HIT電池知識大全

HIT電池知識大全HIT效率提高潛力高+降本空間大，是將來最有前景的太陽能電池技術(shù)。1HIT（異質(zhì)結(jié)電池）：PERC之后最有前景的太陽能電池技術(shù)現(xiàn)在晶體硅太陽能電池技術(shù)基本上是以表面的鈍化為根本發(fā)展的。相對于傳統(tǒng)晶硅技術(shù)，由于非晶硅薄膜的引入，硅異質(zhì)結(jié)太陽電池的晶硅襯底前后表面實(shí)現(xiàn)了良好的鈍化，因而其表面鈍化更趨完善。且非晶硅薄膜隔絕了金屬電極與硅材料的直接接觸，其載流子復(fù)合損失進(jìn)一步減少，能夠提高轉(zhuǎn)換效率。HIT技術(shù)較為先進(jìn)，將成為高效光伏電池技術(shù)的領(lǐng)跑者，帶領(lǐng)光伏電池在效率提高的路上更進(jìn)一步。圖1：HIT太陽能電池基本構(gòu)造圖2：HIT太陽能電池產(chǎn)品特性圖3：HIT太陽能電池生產(chǎn)流程1.1.HIT歷史：效率提高明顯，將來前景可期HIT電池最早由日本的三洋公司研發(fā)，1991年三洋初次在硅異質(zhì)結(jié)構(gòu)造的太陽能電池中應(yīng)用本征非晶硅薄膜，減少了界面缺點(diǎn)態(tài)密度，使載流子復(fù)合減少，實(shí)現(xiàn)了異質(zhì)結(jié)界面鈍化作用，得到本征薄膜異質(zhì)結(jié)電池，其轉(zhuǎn)換效率高達(dá)18.1%。此后HIT電池的轉(zhuǎn)換效率不停提高，在，三洋通過優(yōu)化異質(zhì)結(jié)、減少光學(xué)損失、增大有效電池面積等辦法，使得HIT太陽能電池的實(shí)驗(yàn)室效率達(dá)成了21.3%。，松下（已收購三洋）研制了厚度僅有98μm的HIT電池，效率達(dá)24.7%。，松下采用IBC技術(shù)，將HIT電池的轉(zhuǎn)換效率提高到25.6%。，日本Kaneka公司將IBC-HIT太陽電池的效率提高到26.63%。量產(chǎn)效率方面，根據(jù)鈞石能源的CTO，鈞石能源的HIT產(chǎn)線平均效率23%，在建的新產(chǎn)線效率將超出25%。圖4：HIT電池發(fā)展歷程（截止到）圖5：HIT電池發(fā)展歷程（到）后，松下對于HIT電池的專利已通過期，技術(shù)壁壘消除，是我國大力發(fā)展并推廣HIT技術(shù)的良好時機(jī)。但HIT電池的技術(shù)門檻高，且長久掌握在以松下和Kaneka為代表的日本公司手中，我國有關(guān)HIT技術(shù)的研究明顯落后與日本。但是國內(nèi)公司在專利過期后，均投入研發(fā)力量投入HIT研發(fā)。，晉能公司開始試生產(chǎn)HIT電池，實(shí)際產(chǎn)能已經(jīng)達(dá)成50MW，3月，晉能HIT電池量產(chǎn)平均效率突破23.79%。5月，鈞石能源收購了松下馬來西亞異質(zhì)結(jié)電池工廠，鈞石能源控股占比達(dá)90%，完善了鈞石能源在HIT電池領(lǐng)域的布局。7月，鈞石能源與山煤國際能源集團(tuán)訂立了合作合同，根據(jù)該合同，雙方將共建高達(dá)10GW的異質(zhì)結(jié)太陽能電池(HIT)生產(chǎn)基地。本次合作啟動了中國內(nèi)地異質(zhì)結(jié)電池的最大規(guī)模的投產(chǎn)，市場關(guān)注度極高。圖6：太陽能電池效率不停提高1.2.效率提高潛力高+降本空間大，HIT技術(shù)將成下一種風(fēng)口相比于傳統(tǒng)的太陽能電池，運(yùn)用非晶硅薄膜與單晶硅襯底異質(zhì)結(jié)構(gòu)造的HIT電池結(jié)合了單晶硅與非晶硅電池的優(yōu)點(diǎn)，重要體現(xiàn)在：1）效率提高潛力高。HIT電池采用的N型硅片含有較高的少子壽命，非晶硅鈍化的對稱構(gòu)造也能夠獲得較低的表面復(fù)合速率，因而硅異質(zhì)結(jié)太陽電池的開路電壓遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)單晶硅太陽電池，其效率潛力比現(xiàn)在使用P型硅片的PERC電池要高1.5%-2%。現(xiàn)在P型單晶PERC電池的轉(zhuǎn)換統(tǒng)計(jì)是由晶科能源發(fā)明的23.95%，而HIT電池的轉(zhuǎn)換統(tǒng)計(jì)則是日本Kaneka公司發(fā)明的26.63%圖7：HIT、PERC、TOPCon電池平均效率對比圖8：HIT、PERC、TOPCon平均功率對比另外，如果將HIT與其它技術(shù)線路疊加起來，電池效率的提高空間會進(jìn)一步加大。例如，HBC是運(yùn)用疊加技術(shù)，將HIT電池的高開路電壓和IBC電池的高短路電流的優(yōu)勢結(jié)合，電池效率能夠達(dá)成25%以上；而HIT與鈣鈦礦技術(shù)結(jié)合的疊層電池甚至能夠達(dá)成28%以上。