HIT：下一代光伏電池新風(fēng)口

:在2020年平價上網(wǎng)的戰(zhàn)略引導(dǎo)下，光伏發(fā)電技術(shù)迭代的暗潮洶涌不止。

2015年之前，硅基太陽能電池由BSF(鋁背場)電池主導(dǎo)，2015年之后P-PERC（鈍化發(fā)射極和背面技術(shù)）電池開始起量，目前PERC電池已經(jīng)成為市場主流電池，但其光電轉(zhuǎn)換效率提升之后，開始逐漸放緩。

那么，誰是下一代太陽能電池？基于N型硅片的異質(zhì)結(jié)電池最近兩年尤為引人關(guān)注，資本正在密集布局。

異質(zhì)結(jié)電池（Heterojunction with Intrinsic Thin film，簡稱HIT，也有人簡稱HJT或HDT或SHJ），全稱晶體硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池。該技術(shù)是在晶體硅上沉積非晶硅薄膜，它綜合了晶體硅電池與薄膜電池的優(yōu)勢，具備光電轉(zhuǎn)化效率提升潛力高、更大的降成本空間、更高的雙面率、可有效降低熱損失、更低的光致衰減、制備工藝簡單等特點(diǎn)，是下一代太陽能電池投資的熱點(diǎn)之一。

去年以來，多家上市公司在公告中均表示，正在關(guān)注或者已經(jīng)布局HIT領(lǐng)域，其中包括通威股份、愛康科技、協(xié)鑫集成、新特能源、晶科能源、山煤國際、東方日升等多家能源企業(yè)。

HIT儼然已成為太陽能電池產(chǎn)業(yè)的一個新風(fēng)口，那么太陽能電池會從P型PERC電池轉(zhuǎn)向N型HIT電池嗎？何時可以實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)向？HIT量產(chǎn)面臨哪些挑戰(zhàn)？

HIT憑啥成風(fēng)口

根據(jù)基體材料可以將太陽能電池分為有機(jī)太陽電池和無機(jī)太陽電池。

其中，無機(jī)太陽電池可分為晶體硅太陽電池和薄膜太陽電池，晶體硅太陽電池可分為單晶硅太陽能電池和多晶硅太陽能電池。目前晶硅太陽能電池，特別是單晶硅太陽能電池因其效率高、可靠性強(qiáng)、成本下降潛力大而成為市場主流。

根據(jù)基體硅片的摻雜種類，單晶硅太陽能電池可細(xì)分為P型電池和N型電池。P型電池中PERC技術(shù)逐漸成為主流，疊加SE(選擇性發(fā)射極）技術(shù)，電池效率逐漸提升。但是P型電池有其轉(zhuǎn)換效率的極限，N型電池成為未來高轉(zhuǎn)換效率的方向，主要包括PERT（發(fā)射結(jié)鈍化及背場全擴(kuò)散）、TOPCon（隧穿氧化鈍化接觸）、IBC（全背電極接觸）、HIT（異質(zhì)結(jié)）四種技術(shù)路徑。

在這四種技術(shù)路徑中，PERT可實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，技術(shù)難度不大，設(shè)備投資較少，但是與雙面P-PERC相比沒有性價比優(yōu)勢，已經(jīng)證明為不經(jīng)濟(jì)的技術(shù)路線;TOPCon背面收光較差，量產(chǎn)難度很高，目前有布局的企業(yè)包括LG、REC、中來等；IBC效率最高，可以達(dá)到23.5%～24.5%，但技術(shù)難度極高，設(shè)備投資高，成本高，國內(nèi)尚未實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，目前布局的企業(yè)包括LG、中來、Sunpower等；HIT效率可達(dá)23%～24%，工序少、可實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，目前已經(jīng)有松下、通威、晉能、中智、鈞石等公司布局，并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，成為高效電池未來的發(fā)展方向，但是其目前的最大阻礙是設(shè)備投資較貴。

相比于傳統(tǒng)的太陽能電池，HIT由于采取了單晶硅襯底和非晶硅薄膜異質(zhì)結(jié)的結(jié)構(gòu)，同時具備了單晶硅與非晶硅電池的優(yōu)點(diǎn)，具體包括效率提升潛力高、降成本空間大、更高的雙面率、可有效降低熱損失、更低的光致衰減、制備工藝簡單等六大優(yōu)點(diǎn)。其中，前兩個優(yōu)點(diǎn)尤為值得關(guān)注。在效率提升方面，HIT采用的N型硅片具有較高的少子壽命，非晶硅鈍化的對稱結(jié)構(gòu)也可以獲得較低的表面復(fù)合速率，因而硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的開路電壓遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)單晶硅太陽能電池，其效率潛力比當(dāng)前使用P型硅片的PERC電池要高1.5%～2%。

