2019年异质结太阳能电池设备深度报告：异质结电池工艺及设备介绍、异质结电池性价比测算
异质结太阳电池
异质结太阳电池
太阳能是一种可再生能源，能够提供大量的可再生电能，因此受到了世界各地的广泛重视。
随着电力需求的增长，太阳能技术的发展也受到越来越多的关注。
其中，异质结太阳电池可能是未来太阳能技术的主要发展方向。
异质结太阳电池是一种新型的太阳电池，采用聚合物和无机太阳电池技术结合。
它主要由两种不同材料组成，在一起制成。
其中一种是晶体硅，它具有优异的热稳定性和较高的光吸收率，但是晶体硅的效率较低，不能实现最高的电力转换率。
另一种材料是聚合物，它具有较高的光吸收能力，能够有效提高电池的转换效率。
两种材料的结合，使得异质结太阳电池拥有优良的性能，具有更高的转换率和节能率。
它也可以满足更多应用场景的要求，可用于充电电池，太阳能平板电脑，可穿戴设备等。
另外，异质结太阳电池可以有效地减少环境污染，因为它不含有毒有害物质，运行过程中不会释放更多的有害物质。
不仅如此，异质结太阳电池还具有良好的可靠性。
由于它是由精密的结构设计制成，所以它可以保证长久的使用寿命和较高的耐久性。
另外，它还可以有效地降低制造成本，简化制造工艺，因此受到企业的广泛赞誉。
当前，异质结太阳电池已经得到了积极的发展，在汽车、航空和其他科技领域都得到了广泛的应用。
它在提高太阳能技术水平方面发挥着重要作用，从而为世界各地提供可再生的能源。
未来，异质结太
阳电池将会被更多地使用，并对促进可再生能源发展做出更多的贡献。
异质结(hjt)太阳能电池
异质结(hjt)太阳能电池全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：异质结（HJT）太阳能电池是一种高效率的太阳能电池技术，它利用了两种或更多种不同材料的异质结的优势，以实现更高的光电转换效率。
该技术结合了传统晶体硅太阳能电池的稳定性和廉价性以及薄膜太阳能电池的高效率，因此备受学术界和产业界的关注。
HJT太阳能电池的基本结构是由p型非晶硅和n型单晶硅两种异质材料交替堆叠而成。
这种结构既保留了单晶硅的高电子迁移率和长寿命，又减轻了非晶硅层的缺陷导致的损耗，从而提高了电池的光电转换效率。
HJT太阳能电池还采用了透明导电氧化物（TCO）薄膜作为电极，使得光线更容易进入电池内部并提高光电转换效率。
与传统的多晶硅太阳能电池相比，HJT太阳能电池具有更高的光电转换效率和更低的温度系数，可以在高温环境下保持更稳定的性能。
HJT太阳能电池还具有更高的光谱响应范围，可以更好地利用太阳光的能量，提高发电效率。
HJT太阳能电池被认为是下一代太阳能电池技术的发展方向之一。
HJT太阳能电池的制造过程相对复杂，需要先在聚乙烯基板上制备n型多晶硅膜，然后在其表面沉积p型非晶硅层，最后再用透明导电氧化物薄膜覆盖。
这个过程需要高温退火和真空沉积等多道工艺步骤，并且需要精确控制每一步骤的温度和时间，以确保电池的性能和稳定性。
目前，HJT太阳能电池的研究和开发已经取得了一些重要进展，例如NREL（美国国家可再生能源实验室）最近宣布他们成功实现了24.5%的HJT太阳能电池效率，刷新了该技术的世界纪录。
随着技术的不断进步和成本的不断降低，HJT太阳能电池有望逐渐取代传统的多晶硅太阳能电池，成为未来太阳能发电的主流技术之一。
第二篇示例：异质结(hjt)太阳能电池是一种高效率的太阳能转换技术，通过利用不同材料的异质结构，可以实现更高的光电转换效率。
该技术在太阳能行业中备受关注，被认为是未来太阳能电池发展的一个重要方向。
异质结太阳能电池的工作原理是基于两种或更多种不同材料的结合。
光伏新技术异质结研究报告
光伏新技术异质结研究报告一、引言随着能源危机和环境污染问题的日趋严重，清洁能源的开发和利用成为全球关注的焦点。
光伏技术作为一种环保、可再生能源的利用方式，正在迅速发展。
然而，传统的光伏电池存在效率低、成本高等问题。
因此，研究新技术成为提高光伏电池效率和降低成本的重要途径之一、本报告将重点介绍光伏新技术异质结的研究进展。
