HIT：下一代光伏电池新风口

　　在2020年平价上网的战略引导下，光伏发电技术迭代的暗潮汹涌不止。

　　2015年之前，硅基太阳能电池由BSF(铝背场)电池主导，2015年之后P-PERC（钝化发射极和背面技术）电池开始起量，目前PERC电池已经成为市场主流电池，但其光电转换效率提升之后，开始逐渐放缓。

　　那么，谁是下一代太阳能电池？基于N型硅片的异质结电池最近两年尤为引人关注，资本正在密集布局。

　　异质结电池（Heterojunction with Intrinsic Thin film，简称HIT，也有人简称HJT或HDT或SHJ），全称晶体硅异质结太阳能电池。该技术是在晶体硅上沉积非晶硅薄膜，它综合了晶体硅电池与薄膜电池的优势，具备光电转化效率提升潜力高、更大的降成本空间、更高的双面率、可有效降低热损失、更低的光致衰减、制备工艺简单等特点，是下一代太阳能电池投资的热点之一。

　　去年以来，多家上市公司在公告中均表示，正在关注或者已经布局HIT领域，其中包括通威股份、爱康科技、协鑫集成、新特能源、晶科能源、山煤国际、东方日升等多家能源企业。

　　HIT俨然已成为太阳能电池产业的一个新风口，那么太阳能电池会从P型PERC电池转向N型HIT电池吗？何时可以实现这一转向？HIT量产面临哪些挑战？

　　HIT凭啥成风口

　　根据基体材料可以将太阳能电池分为有机太阳电池和无机太阳电池。

　　其中，无机太阳电池可分为晶体硅太阳电池和薄膜太阳电池，晶体硅太阳电池可分为单晶硅太阳能电池和多晶硅太阳能电池。目前晶硅太阳能电池，特别是单晶硅太阳能电池因其效率高、可靠性强、成本下降潜力大而成为市场主流。

　　根据基体硅片的掺杂种类，单晶硅太阳能电池可细分为P型电池和N型电池。P型电池中PERC技术逐渐成为主流，叠加SE(选择性发射极）技术，电池效率逐渐提升。但是P型电池有其转换效率的极限，N型电池成为未来高转换效率的方向，主要包括PERT（发射结钝化及背场全扩散）、TOPCon（隧穿氧化钝化接触）、IBC（全背电极接触）、HIT（异质结）四种技术路径。

　　在这四种技术路径中，PERT可实现量产，技术难度不大，设备投资较少，但是与双面P-PERC相比没有性价比优势，已经证明为不经济的技术路线;TOPCon背面收光较差，量产难度很高，目前有布局的企业包括LG、REC、中来等；IBC效率最高，可以达到23.5%～24.5%，但技术难度极高，设备投资高，成本高，国内尚未实现量产，目前布局的企业包括LG、中来、Sunpower等；HIT效率可达23%～24%，工序少、可实现量产，目前已经有松下、通威、晋能、中智、钧石等公司布局，并实现量产，成为高效电池未来的发展方向，但是其目前的最大阻碍是设备投资较贵。

　　相比于传统的太阳能电池，HIT由于采取了单晶硅衬底和非晶硅薄膜异质结的结构，同时具备了单晶硅与非晶硅电池的优点，具体包括效率提升潜力高、降成本空间大、更高的双面率、可有效降低热损失、更低的光致衰减、制备工艺简单等六大优点。其中，前两个优点尤为值得关注。在效率提升方面，HIT采用的N型硅片具有较高的少子寿命，非晶硅钝化的对称结构也可以获得较低的表面复合速率，因而硅异质结太阳能电池的开路电压远高于传统单晶硅太阳能电池，其效率潜力比当前使用P型硅片的PERC电池要高1.5%～2%。

　　当前P型单晶PERC电池的转换记录是由晶科能源创造的23.95%，而HIT的转换记录则是日本Kaneka公司创造的26.63%。如果将HIT与其他技术路线叠加起来，电池效率的提升空间会进一步加大。

　　在降成本方面，HIT结合了薄膜太阳能电池低温的制造优点，避免了传统的高温工艺,不仅大大地节约了燃料能源，而且低温加工环境有利于实现HIT薄片化,减少硅的使用量,降低硅原料成本。HIT工艺流程相对简化,全部生产流程只需四步即可完成,而P-PERC为了实现23.9%的转化效率，需要叠加多种技术，工艺步骤多达8步，由此产生了更高的成本。

　　当然HIT的缺点也很明显，主要在于工艺要求严格，需要低温组件封装工艺，设备投资高，透明导电薄膜成本高，最终导致电池综合成本较高。

　　根据PVInfoLink的研究数据，2019年11月，HIT电池的生产成本为1.65元/瓦，远高于单晶PERC的0.93元/瓦。

　　规划产能已超35吉瓦

　　从产业的层面来看，全球范围进入HIT已有近20年的产业化历史，而国内企业的布局基本在近五年。

　　HIT最早由日本三洋公司研发，1991年三洋首次在硅异质结结构的太阳能电池中应用本征非晶硅薄膜，降低了界面缺陷态密度，使载流子复合降低，实现了异质结界面钝化作用，得到本征薄膜异质结电池，其转换效率高达18.1%。

