2020年我國光伏行業HJT異質結電池工藝設備市場產業投資研究報告（41頁）.docx

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1、2020 年深度行業分析研究報告目錄1、 光伏行業投資的“矛盾點”技術、補貼41.1、 技術迭代、補貼變化引導光伏投資周期41.2、 平價時代漸進，HJT 有望引領技術變革91.3、 HJT 更高效、工藝簡化、穩定性更強112、 非晶硅鍍膜和 TCO 膜沉積是 HJT 工藝關鍵環節162.1、 HJT 電池四大重點工藝設備介紹162.2、 制絨、清洗設備RCA/O3172.3、 非晶硅膜沉積設備PECVD192.4、 TCO 薄膜沉積PVD/RPD212.5、 電極金屬化絲網印刷/電鍍銅243、 HJT 投資收益較佳，國產化、規?；苿咏当?83.1、 相較于 PERC，HJT 具有約 6%的

2、發電增益283.2、 HJT 未來 5 年設備降本或 45%、材料降本或 30%303.3、 HJT 設備、產品均具 50%增速高成長市場特點334、 投資建議：設備及產品類公司受益于技術迭代344.1、 設備類公司：重視國產化和規?；瘍蓚€過程344.2、 產品類公司：受益于 HJT 市占率提升和產品降本385、 附錄415.1、 國際 HJT 設備類公司一覽415.2、 國際 HJT 產品類公司一覽431、光伏行業投資的“矛盾點”技術、補貼1.1、技術迭代、補貼變化引導光伏投資周期光伏產業是我國具有國際競爭力的產業之一；截至 2018 年底，國內硅料、 硅片、電池片及組件產量/產能市場占全球

3、份額分別為 74.0%、93.1%、73.7%、 72.8%（數據來源 CPIA，其中電池片為產能占比，其余為產量占比）?！?31 政策”以來，光伏行業迎來發展陣痛，裝機增速下滑，產業鏈價格劇烈下跌。 在面對 2020 年底實現平價的上網目標，各家企業在提效和降本方面持續努 力?；仡櫄v史，我們結合資本市場特點及光伏板塊行情走勢，我們可以將光 伏產業分為：技術變革帶來的大周期和補貼變化所致的供需錯配小周期。（一）提效與降本是技術周期產業生存的決定性因素。（1）單晶趨勢已確立無疑：單晶與多晶之爭由來已久，這一競爭在近期隨 著多晶光伏產品價格的大幅下降、企業虧損逐漸進入尾聲。長期以來，尤其 是光伏行

4、業興起之時，多晶憑借擴產快、成本低、對硅料要求低的優勢，市 場占有率優勢明顯；但后來隨著單晶技術的完善使得該產業鏈成本具有更強 的競爭力：金剛線切割技術引領單晶硅片產業革命：金剛線單晶線耗低、 時間快、出片量提升，這不僅使單晶硅片長晶環節攤銷成本降低、未來也有 助于薄片化；拉棒環節則由 Cz 逐步向 RCz 過渡，經過多次裝料拉晶與高 拉速，提升了單爐投料量和拉晶效率，進而降低成本。圖 1：光伏大周期技術推動產業進步：多晶單晶之爭復盤3000%2500%2000%1500%1000%500%0%2005-2015年“擁硅為王、多晶主導”時代擴產快、成本低、對硅料要求低2015年后開始進入單晶時

5、代 以金剛線、PERC技術為標志硅料：2018年產能轉西部降本，高品質硅國產化拉棒：2015年CZ轉RCZ，2018年CCZ初步產業化，2019年CCZ大規模生產 切片：2015年砂漿轉金剛線，2018年細線化，2019年細線化、薄片化電池：2015年單晶電池、單晶PERC興起，2018年雙面PERC、SE量產，2019年TOPCon初步量產，2020年HJT興起組件：2018年雙玻、半片、疊瓦、MBB技術；2019年雙玻、疊瓦量產-500% 資料來源：Wind，隆基股份協鑫新能源注：圖中為隆基股份和協鑫新能源相對其上市之日起（隆基股份為 2012.4.11，協鑫新能源為 2009.1.2）漲