圖9：HIT與IBC技術(shù)結(jié)合的HBC電池效率能夠達(dá)25%以上圖10：HIT與鈣鈦礦技術(shù)結(jié)合的疊層電池效率能夠達(dá)28%以上2）HIT電池?fù)碛懈蟮慕党杀究臻g。HIT電池結(jié)合了薄膜太陽能電池低溫的制造優(yōu)點(diǎn)，避免了傳統(tǒng)的高溫工藝，不僅大大的節(jié)省燃料能源，并且低溫加工環(huán)境有助于實(shí)現(xiàn)HIT電池薄片化，減少硅的使用量，減少硅原料成本。另外，HIT工藝流程相對簡化，全部生產(chǎn)流程只需四步即可完畢，而P-PERC為了實(shí)現(xiàn)23.9%的轉(zhuǎn)化效率，需要疊加多個技術(shù)，工藝環(huán)節(jié)多達(dá)8步，由此帶來了更高的成本。圖11：硅片薄片化后成本測算3）含有更高的雙面率。HIT的雙面對稱構(gòu)造，正面和背面基本無顏色差別，有助于制造雙面電池，封裝制備成雙面電池組件之后，能夠獲得10%以上的年發(fā)電量增益。并且其雙面率（指電池背面效率與正面效率之比）已經(jīng)達(dá)成85%，將來有望增加到98%，更加有效的減少裝配過程中正背面安裝失誤產(chǎn)生的功率損失。相比之下，P-PERC雙面率現(xiàn)在為82%，但是由于其背面開槽、缺少對稱性的形狀特點(diǎn)，將來提高雙面率的難度系數(shù)非常大。圖12：由于HIT的雙面對稱構(gòu)造，含有更高的雙面率4）低溫度系數(shù)，穩(wěn)定性高，可有效減少熱損失。太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率普通是在25℃的條件下測試的，但實(shí)際使用時，由于日照因素工作溫度顯然會高出，高溫下的性能體現(xiàn)尤為重要。HIT組件的溫度系數(shù)（-0.258%）不大于常規(guī)P型電池的溫度系數(shù)（-0.46%），從而HIT電池組件功率損失明顯不大于常規(guī)組件。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，在82度的外部環(huán)境下，HIT電池的效率最高會比傳統(tǒng)組件高出13%。HIT電池結(jié)合了薄膜太陽能電池的低溫（<250℃）制造優(yōu)勢，整個工藝環(huán)節(jié)的溫度普通在200℃左右，而傳統(tǒng)的高溫?cái)U(kuò)散工藝形成p-n結(jié)的溫度在900℃以上。這種低溫工藝不僅能夠節(jié)省能源，也能有效地減少高溫對硅片的熱損傷。5）含有更低的光致衰減。P型組件普通會發(fā)生光致衰減現(xiàn)象，重要是由于以“硼”為重要參雜元素的P型硅片會出現(xiàn)硼氧復(fù)合體，減少電池少子壽命，產(chǎn)生光致衰減的困擾。而HIT電池的N型硅片以“磷”為重要參雜元素，不存在硼氧復(fù)合因子，根除了初始光衰的可能性，衰減速度非常慢。根據(jù)松下HIT組件戶外衰減數(shù)據(jù)顯示，HIT電池衰減不大于3%，25年發(fā)電量的下降僅為8%。6）制備工藝流程相對于其它光伏電池大為簡化，只有制絨清洗、非晶硅薄膜的沉積制備、TCO薄膜的沉積制備以及電極的制備（普通使用絲網(wǎng)印刷）四個環(huán)節(jié)。HIT電池比傳統(tǒng)光伏電池少了擴(kuò)散和刻蝕2個環(huán)節(jié)，比現(xiàn)在最流行的PERC工藝少了4個環(huán)節(jié)。而TOPcon電池則還需在PERC電池上增加4步，工藝更多。圖13：HIT、TOPCon、PERC重要電池參數(shù)對比2HIT電池降本提效進(jìn)行中，市場空間潛力大HIT需要高昂的生產(chǎn)原材料和設(shè)備投入成為了制約其快速發(fā)展的重要因素之一。將來，減少成本、增加效率成為HIT電池行業(yè)的重要發(fā)展方向。圖14：HIT電池降本提效路線從生產(chǎn)原材料構(gòu)成角度來說，截止至底，HIT電池生產(chǎn)成本約為1.22元/W,其中硅片成本和漿料成本占比最高，分別為47.13%和24.34%。圖15：HIT電池成本構(gòu)成（單位：元）為了實(shí)現(xiàn)降本的目的，HIT電池生產(chǎn)公司重要能夠從1）減少硅片厚度、減少硅使用量；2）控制銀漿消耗量、實(shí)現(xiàn)低溫銀漿國產(chǎn)化和本土化；3）提高設(shè)備單產(chǎn)效率和規(guī)?；?；4）生產(chǎn)設(shè)備從進(jìn)口為主轉(zhuǎn)向依靠國產(chǎn)自足等途徑實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)在設(shè)備折舊約占電池成本的15%，將來有望通過設(shè)備國產(chǎn)化和設(shè)備效率的提高，將設(shè)備折舊減少到7-8%。圖16：HIT電池成本下降實(shí)現(xiàn)辦法從材料角度出發(fā)：1）減少硅片厚度，減少硅原材料的使用量是控制成本的有效途徑。