在全球能源转型和“双碳”目标的推动下,光伏产业作为清洁能源的核心支柱之一,持续保持着强劲的发展势头。其中,光伏电池技术的迭代与创新,是驱动整个行业降本增效、实现可持续发展的关键引擎。在众多技术路线中,异质结(Heterojunction with Intrinsic Thin-layer, 简称HIT或HJT)电池以其高效率、高双面率、低温度系数和简化的工艺步骤等突出优势,正成为引领下一代光伏技术发展的明星,并带动整个行业步入新一轮高速发展期。
一、光伏电池技术发展现状与竞争格局
当前,光伏电池技术已形成以PERC(钝化发射极和背面接触)为主流,TOPCon(隧穿氧化层钝化接触)快速扩张,HIT作为未来高潜力方向并行的竞争格局。PERC技术凭借其成熟的工艺和较高的性价比,在过去几年占据了市场主导地位。其效率提升已逐渐接近理论极限(约24.5%),行业寻求更高效率技术突破的需求日益迫切。TOPCon技术作为PERC的升级路线,与现有产线兼容性较好,效率潜力更高(理论极限超28%),正处于大规模产业化爬坡阶段。而HIT技术,作为一种结合了晶体硅与非晶硅薄膜优势的独特结构,自诞生之初便以更高的理论效率上限(超29%)、更优异的发电性能和更大的技术提升空间,被视为最具颠覆性的下一代电池技术之一。
二、HIT技术革新:核心优势与突破方向
HIT技术的核心革新在于其独特的电池结构:在N型晶体硅片的两面,分别沉积本征非晶硅薄膜和掺杂的非晶硅薄膜,形成对称的异质结结构。这一结构带来了多重优势:
- 超高转换效率:目前量产平均效率已普遍突破25%,研发效率屡创新高,为组件功率提升提供了坚实基础。
- 卓越的发电性能:具有极低的温度系数(-0.25%/°C左右),在高温环境下发电损失远低于其他技术;双面率可高达95%,能有效利用背面散射光,显著提升系统发电量。
- 工艺流程简化:主要工艺步骤仅包括清洗制绒、非晶硅薄膜沉积(PECVD)、透明导电膜(TCO)沉积和丝网印刷四大步骤,理论上更易于实现生产自动化与良率控制。
- 高稳定性与衰减率低:N型硅片本身无光致衰减(LID),结合HIT结构,组件全生命周期发电量更稳定。
当前,HIT技术产业化的主要攻关方向集中在降本与增效两大维度:
- 降本关键:降低硅片(特别是N型硅片)成本、降低低温银浆耗量(如通过银包铜技术、电镀铜技术等)、提升核心设备(如PECVD、PVD)的国产化率与产能。
- 增效路径:通过优化非晶硅/晶体硅界面钝化、开发微晶化硅层、结合钙钛矿技术形成叠层电池等,持续推高电池转换效率极限。
三、技术革新驱动行业高速发展
HIT技术的不断成熟与产业化突破,正在从多个层面强力驱动光伏行业的高速、高质量发展:
- 引领技术迭代浪潮:HIT作为明确的高效技术方向,吸引了大量资本和研发资源投入,加速了整个行业从P型向N型技术的转型步伐,推动了产业链上下游协同创新。
- 催生新设备与材料市场:HIT特定的生产工艺催生了对新型薄膜沉积设备、靶材、低温银浆、特种焊带等供应链的强劲需求,为相关设备及材料企业开辟了全新的增长赛道。
- 提升终端经济性:尽管当前HIT组件初始投资略高,但其更高的单位面积功率和更优的发电性能,能够有效降低光伏系统的度电成本(LCOE),特别是在高温度、高反射地面等应用场景中优势明显,增强了光伏发电的竞争力。
- 拓展应用场景:高效率、高双面率、外观均匀等特点,使HIT组件更适用于对效率和美观有更高要求的分布式屋顶、建筑光伏一体化(BIPV)等高端市场。
四、挑战与展望
尽管前景广阔,HIT技术的大规模普及仍面临挑战。最主要的瓶颈在于生产成本仍需进一步降低,以缩小与PERC和TOPCon的成本差距。这需要产业链在硅片减薄、银浆替代、设备投资和产能规模效应上取得更大突破。
随着研发投入的持续加大、工艺的不断优化和供应链的日益完善,HIT技术的成本下降曲线将愈发陡峭。叠层电池技术(如HIT与钙钛矿结合)有望将实验室效率推向30%以上,打开全新的效率天花板。可以预见,以HIT为代表的先进电池技术,将继续作为核心驱动力,推动全球光伏产业向着更高效率、更低成本、更广应用的方向高速迈进,为全球绿色能源革命贡献关键力量。
(注:文中“图 北京软件技术开发”与核心主题关联较弱,在本文中未作具体阐述。光伏行业的高速发展,同样离不开数字化、智能化软件技术在设备控制、生产管理、电站运维及能源管理等方面的支撑,这构成了产业发展的另一重要维度。)