　　此后HIT的转换效率不断提高，在2003年，三洋通过优化异质结、减少光学损失、增大有效电池面积等方法，使HIT实验室效率达到了21.3%。2010年，三洋宣布扩大HIT组件生产规模，并于2012年被松下收购。2013年,松下研制了厚度仅有98μm的HIT电池,效率达24.7%。2014年,松下采用IBC技术,将HIT电池的转换效率提升到25.6%。

　　从全球来看，现有产能1吉瓦、量产效率达23%的日本三洋是这个细分领域的老大,HIT技术领先的企业还包括美国光伏企业REC Solar、日本光伏企业Kaneka、美国Solarcity等大企业。

　　由于HIT的技术门槛高，且长期掌握在以松下和Kaneka为代表的日本企业手中，我国HIT技术的研究明显落后于日本。2015年之后，松下的HIT专利已经过期，技术壁垒消除，这为我国大力发展HIT技术提供了历史性契机。

　　根据有关统计，我国已有10多家企业布局了HIT，已经规划总产能超过35吉瓦。

　　其中，2016年，钧石能源建成国内首条拥有自主知识产权100兆瓦高效异质结电池生产线，转化效率突破23%。2019年5月，钧石能源收购了松下马来西亚HIT工厂，控股占比达90%。2019年，钧石能源的产能超过了600兆瓦，产线平均效率为23%，在建的新产线效率将超过25%。

　　2016年，晋能科技最初规划了2吉瓦产能，2017年实现HIT中试线投产，现有产能100兆瓦，HIT量产最高效率达23.85%，量产平均良率达98.29%，未来的规划产能为1吉瓦，设备正在采购中。

　　2018年5月，通威股份宣布与中科院上海微系统与信息技术研究所、三峡资本，共同建设规划2吉瓦HIT产能项目。第一片超高效HIT已在2019年6月成功下线，电池片转换效率达23%。三峡资本作为参股方进入，意味着国资对HIT技术看好。

　　2018年5月，中国电子集团旗下的彩虹新能源股份有限公司宣布，计划在浙江嘉兴建设2吉瓦HIT项目。

　　2018年7月，爱康科技在浙江长兴县布局的HIT项目规划产能为5吉瓦，分期实施，一期一号厂房已完成主体建设，原本计划2019年年底投入生产。

　　2019年7月,山煤国际能源集团与钧石能源签了合作协议，双方将共建高达10吉瓦的HIT生产基地。这是中国内地最大规模的HIT投产计划。

　　2019年8月19日，东方日升年产2.5吉瓦的HIT电池与组件生产项目正式开工。该项目计划形成年产2.5吉瓦电池片、2.5吉瓦组件的生产能力，预计将在2021年实现竣工。

　　由此而见，国内光伏行业在HIT布局上称得上争先恐后，热火朝天。

　　量产存重大挑战

　　尽管国内规划的HIT已经超过35吉瓦，但根据光伏行业媒体光伏们的统计，实际产能只有1.3吉瓦。为何HIT落地这么慢？

　　根据光伏们的调研，除了较早进入HIT领域的晋能、钧石、中智实现百兆瓦产线量产，以及台湾的联合再生能源50兆瓦、嘉兴上澎40兆瓦小规模量产外，其他基本上都处于中试线试生产或产能建设过程中。整个行业还处在早期示范阶段，尚未实现大规模量产。

　　出现上述现象的原因，从需求端看，主要是由于HIT成本较高，导致国内外市场需求不足。对此，PV InfoLink首席分析师林嫣容介绍，2018年的“531”政策之后，P型产品价格下降较快，与N型产品拉开更大的价格差距，N型产品销售更为困难，因此HIT计划大多延迟或暂缓，基本上只有钧石在持续稳定量产。

　　从供给端来看，主要是由于HIT生产设备成本高，导致并未实现大规模量产，性价比优势不明显。目前HIT需要新建产线，不能利用原有产线，初始投资很高，进口生产设备约为8亿～10亿元/吉瓦，国产设备约为5亿～8亿元/吉瓦，是PERC产线的2～3倍。

　　晋能科技总经理杨立友公开表示，HIT进入大规模量产需要同时满足三个要求：转换效率达到24.5%，成本不能高于单晶PERC的15%，设备初始投资不能超过单晶PERC的1.25倍。

　　依此标准来看，HIT还处于小范围示范阶段，距离大规模量产还有一段路要走。对此，第三方机构国际“光伏技术线路线”(TRPV)预测，HIT市场份额将从2018年的3%增加到2025年的10%。

　　全球领先的瑞士太阳能设备公司梅耶博格公司预测，HIT的市场份额2020年将达到8%，2023年将达到10%。

　　而国内最早做HIT的钧石能源预测，2021年至2023年HIT装机容量将扩产10吉瓦，到2025年HIT的市场份额将有望达到20%。