二、光伏新技术异质结的原理光伏新技术异质结是指将不同材料的半导体连接在一起形成界面，用以分离电子和空穴，从而增强光伏效率。
通过在界面处调控能带结构，可以提高光伏电池的光吸收能力和光生电子-空穴对的分离效率。
目前，常用的异质结包括p-n异质结、p-i-n异质结和n-i-p异质结等。
三、光伏新技术异质结的研究进展1.GaAs/Si异质结GaAs/Si异质结是目前研究较为广泛的一种光伏新技术。
由于GaAs 具有较高的光吸收能力和较长的电子寿命，而Si具有较高的导电性和较低的成本，将两者结合可以兼具高效率和低成本的特点。
研究者通过优化界面结构和控制材料厚度，成功地实现了GaAs/Si异质结光伏电池的效率超过30%。
2.增材制造技术在异质结制备中的应用增材制造技术是一种通过逐层堆积材料来制造三维实体的新型制造技术。
该技术可以将不同的材料有序地堆积在一起，实现异质结的制备。
研究者采用增材制造技术制备了柔性的光伏异质结，大大提高了光伏电池的可扩展性和适应性。
3.半导体量子点在异质结中的应用半导体量子点是具有特殊能带结构的纳米材料，具有较高的载流子寿命和较高的光吸收能力。
研究者将半导体量子点引入异质结中，形成量子点异质结，可提高光伏电池的光电转换效率。
目前，量子点异质结的效率已经超过了传统光伏电池，显示出很大的应用潜力。
四、结论光伏新技术异质结是提高光伏电池效率和降低成本的重要途径。
通过调控能带结构和界面特性，可以提高光伏电池的光吸收能力和光生电子-空穴对的分离效率。
GaAs/Si异质结、增材制造技术和半导体量子点在异质结制备中的应用，为光伏新技术异质结的研究提供了重要的理论和实践基础。
异质结太阳能电池工艺流程
异质结太阳能电池工艺流程分为以下四步：
1.制绒清洗。
通过腐蚀去除表面损伤层，并在表面进行制绒，以
形成绒面结构达到陷光效果，减少反射损失。
2.非晶硅镀膜。
可以采用Cat-CVD和PECVD两种设备。
其中Cat-
CVD主要由日本爱发科提供，PECVD海外供应商包括应用材
料和梅耶博格，国内供应商主要是理想万里晖。
3.TCO镀膜。
可以选用PVD和RPD两类设备。
RPD专利归属于
日本住友，授权给台湾精曜和捷佳伟创，RPD效率更高，但是
价格更贵，同时材料主要依赖进口。
相比而言，PVD在产能、价格、稳定性等方面优于RPD，被更多厂商采纳。
4.丝网印刷。
是生产光伏电池片最后一道工序，通常包括丝网印
刷、烧结和分选三道工序，分别需要用到丝网印刷机、烧结炉
和太阳模拟器三类设备。
异质结电池
异质结电池在新能源产业中的地位
• 技术创新与应用 • 市场需求的增长
异质结电池未来发展的前景与展望
异质结电池未来发展的前景
• 高效率、低成本的异质结电池 • 新型应用领域的拓展
异质结电池未来发展的展望
• 技术创新与应用 • 市场需求的增长
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异质结电池的电极材料研究与优化
电极材料的研究
• 高导电性的电极材料 • 良好的光学性能 • 优异的力学性能
电极材料的优化
• 纳米结构的电极材料 • 多层结构的电极材料 • 功能化修饰的电极材料
异质结电池的制备工艺与技术进步
制备工艺的研究
• 沉积工艺 • 刻蚀工艺 • 掺杂工艺
制备工艺的技术进步
• 激光辅助沉积工艺 • 化学气相沉积工艺 • 溶液沉积工艺
异质结电池：原理、应用及未来发展趋势
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01
异质结电池的基本概念与原理
异质结电池的定义与结构
异质结电池是一种太阳能电池
• 由两种不同的半导体材料组成 • 具有异质结结构的太阳能电池
异质结电池的基本结构
• P-N结 • 本征半导体层 • 缓冲层 • 反射层
异质结电池的工作原理及能量转换过程
异质结电池的工作原理
• 光生电流的产生 • 光生电子空穴对的分离 • 电子空穴对的传输与复合
异质结电池的能量转换过程
• 光能转化为电能 • 电能转化为化学能 • 化学能转化为光能