HIT電池采用較低溫度（240℃）的加工技術(shù)，能夠確保N型單晶硅片在薄片化后不會影響到硅片的電性能，仍保持較高的發(fā)電效率。相比之下，P-PERC加熱溫度高達(dá)800-900℃，如果減少P型硅片厚度，容易出現(xiàn)翹邊問題；另外，由于P-PERC背部的鋁背場溫度系數(shù)和硅片溫度系數(shù)存在差別，過薄的P型硅片容易出現(xiàn)隱裂。因此，相比之下，HIT能夠在確保電池效率的同時，減少N型硅片的厚度，節(jié)省硅原料成本?，F(xiàn)在HIT硅片厚度為180um，隨著技術(shù)的不停提高，有望減少到100um。2）HIT低溫銀漿消耗量有望減少，國產(chǎn)自足成為控本新突破。HIT電池正面電極普通在200度的低溫狀態(tài)下燒結(jié)，因此必須使用低溫電極漿料。而相較于高溫?zé)Y(jié)型銀漿料，低溫銀漿生產(chǎn)工藝規(guī)定更高，且運(yùn)輸過程必須采用冷鏈物流，采購成本價格更高，大概是普通銀漿的1.1-1.2倍。隨著無主柵電池和組件封裝技術(shù)的推廣和應(yīng)用，HIT的低溫銀漿消耗量有望減少2/3。根據(jù)現(xiàn)在的方案，HIT電池片的正背面共需低溫銀漿280-300mg/片，累計(jì)成本1.8元/片；梅耶博格最新推出SmartWire智能網(wǎng)柵連接技術(shù)，正背面銀漿用量將減少到90-100mg/片，成本將大幅降至0.6元/片。另外，與過往只能依靠價格高昂的進(jìn)口漿料不同，如果低溫銀漿實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)自足，成本將會下降到與傳統(tǒng)P型電池常規(guī)銀漿同一水平線上。截止現(xiàn)在，低溫銀漿國產(chǎn)化以及本地化進(jìn)程不停加緊，中國公司紛紛布局，現(xiàn)已有中國的合資公司、民企含有了生產(chǎn)低溫銀漿的能力。圖17：低溫銀漿國產(chǎn)化+用量減少是大勢所趨從工序設(shè)備角度來看，相較于PERC的8道工序，HIT即使只有4步工藝，但是需要在高真空設(shè)備中進(jìn)行，技術(shù)難度系數(shù)非常高，比肩半導(dǎo)體生產(chǎn)規(guī)定。例如，CVD設(shè)備對于鍍膜厚度規(guī)定非常嚴(yán)苛（10nm一層），PVD設(shè)備規(guī)定確保高真空環(huán)境，制絨表面不能存在金屬離子，清洗技術(shù)規(guī)定更高。因此，HIT生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)的成本也隨著更加高級的技術(shù)設(shè)備規(guī)格而增加?，F(xiàn)在，控制設(shè)備投資成本重要依靠規(guī)?；蛧a(chǎn)化兩種途徑。3）提高單機(jī)產(chǎn)能效率，實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。HIT電池生產(chǎn)線涉及制絨、PECVD、PVD、印刷四道工藝，其中第一、三、四道工藝基本上已經(jīng)達(dá)成每臺200MW的產(chǎn)能，約合6000片電池。但是第二道工藝PECVD現(xiàn)在只能實(shí)現(xiàn)每臺100MW（約合3000片）的產(chǎn)能。如果要充足發(fā)揮產(chǎn)線全部設(shè)備的生產(chǎn)能力，就必須突破PECVD單機(jī)產(chǎn)能低的瓶頸，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的規(guī)?；瑴p少單位產(chǎn)能的投資成本。正如VonArdenne新推出的PVD設(shè)備價格提高了12.5%，但是產(chǎn)能提高了56.3%，單位投資額減少了26.4%，PECVD作為HIT工藝中價值量占比最高的設(shè)備，其產(chǎn)能的提高有望為投資成本的減少帶來更大彈性。4）設(shè)備國產(chǎn)化有助于減少成本。HIT生產(chǎn)設(shè)備現(xiàn)在仍重要依靠國外進(jìn)口，整線設(shè)備投資高達(dá)10億元/GW左右。如果將工藝材料（靶材、低溫銀漿等）轉(zhuǎn)為依靠國內(nèi)生產(chǎn)的狀況下，HIT國產(chǎn)設(shè)備的整線投資額能夠減少到5-6億元/GW，這將會推動國內(nèi)電池片廠商主動進(jìn)入HIT設(shè)備國產(chǎn)化進(jìn)程中，減少HIT生產(chǎn)設(shè)備成本，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能規(guī)模化?，F(xiàn)在捷佳偉創(chuàng)、抱負(fù)、邁為、均石紛紛在HIT的不同工序布局。但HIT國產(chǎn)設(shè)備相較于PERC2-3億元/GW的設(shè)備投資額，成本仍然非常高。