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Profundidad: análisis del estado actual de la industrialización de las baterías HIT
- Apr 26, 2018 -


Profundidad: análisis del estado actual de la industrialización de las baterías HIT


1, estructura y principio de la batería HIT


HIT es la abreviatura de Heterojunction with Intrinsic Thin-layer, que significa heterojunction película intrínseca. Debido a que HIT ha sido registrada como marca comercial por Sanyo Corporation, también se denomina HJT o Silicon Heterojunction Solar Cell (SHJ). Este tipo de célula solar fue desarrollada con éxito por la japonesa Sanyo Corporation en 1990, cuando la eficiencia de conversión podía alcanzar el 14.5% (batería de 4mm2). Más tarde, bajo la mejora continua de Sanyo Corporation, la eficiencia de conversión de la batería Sanyo HIT alcanzó el 25.6% en 2015.. La protección de la patente HIT de Sanyo en 2015 terminó y la eliminación de las barreras técnicas fue una gran oportunidad para que China desarrollara y promoviera vigorosamente la tecnología HIT.

La figura a continuación muestra la estructura básica de una célula solar HIT, que se caracteriza por una película a-Si: H de tipo pi (5-l0 nm de espesor de película) en el lado de la irradiación de luz y un a-Si de tipo: H película en la parte posterior (grosor de película de 5 espesores). L0nm) sujeta la oblea de silicio cristalino y forma electrodos y colectores transparentes en ambos lados de la capa superior, formando una célula solar HIT con una estructura simétrica.


En la superficie frontal de la batería, dado que la banda de energía se dobla, el movimiento de los electrones hacia la superficie frontal se bloquea, y los agujeros pueden pasar a través del altamente amortrado silicio amorfo tipo p + para formar la capa de transporte del agujero porque la capa intrínseca es muy delgado. De manera similar, en la superficie posterior, la banda se dobla para bloquear el movimiento de los orificios hacia la superficie posterior, y los electrones pueden pasar a través del tipo de silicona amorfa altamente dopada para formar la capa de transporte de electrones. Al depositar la capa de transporte selectivo en ambos lados de la batería, los fotoportadores solo pueden enriquecerse en el material absorbente y luego fluir desde una superficie de la batería, logrando así la separación de los dos.

    

2, proceso de batería de HIT


Una de las ventajas de la batería HIT es que los pasos del proceso son relativamente simples y se pueden dividir en cuatro pasos: limpieza de lana, deposición de película delgada de silicio amorfo, preparación de TCO y preparación de electrodo.

     

La preparación del proceso central es la deposición de una película de silicio amorfo, que requiere un grado muy alto de limpieza del proceso, y la fiabilidad y repetibilidad son un desafío importante en el proceso de producción en masa. Actualmente, el método PECVD generalmente se usa para la preparación.


El proceso de preparación de la batería HIT es simple, y la temperatura del proceso es baja, lo que puede evitar el daño del chip de silicio causado por el proceso de alta temperatura y reducir efectivamente la emisión. Sin embargo, el proceso es difícil, y la línea de producción es incompatible con la batería tradicional, y la inversión en activos de equipo es relativamente grande.


3, HIT ventajas y características de la batería


Las baterías HIT tienen las ventajas de una alta generación de energía y un bajo costo de electricidad. Las características específicas son las siguientes:

(1) proceso de baja temperatura

Las células HIT combinan las ventajas de la fabricación a baja temperatura (<250 °="" c)="" de="" células="" solares="" de="" película="" delgada,="" evitando="" así="" el="" uso="" de="" procesos="" de="" difusión="" convencionales="" a="" alta="" temperatura="" (=""> 900 ° C) para obtener uniones pn. Esta tecnología no solo ahorra energía, sino que también permite controlar el dopaje, el ancho de banda y el espesor de película delgada a-Si: H con mayor precisión en un entorno de baja temperatura, y es fácil optimizar las características del dispositivo en el proceso ; en el proceso de deposición a baja temperatura, la oblea de silicio de una sola pieza se dobla y se deforma. Pequeño, de modo que su grosor se puede usar como el mínimo requerido para el material que absorbe la luz de fondo (aproximadamente 80 μm); al mismo tiempo, el proceso a baja temperatura elimina la degradación del rendimiento del sustrato de silicio en el procesamiento a alta temperatura, lo que permite el uso de silicio cristalino de "baja calidad" o incluso de polisilicio para el sustrato.

Alta generación de energía en ambientes de alta temperatura. Al mediodía del día, la capacidad de generación de energía de las baterías HIT es 8-10% más alta que la de las células solares de silicio cristalino ordinarias, y la generación de energía de los módulos HIT de vidrio doble es más de un 20% mayor, con un mayor número de usuarios agregados. valor.

(2) batería de doble cara

HIT es una muy buena batería de dos lados. Básicamente no hay diferencia de color entre los lados frontal y posterior, y la tasa de doble faz (que se refiere a la relación entre la eficiencia de la batería y la eficiencia frontal) puede alcanzar más del 90%, hasta 96%, y las ventajas de la generación de energía trasera son obvias.

(3) Alta eficiencia

La estructura de heterounión única con una capa fina intrínseca de la celda HIT completa la pasivación de la superficie del silicio monocristalino al mismo tiempo que se forma la unión pn, lo que reduce en gran medida la corriente de fuga de la superficie y la interfaz y mejora la eficiencia de la celda. En la actualidad, la eficiencia del laboratorio de las baterías HIT ha alcanzado el 23%, y la eficiencia de la batería de los módulos de 200W disponibles comercialmente ha alcanzado el 19.5%.