异质结电池的性能特点及优势
异质结电池的性能特点
异质结光伏电池_激光_概述及解释说明
异质结光伏电池激光概述及解释说明1. 引言1.1 概述异质结光伏电池是以异质结为基础的一种光伏发电技术，利用异质结的能带差异实现光能转化为电能。
同时，激光作为一种高强度、单色性好的光源，在各个领域得到了广泛应用。
本文将对异质结光伏电池和激光进行综述，并探讨它们之间的关联性。
1.2 文章结构本文分为五个部分。
首先是引言部分，对研究主题进行概述并介绍文章结构；其次是对异质结光伏电池进行详细阐述，包括定义原理、结构特点以及应用领域和前景；接着对激光进行基本概念的介绍，并解释其在光伏电池中的应用；随后是针对异质结光伏电池与激光之间的关联性进行解释说明，包括光传输与能量转换机制、外界激发条件与响应机制以及实验研究和发展动态分析；最后总结全文观点并提出未来研究方向。
1.3 目的本文旨在全面了解和掌握异质结光伏电池和激光相关知识，并通过对它们之间关联性的解释说明，深入探讨其在能源领域中的应用前景。
同时，本文也将为进一步研究和开发相关技术提供参考和指导。
2. 异质结光伏电池：2.1 定义和原理：异质结光伏电池是一种利用不同材料的结合形成的界面而产生光电效应的太阳能电池。
这种电池由两个或多个半导体材料构成，其中至少一个材料具有带隙能量较小（p型）、允许电子跃迁（n型），从而形成异质结。
在异质结光伏电池中，当光线照射到其表面时，其中一个半导体材料中的光子能量将会被吸收，并激发出自由载流子（自由电子和空穴）。
根据不同材料的能带结构，这些自由载流子将会在异质结处积累，并形成开路电压。
这样，通过连接外部负载，就可以将生成的电荷转化为可用的直流电能。
2.2 结构和特点：异质结光伏电池通常由几个层次的不同材料组成。
其中最常见的是p-n型异质结太阳能电池。
该类型的异质结太阳能电池包括两个层次：p型半导体和n型半导体。
- p型半导体：在这一层，禁带宽度较小，电子激发跃迁几率较高。
常用的p型半导体材料包括硼化铝（AlB2）等。
- n型半导体：在这一层，禁带宽度较大，能够容纳更多激发跃迁后的电子。
异质结太阳能电池的结构
异质结太阳能电池的结构太阳能电池是一种将太阳光转化为电能的装置，其中异质结太阳能电池是最常见和广泛使用的太阳能电池类型之一。
异质结太阳能电池的结构决定了它的工作原理和性能特点。
本文将详细介绍异质结太阳能电池的结构，并探讨其工作原理和应用前景。
1. 异质结太阳能电池的基本结构异质结太阳能电池由多个不同材料构成，其中最常见的是由p型半导体和n型半导体组成的p-n结。
p型半导体具有相对多的空穴，而n型半导体则具有相对多的自由电子。
当p-n结与光照时，光子的能量会激发p-n结中的电子-空穴对。
光子的能量必须大于半导体材料的带隙能量，才能够被吸收和激发电子-空穴对。
2. 异质结太阳能电池的具体结构异质结太阳能电池的具体结构可以分为以下几个部分：p型半导体层、n型半导体层、反射层、透明导电层和背电极。
p型半导体层和n型半导体层通过p-n结连接在一起，形成电荷的分离和集电的区域。
反射层位于p-n结的下方，用于反射未被吸收的光线，增加光的利用效率。
透明导电层位于p-n结的上方，用于传输电子和阻挡外界杂质。
背电极连接在n型半导体层的下方，用于收集电子。
3. 异质结太阳能电池的工作原理异质结太阳能电池的工作原理基于光生电荷的分离和集电过程。
当光照射到异质结太阳能电池的表面时，光子的能量会激发p-n结中的电子-空穴对。
由于p-n结的内建电场，电子会向n型半导体层移动，而空穴则会向p型半导体层移动。
这样，电子和空穴被分离到不同的区域，形成电荷的分离。
电子和空穴在各自的区域中被透明导电层和背电极收集，形成电流。
4. 异质结太阳能电池的应用前景异质结太阳能电池具有高效转换太阳能的特点，因此在太阳能领域具有广泛的应用前景。
目前，异质结太阳能电池已经被广泛应用于太阳能发电系统、太阳能光伏板和太阳能充电器等领域。
由于其高效转换和可靠性，异质结太阳能电池被视为未来可持续发展的重要能源技术。