我們預(yù)測，隨著HIT設(shè)備投資額能降至5億元/GW下列的水平，憑借HIT電池穩(wěn)定產(chǎn)出、良率高的優(yōu)質(zhì)性能，有望對PERC產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)大規(guī)模替代，HIT電池的市場空間非常大。3HIT技術(shù)路線設(shè)備數(shù)量少但難度高，鍍膜設(shè)備是核心設(shè)備3.1.HIT電池制備工藝較PERC明顯減少，鍍膜設(shè)備地位提高HIT電池的生產(chǎn)工藝相對簡樸，只需要4大類設(shè)備：分別是制絨清洗設(shè)備（投資占比10%）、非晶硅沉積設(shè)備（投資占比50%）、透明導(dǎo)電薄膜設(shè)備（投資占比25%）和印刷設(shè)備（投資占比15%）。相比于PERC電池少了擴(kuò)散、激光和刻蝕環(huán)節(jié)。但是這四步工藝的難度相對較大，并且HIT生產(chǎn)設(shè)備和PERC電池生產(chǎn)所需的設(shè)備的工藝重疊度較小。通過下圖，我們能夠更直觀的看到現(xiàn)在重要三類電池制備工藝的對比。主流的PREC工藝需要8道工藝，TOPCON電池需要10道工藝，而HIT電池只需要4道工藝。這不僅減少了生產(chǎn)時所需設(shè)備的數(shù)量，還能夠減少電池的不良率、人工成本和維護(hù)成本。圖18：HIT工藝環(huán)節(jié)最少，只有4步其中，第一步和第四步設(shè)備，制絨清洗設(shè)備和絲網(wǎng)印刷設(shè)備，國內(nèi)的捷佳偉創(chuàng)和邁為股份已經(jīng)能夠進(jìn)行國產(chǎn)替代。而最核心的鍍膜設(shè)備，PVD和CVD，則很大程度上依賴于進(jìn)口設(shè)備廠商，如梅耶博格、Singulus。優(yōu)秀的國內(nèi)廠商，如邁為股份、捷佳偉創(chuàng)和抱負(fù)能源已經(jīng)開始了鍍膜設(shè)備的研制開發(fā)且小批量出貨，核心的CVD設(shè)備也開始進(jìn)入主流電池片廠商的產(chǎn)品認(rèn)證過程中。圖19：HIT4類設(shè)備的廠商布局圖20：精曜科技整線圖——在TCO鍍膜環(huán)節(jié)使用RPD圖21：梅耶博格整線圖——在TCO環(huán)節(jié)使用PVD，其它和精曜科技布局同樣（1）制絨清洗設(shè)備重要是運(yùn)用化學(xué)制劑對硅片進(jìn)行清洗和表面構(gòu)造化。該工藝涉及到的設(shè)備是濕式化學(xué)清洗設(shè)備，即使HIT電池和PERC電池的制絨清洗設(shè)備功效相近，但是比PREC電池規(guī)定更高。另外，這個環(huán)節(jié)中絨面質(zhì)量和化學(xué)試劑親密有關(guān)，制絨液中的乙醇或異丙醇、NaOH、硅酸納三者濃度比例決定著溶液的腐蝕速率和角錐體形成狀況。重要廠商有日本YAC、Singulus和捷佳偉創(chuàng)。（2）非晶硅沉積設(shè)備重要用CVD（化學(xué)沉積）的方式來鍍本征非晶硅層、P型非晶硅層、N型非晶硅層，該環(huán)節(jié)取代了傳統(tǒng)PERC工藝中的擴(kuò)散工藝，是構(gòu)造異質(zhì)結(jié)構(gòu)造的核心，難度較高。重要設(shè)備涉及PECVD、Cat-CVD等，相比于平面鍍膜工藝的PECVD含有自動化設(shè)備用量少、鍍膜均勻、生產(chǎn)節(jié)奏快等明顯優(yōu)點(diǎn)，縱向?qū)盈B式工藝的CAT-CVD設(shè)備即使的薄膜質(zhì)量高、系統(tǒng)簡樸，但是對自動化規(guī)定高，且設(shè)備復(fù)雜成本高，不容易做大規(guī)模。在供應(yīng)商方面，重要以進(jìn)口設(shè)備為主。PECVD的供應(yīng)商有MeyerBurger（梅耶博格）、AMAT(應(yīng)用材料)等，國內(nèi)邁為股份和抱負(fù)能源也研發(fā)了PECVD設(shè)備；CAT-CVD的供應(yīng)商有ULVAC（日本真空）和捷佳偉創(chuàng)（和日本真空合作）。（3）透明導(dǎo)電薄膜設(shè)備重要設(shè)備有RPD和PVD，現(xiàn)在主流技術(shù)路線是用PVD（物理氣相沉淀）的方式制備前后表面的TCO膜。相較于PVD，RPD的效率和質(zhì)量更高，但是受制于日本住友公司對設(shè)備和靶材的壟斷，有著成本高等缺點(diǎn)。RPD的設(shè)備供應(yīng)商有Sumitomo（日本住友,專利全部者）和捷佳偉創(chuàng)（獲得專利授權(quán)）；PVD的設(shè)備供應(yīng)商有MeyerBurger（梅耶博格）、VonArdenne（馮阿登納）、Singulus等。（4）印刷設(shè)備重要是在硅片的兩面制造精細(xì)的電路，將電極金屬化。