6、跌幅數據（2）高效電池技術尤其是 PERC 的興起掀起提效革命：在目前所有高效的 電池片技術中，PERC 是投資成本最低、產線兼容率最高、效率提升最明顯 的技術之一。PERC 是在常規電池背面采用活性鈍化層取代鋁背場，PERC 電池大面積、可量產效率持續攀升；同時，單晶 PERC 電池新建產線產品效率普遍達到 22.5%；2017 年 PERC 更是成為“領跑者”的主力軍，兩者相 得益彰；隨后在基本不增加成本的基礎上，PERC 可實現雙面發電，2018 年亦成為行業熱點；而后鈍化技術（如 TopCon）的使用也進一步提升了效 率。圖 2：單、多晶 PERC 電池的效率最高記錄圖 3：5 年來不

7、斷提升的單晶 PERC 效率最高記錄25.0%24.0%23.0%22.0%22.13%21.70%23.45%22.78%22.61%23.95% 24.06%23.60%23.26%22.04 22.71%23.95% 24.06%23.26% 23.45%23.60%22.61% 22.71% 22.78%22.13%21.70%21.40%24.5%24.0%23.5%23.0%22.5%22.0%21.5%21.0%20.0%19.0%18.0%21.00%21.40%20.30%19.50%18.70%20.76%21.25%21.63%21.0%20.5%20.0%19.5%17

8、.0%2010/11 2011/12 2013/1 2014/2 2015/3 2016/5 2017/6 2018/7單晶 多晶資料來源：TaiyangNews資料來源：TaiyangNews當前市場主流的 PERC/PERL/PERT 都屬于背鈍化系列。背鈍化結構的共有 特點是在傳統鋁背場的基礎上增加了鈍化層，更好地降低電子在背表面復合， 從而提高了電池轉換效率；而 PERL/PERT 采用 N 型硅片為襯底。（3）N 型硅片或是未來發展方向，以 N 型硅片為襯底制造的電池減少光學 損失和電學損失。這是因為磷摻雜形成的 N 型硅片對硅中的金屬雜質不敏感， 少子壽命超過 1s。在這種基礎效用

9、下，再進行電池技術的疊加，有助于進 一步提升產品效率，而 HJT 也是采用 N 型硅片的一種技術，也具備該基礎 優勢。表 1：各高效光伏電池的關鍵特性電池技術關鍵工藝主流硅片鈍化金屬化額外步驟硅片的 側位電介質應用方法PERC 鈍化發射極背 場點接觸電池背表面鈍化技術代替鋁背表 面場單晶/多晶前氮化硅PECVD背表面場鋁漿， 背電極銀漿，正 面低溫銀漿激光接觸開孔，背 面拋光單晶/多晶背氧化鋁/氮化硅（覆蓋層）PECVD、 ALD/PECVD單晶氮氧化硅/氮化 硅（覆蓋層）PECVDPERT 鈍化發射極背 面全擴散電池前后表面都進行全擴散和表 面鈍化N 型前氧化鋁，氧化 硅，硼硅玻璃/ 氮化硅

10、（覆蓋 層）PECVD，ALD，擴散/PECVD，熱 氧化，濕化學 法正反面均使用 銀漿，其中正面 是鋁摻雜的銀 漿硼擴散，前表面鈍 化，基于濕化學法 的清洗步驟背氮化硅PECVDPERL 鈍化發射背面 局域擴散電池前后表面都進行鈍化，其中 背表面在金屬接觸區域是局 域擴散的N 型前氧化鋁，氧化 硅，硼硅玻璃/ 氮化硅（覆蓋 層）PECVD，ALD，擴散/PECVD，熱 氧化，濕化學正反面均使用 銀漿，其中正面 是鋁摻雜的銀 漿硼擴散，前表面鈍 化，激光局域摻 雜，基于濕化學法 的清洗步驟法背氮化硅PECVD鈍化接觸生長的超薄氧化鋁能使載流 子隧道通過，多晶硅的沉積 和摻雜N 型前氧化鋁，氧化