总结：异质结太阳能电池是一种通过p-n结将光能转化为电能的装置。
HJT工艺流程
HJT工艺流程HJT异质结电池，即非晶硅薄膜异质结电池，是由两种不同的半导体材料构成异质结。
晶体硅异质结太阳电池（HJT）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，具有转换效率高、工艺温度低、稳定性高、衰减率低、双面发电等优点。
异质结太阳能电池工艺流程图:清洗制绒祛除硅片表面的杂质和损伤层：损伤层是在硅片切割过程中形成的表面（10微米左右）晶格畸变，具有较高的表面复合。
形成陷光绒面结构：光线照射在硅片表面通过多次折射，达到减少反射率的目的。
绒面制作方法：目前，晶体硅太阳电池的绒面一般的是通过化学腐蚀的方法制作完成，针对不同的硅片类型，有两种不同的化学液体系：单晶硅绒面制作：Si+2NaOH+H2O →Na2SiO3 +2H2↑此反应为各向异性反应，也是形成金字塔绒面的原因。
多晶硅绒面制作：3Si+4HNO3 →3SiO2+4NO+2H2OSiO2+4HF→SiF4+2H2OSiF4 +4HF→H2SiF6此反应为各向同性反应，形成蠕虫状绒面。
薄膜沉积方法物理沉积：蒸发和溅射等化学沉积：如CVD等常用的a-si:H 薄膜沉积方法：PECVD(等离子体增强化学气相沉积)HWCVD(热丝化学气相沉积）上表面沉积p型a-si:H薄膜目的：制造太阳电池的PN结，PN结是太阳电池的“心脏”。
下表面沉积n型a-si:H薄膜目的：形成背场。
下表面沉积本征a-si:H薄膜目的：对晶体硅表面进行良好的钝化作用。
TCO薄膜的沉积TCO薄膜在HJT太阳电池中的作用:尽可能多的光透过TCO，进入发射极和基区。
因为TCO的折射率与SiN薄膜接近，可以同时用作减反射层。
电学方面满足导电的要求。
（TCO的光学性能和电学性能是相互依存的，不能单独优化其中之一，必须在两者之间找到平衡点。
磁控溅射沉积工艺的优点:1、膜厚均匀、易控制，通过改变功率来控制溅射速率，从而控制膜厚，而且可以大面积镀膜。
2、镀膜工艺稳定，薄膜质量的重复性好。
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来源：ISFH、中泰证券研究所
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光伏电池片技术梳理
2 PERC电池VS铝背场电池：设备介绍
铝背场电池设备：铝背场电池片设备主要包括8类，根据前述工艺分别对应制绒清洗设备、 扩散炉、刻蚀设备、PECVD、丝网印刷设备、烧结炉、自动分选机；以及应用于整体制造过程 中的自动化设备，包括自动化装卸片机和上下片机等。
图表4：图说P-N结的构成
图表5：图说光生伏特效应
来源：光伏混子说
来源：光伏混子说
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光伏电池片技术梳理
2 PERC电池VS铝背场电池：原理介绍
铝背场电池原理：铝背场（Al-BSF）电池是指在晶硅光伏电池P-N结制备完成后，通过在硅 片的背光面沉积一层铝膜，制备P+层，从而形成铝背场。其既可以减少少数载流子在背面复合 的概率，同时也可以作为背面的金属电极，因此能够提升光伏电池的转换效率。
背面镀氧化铝及氮化硅，进一步钝 化，提高开路电压。
5000 4000
捷佳伟创、东莞讯立、理想能 源、微导 捷佳伟创
SolayTec（美国） CT（德国）
6 背面开槽 激光开槽设备
激光开槽，打通电极
1000
帝尔激光、迈为股份 罗芬、innolas、3d-micromac
7 丝印 8 烧结 9 分选
丝网印刷机 烧结炉
图表11：光伏电池片技术迭代方向
来源：光伏材料与技术国家重点实验室、中泰证券研究所 10
光伏电池片技术梳理
3 PERC之后的技术迭代：PERC+的几种类型
PERC+工艺：PERC能够基于新的工艺和技术改进提升光电转换效率，新的工艺能够与老 的产线兼容。主要包括SE、双面、N-PERT、TOPCon等。