有絲網(wǎng)印刷（涉及絲網(wǎng)印刷機(jī)，燒結(jié)爐，分選機(jī)）和電鍍銅電極兩種技術(shù)路線。相較于絲網(wǎng)印刷，電鍍銅電極更便宜，但是也有工序較多、工藝復(fù)雜、廢水解決等問題，并且電鍍銅電極的環(huán)評存在風(fēng)險。電鍍銅電極工藝不是主流，供應(yīng)商只有鈞石能源一家。絲網(wǎng)印刷設(shè)備重要供應(yīng)商有Baccini（AMAT的子公司）、邁為股份、捷佳偉創(chuàng)，其中以絲網(wǎng)印刷機(jī)起家的邁為股份含有較為明顯的優(yōu)勢。圖22：HIT電池生產(chǎn)工藝簡樸，只需要4大類設(shè)備HIT路線的大規(guī)模應(yīng)用受限于成本，我們認(rèn)為設(shè)備是降本增效的核心。HIT降成本重要體現(xiàn)在設(shè)備、銀漿、靶材、N型硅片四個環(huán)節(jié)，現(xiàn)在這些環(huán)節(jié)都有不同程度的下降。在這四個環(huán)節(jié)中，我們認(rèn)為設(shè)備是降本增效的核心：以前HIT的設(shè)備投資是10億/GW，隨著梅耶博格、邁為股份、捷佳偉創(chuàng)等公司的介入，我們預(yù)計(jì)到年終設(shè)備成本很快會降到6億/GW下列，但跟PERC電池2.5億/GW的投資尚有一定差距。非晶硅沉淀環(huán)節(jié)仍面臨100MW的產(chǎn)能瓶頸?，F(xiàn)在對外資公司而言（梅耶博格等），250MW產(chǎn)能的產(chǎn)線是最經(jīng)濟(jì)的，價格為2-2.5億元。在HIT的四道工藝?yán)?，其它三道工藝都能夠達(dá)成250MW的產(chǎn)能。只有第二道工藝，非晶硅沉淀，仍然面臨100MW的產(chǎn)能瓶頸。就國內(nèi)廠商而言，邁為現(xiàn)在能夠做出價格在1.5億元的250MW的產(chǎn)線。其整條線都由一臺套設(shè)備完畢，即為1臺清洗制絨設(shè)備，1套PECVD設(shè)備（1臺做P型非晶硅沉積，一臺做N型非晶硅沉積），1臺PVD和1臺絲網(wǎng)印刷機(jī)。表1：邁為股份報價最低，為5-6億/GW圖23：現(xiàn)在各個設(shè)備公司在HIT各個環(huán)節(jié)的布局狀況（部分為已經(jīng)供應(yīng)，部分為正在布局）3.2.制絨清洗設(shè)備：YAC含有絕對的競爭力HIT的制絨清洗工藝涉及到的設(shè)備是化學(xué)清洗設(shè)備，重要是運(yùn)用強(qiáng)腐蝕性的化學(xué)制劑對硅片進(jìn)行清洗和表面構(gòu)造化，從而在表面制得金字塔狀的突起。制得的絨面構(gòu)造增加了入射光在硅片表面反射和折射的次數(shù)，增加了光的吸取，有助于提高電池的性能?，F(xiàn)在，制絨清洗設(shè)備已能夠進(jìn)行國產(chǎn)設(shè)備替代。重要廠商有，捷佳偉創(chuàng)、日本YAC和Singulus。其中YAC的制絨清洗設(shè)備有非常強(qiáng)的競爭力。首先，YAC的制絨清洗設(shè)備能夠在較寬的Si濃度下（0%-4%）進(jìn)行穩(wěn)定的制絨（2-10μm）。與其它產(chǎn)品相比，YAC的制絨劑TK81有著粘度低，易于制備和供應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)。這樣制絨劑的腐蝕反映速率不會很快，硅片表面金字塔構(gòu)造更加均勻，對光的吸取更加好。另外，高純度的化學(xué)試劑也協(xié)助YAC制作出質(zhì)量更高的絨面，由于清洗雜質(zhì)的效果會影響后續(xù)工藝的制備效果。由于HIT電池制備是在低溫下完畢的，無法通過后續(xù)的高溫工藝除去雜質(zhì)。因此如果在制絨清洗環(huán)節(jié)中，如果沒有把雜質(zhì)清洗干凈，這將對后續(xù)工藝造成很大的影響。圖24：制絨清洗設(shè)備對比低溫工藝造成HIT比PREC電池對清潔的規(guī)定更高。在常規(guī)PERC電池生產(chǎn)過程中，由小金屬顆粒引發(fā)的任何污染都能夠通過后續(xù)高溫工藝吸雜，從而去除這些雜質(zhì)的影響。而HIT由于生產(chǎn)工藝在低溫下完畢，故在硅片制絨之后，需要進(jìn)行若干特定的表面清潔環(huán)節(jié)以去除有機(jī)物和金屬雜質(zhì)，由于硅片表面的干凈程度是決定后續(xù)HIT電池沉積效果以及最后的鈍化效果的核心因素。日本設(shè)備商在采購化學(xué)制劑方面有明顯優(yōu)勢。圖25：在制絨清洗環(huán)節(jié)，HIT比PERC多了制絨前后的氧化清洗環(huán)節(jié)因此，這個環(huán)節(jié)中硅片的質(zhì)量和化學(xué)試劑親密有關(guān)，制絨液中的乙醇或異丙醇、NaOH、硅酸納三者濃度比例決定著溶液的腐蝕速率和角錐體形成狀況。