11、 硅，硼硅玻璃/ 氮化硅（覆蓋 層）ECVD，ALD，擴散/PECVD，熱 氧化，濕化學 法前表面鋁摻雜 的銀漿，特殊的 背接觸銀漿，所 有電極能承受 低溫燒結工藝硼擴散，前表面鈍 化，基于濕化學法 的清洗步驟背氮化硅（?。?熱生長，化學法，沉積多晶硅*LPCVD，PECVD， APCVD， PEALD， PVDHJT（heterojunction） 異質結在摻雜的晶硅襯底（N 或 P型，前者廣泛使用）和具有 相反電導率的非晶硅層（分 別是 P 或 N 型）之間形成異 質結N 型前/背非晶硅PECVD需要低溫固化 漿料，電鍍也是 一種潛在的替 代方法特殊的濕化學清 洗工藝，透明導電 氧化物的沉

12、積IBC 插指式背接觸背表面交替進行 n+和 p+摻 雜N 型前氧化鋁，氮化硅，硼硅玻璃、 氮化硅PECVD正負電極均位 于背表面掩膜和清洗工藝資料來源：TaiyangNewsHJT（Heterojunction，異質結）作為未來高效光伏產品，是面向國際光伏 中高端市場企業；國內涉及能源轉型、欲彎道超車企業比較好的選擇。技術 革新從來不會停止，雖然 PERC 疊加電池和組件技術可以使量產效率接近或 超過 23%，但似乎已經逐漸接近瓶頸。目前，很多公司開始著手布局下一代 HJT 太陽能電池，除了其較強穩定性強外，憑借約 24%的起步轉化率、較簡 單的工藝，具有較好的投資收益，有望在未來贏得一定市

13、場份額，在商業化 初期，HJT 在資本市場作為一個重要的題材，也開啟了相應的行情。（二）補貼變化、并網政策導致裝機預期波動；光伏產業鏈盈利微笑曲線反 作用于供需?？稍偕茉椿鸬膶嵭袠O大的推動了光伏、風電等新能源發電行業的蓬勃發 展，但是面對快速提升的補貼需求、以及新時期面臨的經濟和財政困難，疊 加新能源技術進步所致的快速降本。補貼逐步退坡，且要求在 2020 年底后， 實現平價上網。圖 4：我國光伏、風電、生物質裝機容量增速發展情況（截至 2018 年）400%350%300%風電裝機容量增速 光伏裝機容量增速 生物質裝機容量增速風力發電廠并網運行管理規定（實行）2009-2012年固定各類

14、可再 生能源標桿上網電價固定標桿上網電價補貼（垃圾發電） 固定標桿上網電價補貼固定標桿上網電價補貼（生物質）250%200%乘風計劃+雙加工程光明工程固定標桿上網電價補貼 特許權項目招標啟動促進光伏產業健康發展的若干意見 補貼電價下調引發搶裝150%100%生物質電價每千瓦時補貼0.25元特許權項目招標啟動臨時電價補貼0.1元/千瓦時補貼電價下調引發搶裝50%0%-50%可再生能源法實施 開始征收可再生能源電價附加可再生能源基金正式成立1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

15、2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018資料來源：Wind，IRENA，注：生物質裝機數據來自 IRENA，2013 年后的數據和我國能源局的統計有一定偏差，但趨勢相似退坡政策一般慢于技術進步降本，且政策發布到執行也留出準備或過渡時間； 這些共同導致了搶裝、需求和市場預期的不斷調整。月度裝機數據基本反映 兩個事實，年中的搶裝和退坡規定時間點高度相關，年底的搶裝與年終搶工 程及并網壓力緩解相關。2016 年，光伏標桿電價在 6 月 30 日下調，前幾個月出現搶裝潮，6 月單月 裝機近 10GW，7 月之后下降，這導致階段性產業鏈價格先上漲

