光伏行業中，電池片“實驗室技術”的產業化擁有豐富的理論基礎及實戰經驗， 光伏轉換效率依然有翻倍空間。美國國家可再生能源實驗室(NREL)是光伏世界 各類產品效率比拼最權威的平臺機構，2020 年1月這家在業內聲名顯赫的實驗室發佈了一份報告，這份報告中有一張 1976 年到現在的一系列光伏技術研究電池 的最高確認轉換效率圖表，從這張表上可以看到太陽能電池技術發展最前沿的科研成果。
在 NREL 發佈的太陽能電池效率圖表中，晶體硅電池技術、薄膜技術和新興光電技術是最為人所關注的四類效率曲線，目前光伏產業中能夠實現 產業化應用的技術均出自這四類電池技術，分別用紫色、綠色、藍色和橙色區分。紫色為多結電池是目前實驗室中可實現轉化效率最高的路線，也是未來產業化的主要方向;藍色為晶硅太陽能電池技術路線，BSF、PERC、IBC、HJT(異質結)均屬於此路線，目前 95%的光伏市場份額被晶硅太陽能電池所佔據;綠色為薄膜電池，是未來光伏建築一體化應用的主要研發方向;橙色為有機體 電池，以鈣鈦礦電池為代表，未來將實現極致成本優化，而接下來最直接的應用則是可以與 HJT 異質結電池結合，升級成為疊層電池，即升級為紫色路線。
電池片 3.0 代：HJT(異質結)不遠，成本降幅可期
異質結電池兼顧藍色與紫色研發路線，異質結為未來電池的“基底”。一方面，採用 IBC 與 HJT 技術結合的 HBC 技術可以使電池效率進一步提升，日本松下和夏普公司目前取得了 25.6%和 25.1%的電池效率，這將成為未來 IBC 電池的 重要方向。
另一方面，目前實驗室報道的最優的晶硅太陽能電池的光電轉化效率已經達到 26.6%，非常接近它的理論光電轉化效率極限 29.4%，而異質結可為疊層電池做基礎，可以突破30%轉化效率理論限制。目前，疊層電池實驗室研發已經取 得重要進展，其中，中國科學院大連化學物理研究所目前通過將半透明鈣鈦礦電池與高效硅異質結薄膜電池結合，組成光電轉化效率達到 27.0%的鈣鈦礦硅疊層太陽能電池。
綜上所述，HJT 與 IBC 電池結合可生產 HBC 電池，效率可提高至 25%以上， 且生產設備可在異質結(HJT)的生產線基礎上進行改造;未來疊層電池，異質結與鈣鈦礦的疊層電池目前被證明是最可能產業化的方向，且可以基於異質 結電池向雙結電池甚至多結電池進發。
3代異質結電池屬性各方面領先現有電池。
異質結電池作為第 3 代電池，具有 結構簡單、工藝溫度低、鈍化效果好、開路電壓高、溫度特性好、雙面發電等 優點，是高轉換效率硅基太陽能電池的熱點方向之一。異質結電池的核心特點 就是高開路電壓，這來自於構成其 PN 結的材料是不同種類的，理論上就比同質結電池的電壓要高。但其特殊的晶硅/非晶硅界面態鈍化，對設備、工藝、環境、操作水平等要求非常高。需要從非晶硅界面鈍化、TCO 光吸收損失、金屬化電阻損耗三方面進行努力，對應的工藝流程為 CVD、PVD、絲印三個步驟。這個三大難點克服，不僅僅是工藝的問題，還涉及到設備和材料的配套和改進。
HJT(異質結)工序大幅簡化，不兼容性為設備商提供更大發揮舞臺。從工序 數量看，目前主流的 PERC+SE 工藝需要 9 步，HJT(異質結)工藝只需要 4 步，TOPCon 工藝經過研發和設備的整合集成化，預計在 10 步以上。而 HJT (異質結)的步驟最少，且 HJT(異質結)與現有的晶硅電池工藝設備不兼容， 這也構成了 HJT(異質結)投產將引發新一輪設備狂歡的基礎。而值得注意的是，異質結工藝流程大大簡化，但對工藝的要求卻更為嚴苛，如潔淨度、真空度、溫度控制、鍍膜質量等，比現有的電池技術要求都要高出一個量級。
異質結電池成本下降路徑清晰可期。截至 2018 年底，異質結電池生產成本約 為 1.22 元/W，主要包括，硅片成本(47.13%)、漿料成本(24.34%)、折舊 (12.30%)、靶材(4.34%)，以及其他材料、動力、人工等。異質結電池的生 產成本有望在未來的 3-5 年內降低至目前的 50%左右，主要下降的手段包括：N 形硅片產業化及薄片化降低硅片成本，銀漿用量減少及國產化降低漿料成本，單機生產設備產能提高以及國產化降低折舊成本。
當前全球 HJT(異質結)已有產能約 3GW，業內新老參與者均多在密切關注 HJT(異質結)進展。PERC 規模適中的企業投入 HJT(異質結)意願相對更強一些，參與方規劃 HJT(異質結)產能超過15GW，部分企業已開始中試或小批量投運，預計2020年將有 4-7GW 以上的 HJT(異質結)新增產能投放，一批標杆企業與項目可能在年底到明年投運，將進一步提升行業對異質結電池 的信心，2020 年可能是 HJT(異質結)的產業化元年。
在已投產的異質結電池產線中，捷佳偉創、邁為股份、鈞石能源、上海理想等設備商已經出貨相應設備產品。與PERC時代各設備廠商在不同環節發力不同， 異質結時代由於產線步驟較短、國內外研發同比，所以各設備廠商基本為異質結整線製造模式。其中，捷佳偉創應用於 HJT(異質結)電池產線的 RPD 設備，是捷佳偉創穫得住友重工(中國大陸地區)獨家授權後進行研發製造的核心工藝設備，這種透光導電膜設備設計獨特，相對傳統的 PVD 設備具有表面損傷少、 載子遷移速度高等技術優勢，對於 HJT(異質結)電池轉換效率的提升具有較 大的貢獻。RPD設備應用廣泛，除應用於 HJT(異質結)電池產線外，還可應用於 OLED、鈣鈦礦電池等諸多領域。
拆解異質結產線投資，其中非晶硅膜沉積及 TCO 鍍膜佔據研發實力及價值鏈制高點。其中，非晶硅鍍膜 PECVD 及 TCO 鍍膜的 RPD/PVD 設備合計佔整線投資 60-75%。早期在異質結投入較大的裝備企業有鈞石能源、梅耶博格，近年來捷佳偉創、邁為股份、金辰股份、鉑陽精工、江松科技、江蘇中智、德國新格拉斯等也在加大投入。而設備商加速研發佈局，核心在於下游客戶接受化程 度。需要面對多種挑戰，一方面來自異質結設備廠商之間競爭，另一方面也是與存量 PERC 電池設備投資及生產成本的競爭。
原標題:電池片3.0代：HIT如何成為未來電池“基底”
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