1 HJT电池简介
HJT是Heterojunction with Intrinsic Thin-layer的缩写，意为本征薄膜异质结。该类型太阳能电池最早由日本三洋公司于1990年成功开发，当时转换效率可达到14.5%（4mm2的电池）。后来在三洋公司的不断改进下，三洋HJT电池的转换效率2014年达到24.7%，2015年达到25.6%。下表为三洋公司的HJT电池的发展进程。
在2008年开始向薄片化发展，后续的研发和生产中采用了97μm的N型晶体硅作为衬底；2010年电池产能达到了600MW；2015年三洋的HJT专利保护结束，技术壁垒消除，是我国大力发展和推广HJT技术的大好时机。
2 HJT电池的结构和原理
图1 是HJT 太阳电池的结构示意图。它是以n型单晶硅片为衬底，在经过清洗制绒的n 型c-Si正面依次沉积厚度为5~10nm 的本征非晶硅薄膜（i-a-Si:H）、p型非晶薄膜（p-a-Si:H），从而形成p-n异质结。在硅片背面依次沉积厚度为5~10nm的i-a-Si:H薄膜、n型非晶硅薄膜（n-a-Si:H）形成背表面场。在掺杂a-Si:H薄膜的两侧，再沉积透明导电氧化物薄膜（TCO），最后通过丝网印刷技术在两侧的顶层形成金属集电极。
三洋最初成功制备的HJT电池结构如图1，经过近25年的研究开发，最终形成了目前的电池结构如图2；为降低表面光学损失进一步提高转换效率，三洋将HJT和IBC电池技术相结合，开发了HBC电池，该电池保持着目前的世界纪录25.6%。
HJT电池的关键在于该结构的电池在a-Si/c-Si之间插入了i-a-Si。i-a-Si/c-Si的界面态比a-Si/c-Si的更低，采用该结构可以大幅降低c-Si的表面复合，从而获得很高的开路电压。三洋公司2013年效率24.7%的电池开路电压高达750毫伏。
3 HJT电池的特点和优势
（1）无PID现象
由于电池上表面为TCO，电荷不会在电池表面的TCO上产生极化现象，无PID现象。同时实测数据也证实了这一点。
（2）低制程温度
HJT电池所有制程的加工温度均低于250℃，避免了生产效率低而成本高的高温扩散制结的过程，而且低温工艺使得a-Si薄膜的光学带隙、沉积速率、吸收系数以及氢含量得到较精确的控制，也可避免因高温导致的热应力等不良影响。
（3）高效率
HJT电池一致在刷新着量产的电池转换效率的世界纪录。HJT电池的效率比P型单晶硅电池高1-2%，而且之间的差异在慢慢增大。
（4）高光照稳定性
在HJT太阳能电池中不会出现非晶硅太阳能电池中常见的Staebler-Wronski效应。同时HJT电池采用的N型硅片，掺杂剂为磷，几乎无光致衰减现象。
（5）可向薄型化发展
HJT电池的制程温度低，上下表面结构兑成，无机械应力产生，可以顺利实现薄型化；另外经研究，对于少子寿命较高（SRV<100cm>）的N型硅基底，片子越薄可以得到越高的开路电压。如图4所示。
（6）较低的温度-转换效率系数
HJT电池的典型温度-转换效率系数为-0.29%，远低于常规晶硅电池的-0.45%，这得益于典型的电池结构和很高的开路电压。在电站应用端，低的温度系数可以得到更高的发电收益。
4 存在的问题
（1）设备投资高。由于采用了薄膜沉积的技术，需要用到高要求的真空设备；
（2）工艺要求严格。要获得低界面态的非晶硅/晶体硅界面，对工艺环境和操作要求也较高；
（3）需要低温组件封装工艺。由于HJT 电池的低温工艺特性，不能采取传统晶体硅电池的后续高温封装工艺，需要开发适宜的低温封装工艺。
5 HJT电池、组件发展现状及未来展望