但是現(xiàn)在HIT電池制絨添加劑成本還是較高，重要因素還是在于依靠從日本進(jìn)口添加劑，因此YAC作為日我司含有天然的優(yōu)勢。但添加劑本身的成本非常低，現(xiàn)在國內(nèi)有關(guān)廠家也在研究制絨添加劑并已有所突破，因此相信這部分成本會很快降下來。3.3.CVD鍍膜設(shè)備：占整線投資額比例最高的核心設(shè)備第二步非晶硅薄膜沉積為核心工藝，需要CVD鍍膜設(shè)備來完畢。該工藝涉及本征和摻雜非晶硅薄膜的多層堆疊，并在納米尺度上對其進(jìn)行控制。由于p-n異質(zhì)結(jié)是在n型晶硅襯底表面形成，并且沉積層決定鈍化的效果，因此這一環(huán)節(jié)是決定HIT電池性能好壞的核心。CVD鍍膜設(shè)備占整線設(shè)備投資額的50%，最為核心。在國產(chǎn)化的背景之下，如果按照1GW=4條線計(jì)算，每條線250MW需要1套PECVD鍍膜設(shè)備（即兩臺設(shè)備，一臺鍍正面P型非晶硅膜，一臺鍍背面n型非晶硅膜，鍍p膜和n膜之前兩臺設(shè)備分別鍍兩面的本征非晶硅膜），我們預(yù)估單臺設(shè)備的投資額是2500-3000萬元，因此每條線所需的PECVD鍍膜設(shè)備投資額為5000-6000萬元，則1GW對應(yīng)的該設(shè)備投資額約為3000*2*4=2.4億元，在HIT電池生產(chǎn)過程中投資額最高，也最為核心。CVD設(shè)備中，PECVD是主流，含有自動化設(shè)備用量少、鍍膜均勻、生產(chǎn)節(jié)奏快等明顯優(yōu)點(diǎn)。PECVD設(shè)備的供應(yīng)商涉及瑞士的MeyerBurger、瑞士的INDEOtec、中國臺灣的精耀科技、中國抱負(fù)能源公司和中國邁為股份。1）MeyerBurger的PECVD設(shè)備——HELiAPECVD，采用直接RF等離子體平行板反映器設(shè)計(jì)，已獲得專利認(rèn)證，并大規(guī)模用于生產(chǎn)。公司專門為其開發(fā)了S-Cube等離子體技術(shù)，盒中盒式的設(shè)計(jì)有助于實(shí)現(xiàn)極低的污染和均勻的沉積。該設(shè)備支持每小時2400片硅片的生產(chǎn)量，在區(qū)熔單晶硅片(FZ)型上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了超出10ms的有效少子壽命，在直拉硅片(CZ)上實(shí)現(xiàn)了超出2ms的有效少子壽命。2）臺灣精耀科技已經(jīng)開發(fā)了基于平行線等離子體的PECVD設(shè)備，并已申請專利授權(quán)。該技術(shù)能提供均勻的薄膜沉積和清潔解決環(huán)境，將有效減少污染。該設(shè)備每小時的額定生產(chǎn)量為2520片硅片。現(xiàn)在晉能和臺灣NSP等光伏制造商正在使用其生產(chǎn)的PECVD設(shè)備。3）瑞士INDEOtec公司的核心技術(shù)可在沉積過程中避免破壞真空，有效解決了污染本征非晶硅薄膜的問題。HIT電池生產(chǎn)過程中需要沉積本征非晶硅膜和摻雜非晶硅薄膜，當(dāng)在同一腔室中進(jìn)行沉積時，存在來自先前沉積環(huán)節(jié)的摻雜劑污染本征非晶硅薄膜的風(fēng)險。瑞士INDEOtec公司開發(fā)了抗交叉污染解決(ACCT)特殊技術(shù)，盡管該技術(shù)能有效減少污染風(fēng)險，但是也存在減少效率的局限性:基于n型單晶硅片原則工藝流程的無主柵HIT電池效率為23.14%，而此辦法的效率為23.04%。4）鈞石能源也已進(jìn)入HIT電池生產(chǎn)設(shè)備領(lǐng)域，憑借其薄膜光伏設(shè)備的背景以及建立600MW硅片廠中所獲得的經(jīng)驗(yàn)，開始為HIT電池提供涉及PECVD在內(nèi)的核心沉積設(shè)備，該設(shè)備在托盤內(nèi)可實(shí)現(xiàn)+/-5℃的溫度均勻性，每小時額定生產(chǎn)量為3,000片硅片，正常運(yùn)行時間達(dá)成90%。5）Singulus公司正處在開發(fā)PECVD技術(shù)的初始階段。6）抱負(fù)能源公司的沉積系統(tǒng)正在被漢能使用。7）邁為僅需驗(yàn)證CVD設(shè)備，即可在HIT整線領(lǐng)域獲得突破性成績。邁為的一套PECVD設(shè)備僅需2臺（一臺i和P層(正面)，一臺i和N層(背面)），和其它設(shè)備供應(yīng)商相比在非晶硅薄膜沉積環(huán)節(jié)所需設(shè)備數(shù)量較少，2臺設(shè)備產(chǎn)能互相匹配，每小時的生產(chǎn)量為6000片硅片。公司的清洗制絨和PVD設(shè)備分別采購自日本和德國，印刷使用自主研發(fā)的設(shè)備，因此，將來只需驗(yàn)證PECVD設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性，邁為的整線設(shè)備即可在HIT設(shè)備領(lǐng)域含有明顯的領(lǐng)先優(yōu)勢。