16、后下跌；由 于 2016 年的政策執行實際是在 2015 年底發布的，市場對此一般會提前準 備及反應；2017 年，光伏標桿電價同理在 6 月 30 日下調，6 月單月裝機近 12GW，但 7 月裝機 11.3GW 裝機也超預期，是由于“領跑者計劃”固定電 價并網截止日期為 9 月 30 日等原因。2018 年 5 月 31 日，國家發展改革委、財政部、國家能源局發布了關于2018 年光伏發電有關事項的通知，政策預備期較短，進而給產業及資本 市場極少的準備時間，引發了光伏產業鏈劇烈下跌。而值得欣喜的是經過多 年的發展，我國的光伏產業已經在世界范圍內具有重要的地位，所以歐洲市 場，MIP 解禁后

17、，歐洲光伏行業發展的最大的不利因素貿易摩擦已經消 除，在低價、高效的光伏系統帶動的高投資回報率的趨勢，我國的光伏設備 商充分受益，在一定程度上抵消了國內光伏補貼退坡的影響，市場預期也逐 漸修復。圖 5：光伏小周期預期與實際供需錯配行情復盤第一次下調：第二次下調：第三次下調：第四次下調：第五次下調：第六次下調：第七次下調： 時間：20110724 時限：20111231 時間：20130826 時限：20131231時間：20151222 時限：20160630 時間：20161226 時限：20170630 時間：20171219 時間：20180531 時間：20190428 時限：2018

18、0630 時限：20180531 時限：201906301.41.210.80.60.40.2014001200100080060040020008000 搶裝：2011年底 搶裝：2013年底 搶裝：2016年6月 搶裝：2017年6月 搶裝：2018年6月 無法搶裝 搶裝：2019年6月標桿電價（I類） 單位：元/度單月裝機單位：萬千瓦600040002000受“531”政策影響太陽能 指數(中 信)11/0111/0411/0711/1012/0112/0412/0712/1013/0113/0413/0713/1014/0114/0414/0714/1015/0115/0415/071

19、5/1016/0116/0416/0716/1017/0117/0417/0717/1018/0118/0418/0718/1019/0119/0419/0719/100資料來源：中電聯，Wind，整理在國內新政策下，2019 年實際是較為糾結的一年，政策遲遲未明確整體的 裝機和補貼目標，雖然年初市場對 2019 年新增裝機 40-45GW 持樂觀態度， 但直到 4 月、5 月及 7 月相關政策才逐漸明確，而后資本市場迎來一定熱度， 但又被 10 月份，能源局公布前三季度裝機 15.99GW，低于預期所影響。明 確原因后，隨著年底搶裝和并網效應，以及對 2020 年政策出臺時間的相對 樂觀，光

20、伏產業鏈又領來一波預期修復。圖 6：光伏產業鏈各環節產品銷售毛利率“微笑曲線”50%40%30%20%10%-10%-20%硅料硅片電池片組件單晶PERC普通多晶資料來源：Solarzoom；20191231 數據0%另一方面，光伏產業鏈盈利“微笑曲線”既體現了技術迭代的效果，又反映 了短期供需不匹配的情況；與此同時，光伏產業鏈盈利微笑曲線反作用于供 需。單晶硅片的擴產 2019 年后整體產能疊加擴產計劃約 190GW，也將帶來 產業鏈進一步降本和格局的變化。1.2、平價時代漸進，HJT 有望引領技術變革HJT 具有優異的光吸收性能、非晶硅薄膜的鈍化性能。HJT 電池是基于硅片 的太陽能電池技

21、術和薄膜光伏技術的融合，且兼具兩者優點，也更偏向于半 導體技術，其原理在于：通過插入一個更寬的帶隙層進行鈍化使電子與基礎 區域分離，進而獲得更高的開路電壓。HJT 電池將晶體的結構特點：將硅片放在兩側沉積的本征相對摻雜的非晶硅 層之間，在電池頂部設計透明導電的 TCO 薄膜。N 型 CZ 硅片經過清洗制 絨后，表面依次沉積本征富氫非晶硅薄膜、P 型非晶硅薄膜，從而形成 p-n 異質結，然后在背面依次沉積本征富氫非晶硅薄膜，以及 N 型重摻雜的非晶 硅膜，形成背表面場。在兩面的外側再沉積上透明導電氧化物薄膜 TCO，最 后通過絲網印刷技術在兩側頂層形成金屬電極（柵線），這樣就構成了擁有 兩面對稱