在HJT 太阳电池的研发和生产领域，日本Panasonic-Sanyo（2012年Sanyo太阳能电池并入Panasonic）可谓一枝独秀。松下HIT电池保持着目前转换效率的世界纪录，为25.6%，其组件效率也已经达到了22.5%，是目前市场上主流的HJT电池和组件供应商。
1994年，三洋在1cm2面积上制备出转换效率达20%的HIT电池，HIT 电池的研究工作取得突破性进展。
1997年，三洋推出了商业化的HIT电池设计和制造方法。
2013年，松下报道其商业规模的HIT电池最高电池效率达24.7%（电池面积约100cm2）。
2014年4月，松下将IBC技术与HIT技术结合，研发出的HIT-IBC太阳电池最高效率达25.6%（电池面积143.7cm2），一举打破了晶体硅电池转换效率的世界纪录，并将这个最高效率保持至今。
图3 松下制备的效率为25.6 %的HBC电池结构及测试数据，表1为HJT及其他高效电池研究现状汇总。
表1 HJT电池研究现状汇总
随着技术的进步，HIT电池的效率不断提高，其组件的输出功率也越来越大。
1997年，三洋开始HIT电池的量产，并推出了命名为HIT Power 21TM的太阳电池组件，该组件采用96片面积约100 cm2、效率约17.3%的HIT电池封装而成，组件效率为15.2%，输出功率达180Wp。
2003年4月，三洋商业化了功率为200Wp的HIT组件，该组件效率为17%，所用的电池效率达19.5%。
2011年，三洋推出了240Wp的N系列HIT组件，它由72片125mm×125mm（约5inch）的HIT 电池封装而成，组件效率达19%，所用的电池效率达21.6%。
2014 年初，松下推出N系列72片电池的245Wp的组件，组件转换效率达到19.4%。
2015年，松下推出由96片5inch电池构成的HIT N330系列组件，组件面积1.053m×1.590m，组件转换效率19.7%，STC下输出功率达到330Wp。
松下HIT系列组件瞄准欧洲和日本的住宅屋顶市场，主要由其最先进的马来西亚一体化组件厂生产。目前，松下HIT产线总产能约900MW，计划到2016年3月将其总产能将提升至1GW以上。图4是HJT组件制造商情况。
HJT组件制造商
目前较成熟的其他HJT技术供应商主要有：KANEKA（得益于非晶硅薄膜领域多年的耕耘和技术积累，转换效率25.1%）、SUNPREME（运用Tandem串联结构和优化ITO等防反射材料，在印刷银线和镀铜两种工艺上的效率分别为22%和22.5%）、Roth&Rau（磁控溅射、全铝背电极、镀铜栅线、两次印刷、高的高宽比，转换效率可达到22.8%）。
此外，主流光伏设备供应商梅耶博格（MeyerBurger）于2014年11月正式开启其在瑞士的异质结太阳电池中试线；美国光伏安装商SolarCity 在2014年9月宣布破土动工其位于纽约州的新1GWp工厂，技术来源于其所收购的Silevo公司（赛昂电力）的隧道异质结型太阳电池；我国在“十二五”期间启动了基于中试水平的MW级薄膜硅/晶体硅异质结太阳电池产业化关键技术的863项目，中科院电工所等承担相关研究工作。国内新奥集团、嘉兴上澎已实现异质结电池量产，国内其他企业如山西晋能集团、协鑫集成、天津中环、福建鈞石等都在进行量产准备。
这些技术供应商从提高效率和降低成本两方面开发了一系列的新型工艺，正在一步步的推进HJT高效电池的大规模产业化。在不久的将来，HJT电池技术因其高效、高可靠性及相对简单的低温工艺制程等特点，有望成为市场的主流。
来源：鉴衡认证、精曜科技及网络，亚化咨询整理。
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