當(dāng)前P型單晶PERC電池的轉(zhuǎn)換記錄是由晶科能源創(chuàng)造的23.95%，而HIT的轉(zhuǎn)換記錄則是日本Kaneka公司創(chuàng)造的26.63%。如果將HIT與其他技術(shù)路線疊加起來，電池效率的提升空間會進(jìn)一步加大。

在降成本方面，HIT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,不僅大大地節(jié)約了燃料能源，而且低溫加工環(huán)境有利于實(shí)現(xiàn)HIT薄片化,減少硅的使用量,降低硅原料成本。HIT工藝流程相對簡化,全部生產(chǎn)流程只需四步即可完成,而P-PERC為了實(shí)現(xiàn)23.9%的轉(zhuǎn)化效率，需要疊加多種技術(shù)，工藝步驟多達(dá)8步，由此產(chǎn)生了更高的成本。

當(dāng)然HIT的缺點(diǎn)也很明顯，主要在于工藝要求嚴(yán)格，需要低溫組件封裝工藝，設(shè)備投資高，透明導(dǎo)電薄膜成本高，最終導(dǎo)致電池綜合成本較高。

根據(jù)PVInfolink的研究數(shù)據(jù)，2019年11月，HIT電池的生產(chǎn)成本為1.65元/瓦，遠(yuǎn)高于單晶PERC的0.93元/瓦。

規(guī)劃產(chǎn)能已超35吉瓦

從產(chǎn)業(yè)的層面來看，全球范圍進(jìn)入HIT已有近20年的產(chǎn)業(yè)化歷史，而國內(nèi)企業(yè)的布局基本在近五年。

HIT最早由日本三洋公司研發(fā)，1991年三洋首次在硅異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的太陽能電池中應(yīng)用本征非晶硅薄膜，降低了界面缺陷態(tài)密度，使載流子復(fù)合降低，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的轉(zhuǎn)換效率不斷提高，在2003年，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方法，使HIT實(shí)驗室效率達(dá)到了21.3%。2010年，三洋宣布擴(kuò)大HIT組件生產(chǎn)規(guī)模，并于2012年被松下收購。2013年,松下研制了厚度僅有98μm的HIT電池,效率達(dá)24.7%。2014年,松下采用IBC技術(shù),將HIT電池的轉(zhuǎn)換效率提升到25.6%。

從全球來看，現(xiàn)有產(chǎn)能1吉瓦、量產(chǎn)效率達(dá)23%的日本三洋是這個細(xì)分領(lǐng)域的老大,HIT技術(shù)領(lǐng)先的企業(yè)還包括美國光伏企業(yè)REC Solar、日本光伏企業(yè)Kaneka、美國Solarcity等大企業(yè)。

由于HIT的技術(shù)門檻高，且長期掌握在以松下和Kaneka為代表的日本企業(yè)手中，我國HIT技術(shù)的研究明顯落后于日本。2015年之后，松下的HIT專利已經(jīng)過期，技術(shù)壁壘消除，這為我國大力發(fā)展HIT技術(shù)提供了歷史性契機(jī)。

根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計，我國已有10多家企業(yè)布局了HIT，已經(jīng)規(guī)劃總產(chǎn)能超過35吉瓦。

其中，2016年，鈞石能源建成國內(nèi)首條擁有自主知識產(chǎn)權(quán)100兆瓦高效異質(zhì)結(jié)電池生產(chǎn)線，轉(zhuǎn)化效率突破23%。2019年5月，鈞石能源收購了松下馬來西亞HIT工廠，控股占比達(dá)90%。2019年，鈞石能源的產(chǎn)能超過了600兆瓦，產(chǎn)線平均效率為23%，在建的新產(chǎn)線效率將超過25%。

2016年，晉能科技最初規(guī)劃了2吉瓦產(chǎn)能，2017年實(shí)現(xiàn)HIT中試線投產(chǎn)，現(xiàn)有產(chǎn)能100兆瓦，HIT量產(chǎn)最高效率達(dá)23.85%，量產(chǎn)平均良率達(dá)98.29%，未來的規(guī)劃產(chǎn)能為1吉瓦，設(shè)備正在采購中。