22、結構的 HJT 電池。（1）HJT 的非晶硅層可以有效降低表面懸掛鍵的密度，從而達到良好的界 面鈍化作用。標準晶體硅太陽能電池是同質結電池，也就是 p-n 結在同種半 導體材料上形成，而 HJT 電池的 p-n 結則采用不同的半導體材料形成。HJT 電池的 p-n 結形成于摻雜的晶體硅和導電性相反的非晶體硅材料之間。（2）TCO 薄膜的作用在于實現導電、減少反射、同時保護非晶硅薄膜等。 該步驟主要通過物理氣相沉積（PVD）技術的方法來完成。圖 7：N 型硅片襯底的 HJT 電池結構示意圖圖 8：HJT 電池的電流-電壓 J-V 曲線資料來源：Future directions for high

23、er-efficiency HIT solar cellsusing a Thin Silicon Wafer，Satoshi Tohoda 等資料來源：Future directions for higher-efficiency HIT solar cellsusing a Thin Silicon Wafer，Satoshi Tohoda 等圖 9：HJT 電池發展歷程我們把 HJT 的發展歷程分為四個階段：（1）1974-1996 年是起始階段：Walter Fuhs 首先提出了非晶硅和晶硅材料 結合的 HJT 結構，三洋為了改善非晶硅與晶體硅結合所造成的界面缺陷，在 摻雜的非晶硅層和

24、晶硅層表面引入本征非晶硅層，也就是 HIT（HIT 與 HJT 在含以上并無顯著區別，前者為三洋申請的專利名稱）；（2）1997-2009 年是初步發展階段：各個公司、實驗室開始不斷開始技術 研發，提升 HJT 電池效率；（3）2010-2017 年是工業生產階段：2010 年，HIT 專利保護期結束，各個 光伏、薄膜技術、設備類公司開始進入該領域進行研究、積累；行業迎來新 的發展階段。在這個過程中松下連續創造 24.7%、25.6%的轉化效率記錄（均 為 5 英寸，后者結合 IBC 技術），最新的記錄則是 Kaneka 公司創造的 26.6%；（4）2017 年后：經過多年積累，多家公司開始

25、投入試生產線，HJT 進入百 MW 級時代；2019-2020 年，三峽資本、國家電投、山煤國際、愛康科技等 均開始或計劃布局 GW 級 HJT 生產線，行業正在進入商業化推廣階段。起始階段Walther Fuhs首次提出非晶硅與晶硅材料結合的HJT結構 1974Yoshihiro Hamakawa制成首塊HJT電池并獲取專利，但 界面態密度相對較高，故Voc和FF較低1985三洋首次將本征非晶硅插入硅片和摻雜的非晶硅層之間， 取得實質性突破并申請專利1989三洋用非晶硅薄膜代替本征非晶硅，將HJT電池效率提 高至15%1990三洋申請將晶體襯底夾在本征和反向摻雜的非晶硅薄膜 之間的結構專利，

26、這就是HIT電池結構的原型1996初步發展階段HIT被三洋公司注冊商標，三三洋開始以HIT為品牌提1997 供HJT光伏組件，硅片尺寸規格5英寸，電池效率16.4%，組件效率14.4%2005松下啟動在匈牙利的HIT電池工廠 PV-Lab of IMT（瑞士）發布由實驗室主任Ballif指導的 2006HJT課題論文工業生產階段2008梅耶博格在瑞士Neuchatel建立HJT技術研發中心2009法國CEA/INES成立HJT的Lab-Fab松下（收購三洋）的HJT專利保護結束，其失去獨家專 利保護后迎來新的發展機遇和階段2010松下的HJT電池創造效率為24.7%的世界紀錄 ，硅片尺 寸仍保

