(理論極限超28%),正處于大規模產業化爬坡階段。而HIT技術,作為一種結合了晶體硅與非晶硅薄膜優勢的獨特結構,自誕生之初便以更高的理論效率上限(超29%)、更優異的發電性能和更大的技術提升空間,被視為最具顛覆性的下一代電池技術之一。
二、HIT技術革新:核心優勢與突破方向
HIT技術的核心革新在于其獨特的電池結構:在N型晶體硅片的兩面,分別沉積本征非晶硅薄膜和摻雜的非晶硅薄膜,形成對稱的異質結結構。這一結構帶來了多重優勢:
- 超高轉換效率:目前量產平均效率已普遍突破25%,研發效率屢創新高,為組件功率提升提供了堅實基礎。
- 卓越的發電性能:具有極低的溫度系數(-0.25%/°C左右),在高溫環境下發電損失遠低于其他技術;雙面率可高達95%,能有效利用背面散射光,顯著提升系統發電量。
- 工藝流程簡化:主要工藝步驟僅包括清洗制絨、非晶硅薄膜沉積(PECVD)、透明導電膜(TCO)沉積和絲網印刷四大步驟,理論上更易于實現生產自動化與良率控制。
- 高穩定性與衰減率低:N型硅片本身無光致衰減(LID),結合HIT結構,組件全生命周期發電量更穩定。
當前,HIT技術產業化的主要攻關方向集中在降本與增效兩大維度:
- 降本關鍵:降低硅片(特別是N型硅片)成本、降低低溫銀漿耗量(如通過銀包銅技術、電鍍銅技術等)、提升核心設備(如PECVD、PVD)的國產化率與產能。
- 增效路徑:通過優化非晶硅/晶體硅界面鈍化、開發微晶化硅層、結合鈣鈦礦技術形成疊層電池等,持續推高電池轉換效率極限。
三、技術革新驅動行業高速發展
HIT技術的不斷成熟與產業化突破,正在從多個層面強力驅動光伏行業的高速、高質量發展:
- 引領技術迭代浪潮:HIT作為明確的高效技術方向,吸引了大量資本和研發資源投入,加速了整個行業從P型向N型技術的轉型步伐,推動了產業鏈上下游協同創新。
- 催生新設備與材料市場:HIT特定的生產工藝催生了對新型薄膜沉積設備、靶材、低溫銀漿、特種焊帶等供應鏈的強勁需求,為相關設備及材料企業開辟了全新的增長賽道。
- 提升終端經濟性:盡管當前HIT組件初始投資略高,但其更高的單位面積功率和更優的發電性能,能夠有效降低光伏系統的度電成本(LCOE),特別是在高溫度、高反射地面等應用場景中優勢明顯,增強了光伏發電的競爭力。
- 拓展應用場景:高效率、高雙面率、外觀均勻等特點,使HIT組件更適用于對效率和美觀有更高要求的分布式屋頂、建筑光伏一體化(BIPV)等高端市場。
四、挑戰與展望
盡管前景廣闊,HIT技術的大規模普及仍面臨挑戰。最主要的瓶頸在于生產成本仍需進一步降低,以縮小與PERC和TOPCon的成本差距。這需要產業鏈在硅片減薄、銀漿替代、設備投資和產能規模效應上取得更大突破。
隨著研發投入的持續加大、工藝的不斷優化和供應鏈的日益完善,HIT技術的成本下降曲線將愈發陡峭。疊層電池技術(如HIT與鈣鈦礦結合)有望將實驗室效率推向30%以上,打開全新的效率天花板。可以預見,以HIT為代表的先進電池技術,將繼續作為核心驅動力,推動全球光伏產業向著更高效率、更低成本、更廣應用的方向高速邁進,為全球綠色能源革命貢獻關鍵力量。
(注:文中“圖 北京軟件技術開發”與核心主題關聯較弱,在本文中未作具體闡述。光伏行業的高速發展,同樣離不開數字化、智能化軟件技術在設備控制、生產管理、電站運維及能源管理等方面的支撐,這構成了產業發展的另一重要維度。)