2018年5月，通威股份宣布與中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所、三峽資本，共同建設(shè)規(guī)劃2吉瓦HIT產(chǎn)能項目。第一片超高效HIT已在2019年6月成功下線，電池片轉(zhuǎn)換效率達(dá)23%。三峽資本作為參股方進(jìn)入，意味著國資對HIT技術(shù)看好。

2018年5月，中國電子集團(tuán)旗下的彩虹新能源股份有限公司宣布，計劃在浙江嘉興建設(shè)2吉瓦HIT項目。

2018年7月，愛康科技在浙江長興縣布局的HIT項目規(guī)劃產(chǎn)能為5吉瓦，分期實(shí)施，一期一號廠房已完成主體建設(shè)，原本計劃2019年年底投入生產(chǎn)。

2019年7月,山煤國際能源集團(tuán)與鈞石能源簽了合作協(xié)議，雙方將共建高達(dá)10吉瓦的HIT生產(chǎn)基地。這是中國內(nèi)地最大規(guī)模的HIT投產(chǎn)計劃。

2019年8月19日，東方日升年產(chǎn)2.5吉瓦的HIT電池與組件生產(chǎn)項目正式開工。該項目計劃形成年產(chǎn)2.5吉瓦電池片、2.5吉瓦組件的生產(chǎn)能力，預(yù)計將在2021年實(shí)現(xiàn)竣工。

由此而見，國內(nèi)光伏行業(yè)在HIT布局上稱得上爭先恐后，熱火朝天。

量產(chǎn)存重大挑戰(zhàn)

盡管國內(nèi)規(guī)劃的HIT已經(jīng)超過35吉瓦，但根據(jù)光伏行業(yè)媒體光伏們的統(tǒng)計，實(shí)際產(chǎn)能只有1.3吉瓦。為何HIT落地這么慢？

根據(jù)光伏們的調(diào)研，除了較早進(jìn)入HIT領(lǐng)域的晉能、鈞石、中智實(shí)現(xiàn)百兆瓦產(chǎn)線量產(chǎn)，以及臺灣的聯(lián)合再生能源50兆瓦、嘉興上澎40兆瓦小規(guī)模量產(chǎn)外，其他基本上都處于中試線試生產(chǎn)或產(chǎn)能建設(shè)過程中。整個行業(yè)還處在早期示范階段，尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)。

出現(xiàn)上述現(xiàn)象的原因，從需求端看，主要是由于HIT成本較高，導(dǎo)致國內(nèi)外市場需求不足。對此，PV Infolink首席分析師林嫣容介紹，2018年的“531”政策之后，P型產(chǎn)品價格下降較快，與N型產(chǎn)品拉開更大的價格差距，N型產(chǎn)品銷售更為困難，因此HIT計劃大多延遲或暫緩，基本上只有鈞石在持續(xù)穩(wěn)定量產(chǎn)。

從供給端來看，主要是由于HIT生產(chǎn)設(shè)備成本高，導(dǎo)致并未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)，性價比優(yōu)勢不明顯。目前HIT需要新建產(chǎn)線，不能利用原有產(chǎn)線，初始投資很高，進(jìn)口生產(chǎn)設(shè)備約為8億～10億元/吉瓦，國產(chǎn)設(shè)備約為5億～8億元/吉瓦，是PERC產(chǎn)線的2～3倍。

晉能科技總經(jīng)理楊立友公開表示，HIT進(jìn)入大規(guī)模量產(chǎn)需要同時滿足三個要求：轉(zhuǎn)換效率達(dá)到24.5%，成本不能高于單晶PERC的15%，設(shè)備初始投資不能超過單晶PERC的1.25倍。

依此標(biāo)準(zhǔn)來看，HIT還處于小范圍示范階段，距離大規(guī)模量產(chǎn)還有一段路要走。對此，第三方機(jī)構(gòu)國際“光伏技術(shù)線路線”(TRPV)預(yù)測，HIT市場份額將從2018年的3%增加到2025年的10%。

全球領(lǐng)先的瑞士太陽能設(shè)備公司梅耶博格公司預(yù)測，HIT的市場份額2020年將達(dá)到8%，2023年將達(dá)到10%。

而國內(nèi)最早做HIT的鈞石能源預(yù)測，2021年至2023年HIT裝機(jī)容量將擴(kuò)產(chǎn)10吉瓦，到2025年HIT的市場份額將有望達(dá)到20%。

原標(biāo)題:HIT：下一代光伏電池新風(fēng)口