27、持原有的5英寸2013松下采用將HJT電池與背接觸技術結合（BC-HJT），創 造了效率為25.6%的世界紀錄，硅片尺寸仍為5英寸2014日本Kaneka公司跟隨BC-HJT（異質結背接觸電池）的 路徑創造了兩項電池效率世界紀錄，最近一次是26.6%2016商業化階段 多家公司開始關注HJT電池并將其投入試生產線。當時 2017 晉能公司試生產線規模最大，達100MW首批企業進入100MW規模量產階段：鈞石的HJT電池/組件生產線超過600MW；ENEL在意大利建設了超過 2018200MW的生產線；梅耶博格收到了某家非中國公司的 訂單，以建成600MW的HJT電池和SWCT（智能網柵連接技術

28、）組件生產線資料來源：TaiyangNews2025 TaiyangNews預計2025年徹底實現商業化1.3、HJT 更高效、工藝簡化、穩定性更強HJT 電池具有開路電壓高、溫度系數低、結構對稱、能耗低、雙面發電、不 存在光致衰減（LID）和電位誘發衰減（PID）效應的光照穩定性強等優勢， 從而使得 HJT 電池具有更強的發電能力。HJT 電池綜合了晶體硅電池和薄膜 電池的特點，性能優異，但由于其對于工藝要求嚴格，前期投資成本高，需 要盡可能提高電池轉換效率。圖 10：梅耶博格異質結電池n型晶體硅片可實現最晶硅膜層可最大程度減 佳光吸收少復合損失非晶硅膜層可實現出色的鈍化性能無PID或LID

29、效應卓越的弱光感應實現高效的雙面因子：92% 出色的溫度系數：-0.25K資料來源：梅耶博格表 2：HJT 和 PERC 技術對比項目HJT 異質結PERC技術路徑通過本征非晶硅薄膜改善摻雜非晶硅與單晶硅異質界面的鈍化性，使得 電池獲得更大的開路電壓，提高轉換 效率利用特殊材料在電池片背面形成鈍化層作為背反射器，增加長波光的吸收，同 時增大 P-N 極間的電勢差，從而提高發 電效率轉換效率量產效率超過 24%量產效率超過 22.2%低功率衰減無 PID/LID 效應首年功率衰減 1.5%首年功率衰減 2.5%高溫性能功率溫度系數-0.25%/C功率溫度系數-0.37%/C雙面發電天然雙面，可增

30、加 12%-20%的發電量常規為單面特殊工藝可制雙面發電， 可增加 8%-12%的發電量工藝流程低溫工藝工藝流程簡化，5 個步驟高溫工藝工藝流程較長生產兼容性與傳統 BSF 的產線不兼容，核心設備需重新購買。硅片成本與 PERC相差不大，但是 N 型與傳統 BSF 產線兼容能力好，可直接在 常規 BSF 電池產線上升級資料來源：鈞石能源HJT 電池有以下特點：（1）效率更高：高開路電壓、溫度特性優異。圖 11：約為 100cm2 的 HJT 太陽電池的轉換效率圖 12：HJT 電池有著更好的溫度特性23%22%21%20%19%18%17%16%15%14%HJT太陽電池 研究階段190W其他

31、公司（多結晶）世界最高效率21.8%200W（世界最高）HJT太陽電池 批量生產階段1.21.1規一轉換效率10.90.80.7 新工藝HJT電池原來的HJT電池 原來構造的結晶電池020406080溫度/資料來源：高性能 HIT 太陽電池的特性及其應用前景，中島武等資料來源：高性能 HIT 太陽電池的特性及其應用前景，中島武等（2）工藝簡化：結構對稱帶來工藝步驟的減少，低溫工藝節約能源，同時 為薄型硅片襯底的應用打下基礎。圖 13：不同電池制造工藝對比單晶P型清洗正面擴BSF硅片制絨磷制結刻蝕/去PSG正面沉積 減反膜背面印刷 鋁膜正面印刷 銀柵線高溫燒結21%單晶P型清洗正面擴PERC硅片