圖26：PECVD鍍膜設(shè)備對比圖27：抱負(fù)公司PECVD設(shè)備布局——腔室構(gòu)造3.4.TCO鍍膜環(huán)節(jié)：PVDvsRPD路線之爭,現(xiàn)階段更看好PVD制備方式第三步TCO膜沉積普通應(yīng)用濺射的辦法在PVD設(shè)備中完畢。制備TCO薄膜也是HIT電池生產(chǎn)工藝中非常重要的一步，須注意保持電池背面的非晶硅薄膜的鈍化特性。TCO薄膜的質(zhì)量將影響橫向電荷收集。另外，TCO的透明度和電阻率也非常重要。TCO鍍膜環(huán)節(jié)可采用PVD和RPD兩種沉積方式。VonArdenne，MeyerBurger，Singulus和鈞石能源是領(lǐng)先的PVD設(shè)備供應(yīng)商。INDEOtec公司的OctopusII沉積系統(tǒng)也能夠?qū)崿F(xiàn)TCO薄膜的沉積?，F(xiàn)在精曜科技和日本住友正在推廣反映等離子體沉積(RPD)制備方式，后者的RPD設(shè)備獲得專利授權(quán)?，F(xiàn)在捷佳偉創(chuàng)已獲得住友重工（中國大陸地區(qū)）授權(quán)研發(fā)制造RPD設(shè)備。RPD制備與PVD制備相比，屬于HIT電池生產(chǎn)TCO膜的跨越性升級技術(shù)，其可協(xié)助HIT拉大與PERC和Topcon等技術(shù)的效率差距，保持HIT電池在效率上的絕對領(lǐng)先性。圖28：TCO鍍膜環(huán)節(jié)設(shè)備對比，日本住友、精耀科技正在推廣RPD設(shè)備RPD制備存在以下優(yōu)點(diǎn)：（1）電性能方面，RPD設(shè)備效率更高。根據(jù)某國內(nèi)客戶量產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，排除設(shè)備異常等特殊狀況，RPD設(shè)備較PVD設(shè)備提高約0.4%的絕對值效率；（2）RPD設(shè)備量產(chǎn)穩(wěn)定。精曜科技的RPD設(shè)備量產(chǎn)率穩(wěn)定在98%以上，平均98.5%以上；（3）電池效率方面，RPD設(shè)備（23%）高于PVD設(shè)備（22.5%）；（4）組件成本方面，RPD設(shè)備（2.13元/W）低于PVD設(shè)備（2.18元/W）；（5）毛利率方面，RPD設(shè)備（17.64%）高于PVD設(shè)備（12.68%）；（6）其它優(yōu)點(diǎn)：RPD設(shè)備工藝溫度較低，而在Sputtering制備下，工藝溫度約在150度以上；沉積速率較快；對非晶硅轟擊弱；薄膜結(jié)晶度高，粗糙率低；薄膜透過率高，電阻率低，低自由載子吸取確保有高的長波和長穿透率；低離子轟擊，RPD制備下，離子轟擊能量不大于30eV,遠(yuǎn)低于PVD，有效確保非晶硅層與TCO接口的高質(zhì)量；優(yōu)秀的結(jié)晶特性；優(yōu)秀的短路電流，RPD設(shè)備工作電壓在15-20V左右；RPD設(shè)備改善空間大，可進(jìn)一步提高產(chǎn)能，減少生產(chǎn)成本。表2：PVD和RPD有關(guān)參數(shù)對比圖29：RPD與PVD比較RPD制備同樣存在明顯的缺點(diǎn)：（1）受制于日本住友專利技術(shù)，核心部件依賴進(jìn)口,設(shè)備價格較高。RPD設(shè)備鍍膜需要鍍正反兩面的膜，原來的純進(jìn)口設(shè)備鍍一面需要270萬美元，一條線需要2臺設(shè)備，捷佳偉創(chuàng)RPD設(shè)備獲得住友授權(quán)國產(chǎn)化后，鍍單面的價格為1500萬元，價格減少，但仍然高于PVD設(shè)備；（2）市場空間小，產(chǎn)能優(yōu)勢無法充足發(fā)揮。盡管RPD制備較PVD產(chǎn)能大，但現(xiàn)在RPD設(shè)備的耗材、零件供應(yīng)商較少，且設(shè)備供應(yīng)商單一，無法形成有效競爭，因此產(chǎn)能優(yōu)勢無法得到充足發(fā)揮。（3）所需設(shè)備較多。RPD制備下需要兩臺設(shè)備才干完畢TCO沉積工藝，PVD制備下僅需一臺設(shè)備。短期，我們更看好PVD制備方式在HIT電池規(guī)?；a(chǎn)過程中的應(yīng)用。盡管RPD制備下生產(chǎn)的HIT電池質(zhì)量更加好，但PVD設(shè)備在產(chǎn)能（RPD的2倍，能夠做到6000片每小時）、價格（二分之一左右）、設(shè)備穩(wěn)定、市場空間大等方面更具優(yōu)勢。因此，就現(xiàn)在來看，RPD設(shè)備的質(zhì)量優(yōu)勢局限性以彌補(bǔ)其在上述方面的劣勢，因此我們更看好PVD設(shè)備。但國內(nèi)的PVD設(shè)備較國外存在較大差距，德國的馮阿登納公司優(yōu)勢明顯，已經(jīng)推出了8000片每小時的最新產(chǎn)品。