(4) Alta estabilidad

La estabilidad de iluminación de la batería HIT es buena, y los estudios teóricos han demostrado que la película amorfa de Si en la heterounión de silicio no silicio / cristalino no tiene el efecto Staebler-Wronski, por lo que la eficiencia de conversión de la célula solar de silicio amorfo no no parece ser debido a la luz. Fenómeno de degradación; La estabilidad de la temperatura de la batería HIT es buena, y el coeficiente de temperatura de la batería HIT puede alcanzar -0.25% / ° C comparado con el coeficiente de temperatura de -0.5% / ° C de la batería de silicio monocristalino, haciendo que la batería incluso bajo la condición de aumentar la luz temperatura. Tener una buena salida

(5) Sin atenuación foto inducida

Uno de los problemas más importantes que afectan a las células solares de silicio cristalino es la atenuación fotoinducida, mientras que las células HIT no tienen atenuación natural e incluso aumentan su eficacia hasta cierto punto bajo la luz. Shanghai Microsystems descubrió que después del experimento de decaimiento inducido por fotos HIT, el HIT se irradió con luz. La eficiencia de conversión de la batería aumentó en un 2.7%, y no hubo atenuación después de la iluminación continua. La publicación conjunta de Japan CIC, Swiss EPFL y CSEM sobre APL también confirmó la mejora de la fotografía de las baterías HIT.

(6) Estructura simétrica adecuada para adelgazamiento

La estructura simétrica perfecta y el proceso a baja temperatura de las celdas HIT los hacen muy adecuados para el raleo. Después de extensos experimentos por parte de Shanghai Microsystems, el grosor de las obleas de silicio se encuentra en el rango de 100-180 μm y la eficiencia promedio casi no se modifica. Se han realizado obleas de silicio de 100 μm de espesor. Más del 23% de eficiencia de conversión se encuentra actualmente en la preparación de lotes de obleas de silicio de 90 μm. El adelgazamiento de la batería no solo puede reducir el costo de las obleas de silicio, sino que su aplicación también puede ser más diversificada.

(6) Bajo costo

El grosor delgado de la batería HIT puede salvar el material de silicio; el proceso de baja temperatura puede reducir el consumo de energía y permitir el uso de sustratos de bajo costo; la alta eficiencia permite reducir el área de la batería con la misma potencia de salida, lo que reduce efectivamente el costo de la batería.


4, HIT estado de industrialización de la batería


Según datos del Instituto de Investigación Industrial OFweek, el mayor volumen de producción, por supuesto, es el Sanyo de Japón, con una capacidad existente de 1GW y una eficiencia de producción en masa del 23%. Además, hay una tecnología HIT más madura, que incluye Keneka, Sunpreme, Solarcity, Fujian Junshi, Jinneng, Xinao y Hanergy.

Gráfico: Industrialización de células solares HIT en el hogar y en el extranjero (Unidad:%, MW)

Profundidad | Análisis de estado de la industrialización de baterías HIT

Fuente: Centro de Investigación de la Industria OFweek

En la actualidad, las dificultades en la producción masiva de productos HIT incluyen principalmente los siguientes aspectos:

(1) Silicio de alta calidad: en comparación con los productos convencionales de tipo N, las baterías HIT tienen mayores requisitos en la calidad de los chips de silicio y deben ser cuidadosamente seleccionados por los proveedores de silicio.

(2) Control de la limpieza superficial de la oblea después de texturizar: La batería HIT requiere una limpieza muy alta de la superficie de la oblea de silicio, y es necesario equilibrar la limpieza de la oblea y el consumo de productos químicos y agua relacionados.

(3) Control Q-time de cada proceso: antes de completar el recubrimiento amorfo de silicio, los requisitos de tiempo y ambientales para la exposición de la oblea de silicio a la oblea de silicio en la celda HIT son graves, y es necesario prestar atención al control de cada proceso Q-time.

(4) Influencia de la continuidad de producción en el equipo de recubrimiento TCO: el recubrimiento TCO debe garantizar la alimentación continua, de lo contrario, el rendimiento y la condición del equipo se verán afectados. Especialmente cuando la línea de producción se acaba de poner en producción, mantener la continuidad de producción es un gran desafío.

(5) Estabilidad de impresión continua de pulpa de alta viscosidad: en la preparación de baterías HIT, la viscosidad de la pasta causada por la gran viscosidad de la tinta es grande y requiere varias veces la atención de la línea de producción convencional.

(6) La estabilidad de la tensión de la banda de soldadura: la ventana de la fuerza de tensión estable es estrecha, y la estructura de ensamblaje de la generación de energía de doble cara de doble vidrio aumenta aún más la dificultad de la conexión de la serie de la batería.

Además, uno de los factores importantes que afectan la industrialización de HIT es el problema de los costos. Según el Dr. Yang Liyou, los cuatro principales costos de BOM para baterías HIT son obleas de silicio, pastas de plata conductoras, materiales objetivo y aditivos de terciopelo. Para estas piezas de alto costo, se pueden realizar reducciones especiales, que incluyen la reducción del consumo de materias primas, la localización de equipos clave, la localización de materias primas clave y la introducción de nuevas tecnologías.


5, HIT perspectiva del mercado de la batería


Reducir los costos y aumentar la eficiencia siempre ha sido el tema eterno de la industria fotovoltaica. Con el continuo avance tecnológico y la promoción de políticas de la industria, la atención del público se ha desplazado gradualmente al costo de la electricidad. Por lo tanto, las baterías de alta eficiencia han atraído mucha atención. Después de que la batería PERC se convirtiera en un punto caliente en la industria, la tecnología de la batería HIT se abrió paso al principio, y la ventaja de la rentabilidad comenzó a mostrarse. En el futuro, será la era de la batería P-PERC y la batería HIT de tipo N para la industria fotovoltaica.



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