32、制絨磷制結刻蝕/去PSG背面沉積鈍化膜正面背面背面沉積刻劃印刷減反膜接觸區鋁膜正面印刷銀柵線高溫燒結21.5%雙面P型清洗正面擴PERC硅片制絨磷制結刻蝕/去PSG背面沉積鈍化膜正面背面背面沉積刻劃印刷減反膜接觸區鋁柵線正面印刷銀柵線高溫燒結21.5%PERCP型清洗正面擴+SE硅片制絨磷制結正面激光摻雜刻蝕/去PSG背面沉積鈍化膜正面背面背面沉積刻劃印刷減反膜接觸區鋁柵線正面印刷銀柵線高溫燒結22-23%效率N-PERTN型清洗硅片制絨正面擴去背面去磷制結BSG離子PSG/注入退火雙面雙面背面正面沉積沉積印刷印刷高溫21.5%鈍化膜減反膜銀電極銀電極燒結N-N型清洗正面擴正面背面TopCon

33、硅片制絨磷制結激光刻蝕摻雜背面背面背面氧化硅 多晶硅離子退火注入正面雙面背面正面鈍化膜沉積印刷印刷燒結 22.5% 減反膜銀電極銀電極N-HJTN型清洗硅片制絨非晶硅薄膜導電膜沉積沉積背面正面燒結印刷印刷不超23- 銀電極銀電極25024%資料來源：捷造光電（3）穩定性強：較好的光照穩定性，從而不存在光致衰減問題；正反面都 可實現光照發電。圖 14：松下的 HJT 系統 24 年幾乎無衰減圖 15：雙玻 PERC 和雙玻 HJT 年均發電量+19.85%Y公司單玻245鈞石雙玻310發電能力（kwh/kw)983.471178.731200發電能力（kwh/kw)114010801020960

34、資料來源：松下宣傳冊資料來源：鈞石能源 同時，其各項指標未來仍有進一步提升空間：有效提升開路電壓有助于提升電池轉換效率。國際上被認可的 HJT 電池研究 單位有 NREL、CEA-INES、EPF、HZB、Sharp、Roth&Rau、LG 等。目 前轉換效率突破 24%的有 Kaneka、Panasonic（松下）和 Sharp（夏普）， 開路電壓超過 740mV 的只有 Kaneka 和 Panasonic。目前制約 HJT 太陽能 電池的關鍵因素是開路電壓。圖 16：HJT 轉換效率各項指標均在穩步提升圖 17：提高 HJT 轉換效率的各項方法0.8439.60.8239.40.80.7

35、839.20.76390.7438.80.720.738.6200920112013資料來源：24.7% Record Efficiency HIT Solar Cell on ThinSilicon Wafer，Mikio Taguchi 等資料來源：24.7% Record Efficiency HIT Solar Cell on ThinSilicon Wafer，Mikio Taguchi 等VocF.F.Jsc(右軸）0.6838.4適度降低 a-Si 厚度，TCO 載流子濃度有助于提高電池短路電流密度。HJT 電池結構中 a-Si 薄膜和 TCO 薄膜必不可少，但 a-Si 薄膜缺

36、陷態密度高導致 光生載流子復合幾率高，降低利用率；此外 TCO 薄膜吸收紅外光子，釋放 熱量，影響太陽能電池長波響應。適度降低 a-Si 厚度可提高電池短路電流密 度，且不影響電池開路電壓和填充因子。適度降低 TCO 薄膜載流子濃度可 改善電池長波響應，提高電池短路電流密度，且不影響電池填充因子。提高 電池光譜響應是有效提高電池轉換效率的難點和重點。 此外，HJT 電池亦可以與其他高效技術及材料結合：（1）HJT 與 IBC 結合IBC（指交叉背接觸）電池是指正負金屬電極呈叉指狀方式排列在電池背光 面的一種背結背接觸的太陽電池結構，它的 p-n 結位于電池背面，電流屬于 二維傳輸模型。（1）電