下圖將鍍膜設(shè)備大致劃分為5部分，其中高附加值的部分大都依賴進(jìn)口。表3：HIT鍍膜設(shè)備大致分為5部分，附加值高的產(chǎn)品大都依賴進(jìn)口我們認(rèn)為PVD設(shè)備無法國產(chǎn)化的根本因素在于技術(shù)人員整合局限性。技術(shù)人員很難同時兼顧自動化設(shè)計(jì)、鍍膜和制造三方面，因此我們認(rèn)為這是PVD設(shè)備國產(chǎn)化的核心突破點(diǎn)之一，設(shè)備的國產(chǎn)化也有助于減少HIT電池生產(chǎn)成本，進(jìn)而推動其加緊產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。3.5.電極金屬化環(huán)節(jié)：絲網(wǎng)印刷vs電鍍，絲網(wǎng)印刷更優(yōu)且降本空間大絲網(wǎng)印刷和電鍍銅是HIT金屬化的重要辦法。由于HIT電池構(gòu)造與常規(guī)電池完全不同，因此HIT的金屬化工藝也不同。HIT電池采用非晶硅薄膜，將工藝溫度限制在200°C至220°C的低溫環(huán)境下，而其它電池普通在約800°C的較高溫度下進(jìn)行燒結(jié)，因此金屬化的主流技術(shù)路線絲網(wǎng)印刷普通使用可在低溫下固化的特殊銀漿。銀漿的使用有一定的局限性，如加工時間長和電阻較高，后者造成只有在銀漿沉積量較高的狀況下，才干使導(dǎo)電率保持在相似水平，漿料成本也隨之增加。銀漿用量大成本高的缺點(diǎn)增進(jìn)了替代金屬化辦法的發(fā)展，例如電鍍。同時金屬化工藝的選擇與組件生產(chǎn)中的互連技術(shù)親密有關(guān)。因此，在選擇HIT電池的表面金屬化技術(shù)時，必須認(rèn)真考慮電池片互聯(lián)問題。絲網(wǎng)印刷是HIT電池金屬化的重要手段，現(xiàn)在在低溫固化銀漿領(lǐng)域獲得進(jìn)展。絲網(wǎng)印刷技術(shù)是光伏制造商普遍采用的工藝，但HIT電池使用的低溫銀漿為印刷增加了一定難度，重要不便之處在于低溫聚合物必須在-40°C下儲存，另外一旦打開容器，聚合物就開始反映，這意味著必須立刻使用漿料。現(xiàn)在HIT電池在低溫固化銀漿領(lǐng)域已經(jīng)獲得了很大的進(jìn)展，德國Heraeus和俄羅斯Monocrystal等漿料供應(yīng)商可提供在室溫下存儲和加工的低溫固化漿料。我們認(rèn)為HIT降本的核心在于減少設(shè)備成本和金屬化環(huán)節(jié)成本，后者的重要手段是絲網(wǎng)印刷，重要突破口在銀漿成本。根據(jù)最新的調(diào)研成果，HIT電池中成本占比最大的是銀漿，為27%。絲網(wǎng)印刷的產(chǎn)能,以200MW為例，現(xiàn)在為5000片/小時（PERC為7000片/小時）。普通的HIT電池正背面的銀漿消耗量在280-300毫克，而低溫銀漿的價格在6000元/公斤左右，由此我們估算每塊電池片銀漿的成本為1.8元。MeyerBurger的SmartWire智能網(wǎng)柵技術(shù)能有效減少絲網(wǎng)印刷成本。該技術(shù)去掉正背面5根主柵，剩余的細(xì)柵直接用金屬絲連接，正常狀況下正背面細(xì)柵銀漿耗量為90-100毫克，則我們預(yù)計(jì)每塊電池片可節(jié)省的細(xì)柵銀漿成本（同樣以6000元/公斤進(jìn)行估算）為1.2元。同時去掉5根主柵，可將正背面印刷主柵的印刷頭從4個減至2個，這樣印刷頭的成本將減少200-300萬，而效率沒有太大區(qū)別。電鍍是可替代絲網(wǎng)印刷的一項(xiàng)技術(shù)。與絲網(wǎng)印刷相似，電鍍也需要進(jìn)行特定的改善才干使其合用于HIT電池，重要因素系HIT電池表面存在導(dǎo)電的TCO薄膜。鈞石能源公司使用電鍍方式替代絲網(wǎng)印刷，與普通的印刷使用低溫銀漿對比，成本大幅下降。具體過程涉及六步：PVD做銅種子層、邊沿刻蝕、正反覆蓋干掩膜、電鍍、去掩膜和反刻種子層。綜合來看，我們認(rèn)為絲網(wǎng)印刷將來可實(shí)現(xiàn)減少銀漿成本的目的，較電鍍含有更強(qiáng)的競爭優(yōu)勢。電鍍的優(yōu)點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)雙面電鍍。這意味著電池正背面金屬化能夠同時完畢，這也與HIT雙面電池的本質(zhì)相符合，同時銅的使用會節(jié)省成本。但電鍍也有工藝復(fù)雜、附著力差、廢水解決等難題亟待解決，存在環(huán)評存在無法通過的風(fēng)險，現(xiàn)在的市場份額較小。絲網(wǎng)印刷的優(yōu)點(diǎn)是速度較快，但低溫銀漿用量大，成本較高，減少銀漿用量也是將來HIT電池減少成本的方式之一。隨著SmartWire技術(shù)的滲入率提高，預(yù)計(jì)無主柵是