37、池正面無柵線遮擋，可消除金屬電極的遮光電流損 失，短路電流可提高 7%左右；（2）可適當加寬柵線比例，從而降低串聯電 阻，提高填充因子；（3）可對表面鈍化及表面陷光結構進行最優化的設計， 可得到較低的前表面復合速率和表面反射，從而提高開路電壓和短路電流。盡管 HJT 太陽電池可以獲得較高的轉換效率，但是 HJT 電池的雙面結構仍 然受限于前表面的光吸收和反射，進而影響短路電流密度。而 IBC 工藝使 p-n 結和金屬接觸都放在電池背面，能夠更好優化鈍化性能和光學性能。圖 18：HJT 與 IBC 技術結合太陽電池的發展歷程(a)Lu等，11.8%(b)Sharp公司25.1%(c)松下公司25

38、.6%(d)Kaneka公司26.6%（最早報道2007）（3.72 cm2，2014）（143.7 cm2，2014）（180.4 cm2，2017）資料來源：李正平等：硅基異質結太陽電池新進展目前，HJT 與 IBC 已經有了結合的趨勢，在電池背面形成叉指式分布的 a-Si:H(n) 層和 a-Si:H(p) 層，并用絲網印刷或電鍍工藝制備正負電極。 Kaneka 公司研發的 IBC-HJT 電池，打破單結晶硅電池世界紀錄，效率達 26.6%。（2）HJT 與鈣鈦礦結合鈣鈦礦/HJT 兩端疊層可以更好的提升理論極限效率，目前已成為該領域中最 熱門的研究課題。鈣鈦礦憑借其高吸收系數、陡峭的吸

39、收邊及可調帶隙范圍 寬（1.5-2.3 eV），成為理想的光電材料。常規鈣鈦礦電池厚度小于 1 m， 對于長波可認為不吸收，進而有效地實現均勻分光。英國 Oxford PV 公司宣布研發出效率高達 28% 的鈣鈦礦/HJT 電池，面積 為 1 cm2。李正平等的研究結果表明（硅基異質結太陽電池新進展）， 該太陽電池的效率是可能超過單結晶體硅電池的效率 29.5%極限。目前只是 在研的電池普尺寸遍較?。? cm2 左右）。因此，大面積鈣鈦礦/HJT 疊層電 池有待研發。圖 19：鈣鈦礦/晶體硅兩端疊層太陽電池的實驗研究進展 (a) MIT 13.7%(b)洛桑理工 21.2%(c)斯坦福 23.

40、6%(d)Ballfi小組 26.6%(1 cm2，2014)（1.43 cm2，2016）（1 cm2，2017）（1.42 cm2，2018）資料來源：李正平等：硅基異質結太陽電池新進展2、非晶硅鍍膜和 TCO 膜沉積是 HJT 工藝關鍵環節2.1、HJT 電池四大重點工藝設備介紹HJT 電池生產設備與常規電池的兼容性較差，新建項目需要重新投入生產線。 因此，很多深耕 PERC 的公司實際對于未來新技術的投資態度略有搖擺。 HJT 電池制造工藝流程主要包括：清洗制絨、非晶硅薄膜沉積、TCO 膜沉 積、電極金屬化；其中非晶硅鍍膜技術和 TCO 膜沉積兩個步驟較為核心。（1）HJT 清洗包括：

41、RCA 和臭氧兩種技術；（2）非晶硅鍍膜技術包括：等離子增強沉積 PECVD 和熱絲鍍膜沉積HWCVD，以前者應用較為廣泛；（3）TCO 膜沉積技術包括：磁控濺射 PVD 和反應等離子沉積 RPD，以前 者應用較為廣泛；（4）金屬化主要包括：絲網印刷、電鍍和 Smart-wire（梅耶博格專屬技術）。圖 20：HJT 電池制造工藝流程制造工藝清洗制絨非晶硅薄膜沉積TCO膜沉積電極金屬化主流RCAPECVDPVD絲網印刷應用方法 or臭氧HWCVD（Cat-CVD）RPD無主柵/銅金屬化工藝目的去除機械損傷層 降低表面反射率 提高表面清潔度i層鈍化單晶硅表面 p層形成PN異質結 n層形成異質結背場形成陷光結構 降低表面反射率 收集截流子形成電池片正反電極 有效收集載流子 主柵用于電池片串焊資料來源：梅耶博格，根據調研信息，當前 HJT 單 GW