PERC电池设备：在铝背场电池设备的基础上新增两类设备：一是沉积背面钝化叠层的设备； 二是激光开槽形成背接触的设备。
图表9：铝背场及PERC设备构成（标红为PERC设备）
来源：捷佳 PERC电池VS铝背场电池：设备投资及竞争格局
图表10：铝背场及PERC设备投资及竞争格局
PERC电池原理： Passivated Emitter and Rear Cell，即钝化发射极及背面电池。相较 于铝背场，PERC电池进行了背面的工艺升级，采取了氧化铝+氮化硅的背钝化叠层结构，实现进 一步的钝化。
图表6：铝背场电池结构
图表7：PERC电池结构
来源：ISFH
来源：ISFH
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光伏电池片技术梳理
2019年异质结太阳能电池设备深度报告
目录
一、光伏电池片技术梳理 二、异质结电池工艺及设备介绍 三、异质结电池性价比测算 四、行业投资策略
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光伏电池片技术梳理
1 光伏电池片发电原理
光伏发电需要两个要素：（1）自由电子;（2）电子能够定向移动
自由电子如何生成:完全纯净的、具有晶体结构的硅，称为本征硅，硅原子之间形成共价键， 共价键中的两个电子，称为价电子。价电子在获得一定能量（温度升高或受光照）后，即可挣 脱原子核的束缚，成为自由电子（带负电），同时共价键中留下一个空位，称为空穴（带正 电）。
自动分选机
合计
印制正负电极 形成欧姆接触 电池片分档
7000
迈为股份、科隆威、捷佳伟创 Applied Materials（美国）旗下
（即将推出）
的Baccini
25000(ALD+PECVD) 24000(管式PECVD二合一)
来源：各公司官网、中泰证券研究所
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光伏电池片技术梳理 3 PERC之后的技术迭代：PERC+及HIT
（48所）、北方华创
国）
2000
捷佳伟创、苏州聚晶
Schmid（德国）、Rena（德 国）
4 正面镀膜
PECVD
正面镀氮化硅钝化，提高开路电压
4000
捷佳伟创、丰盛装备、红太阳 （48所）、北方华创
Roth & RauAG（德国，梅耶博 格收购）、Tempress（荷兰）
、CT（德国）
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背面镀膜 1、ALD+PECVD 2、管式PECVD二合一
2 PERC电池VS铝背场电池：工艺介绍
铝背场电池工艺：①清洗制绒；②扩散制结；③边缘刻蚀和去磷硅破璃； ④沉积钝化层 和减反射层；⑤-⑥丝网印刷及烧结；⑦自动分选工序。 PERC电池工艺：在铝背场电池工艺基础上，新增两道工艺：①背面沉积AI2O3和SiNx :H。 ②激光开槽形成背接触。
图表8：铝背场及PERC工艺构成（标红为PERC工艺）
目前电池片技术的迭代体现在两个方面：一是在PERC的基础上进行持续的工艺改进，我们 称之为“2.5代”技术，这类技术升级的优势是能够实现与原有产线的良好兼容，更容易实现产 业化。二是对PERC工艺进行了颠覆的HIT电池，我们称之为“3代”技术，这类技术的优势是光 电转换效率高，代表行业下一代技术的发展方向
工艺序号 工艺环节
设备名称
1 制绒清洗 制绒清洗设备
设备作用 制绒以降低反射率
单GW投资额（万元） 2000
国内公司
捷佳伟创、上海思恩、张家港 超声
上海釜川、北方华创
国外公司
2 扩散 3 刻蚀
扩散炉 刻蚀设备
形成PN结，产生发射极 边缘刻蚀，避免短路
4000
捷佳伟创、丰盛装备、红太阳 Tempress（荷兰）、CT（德
图表3：N 型半导体与 P 型半导体
来源：光伏混子说
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光伏电池片技术梳理
1 光伏电池片发电原理
P-N结：当P型半导体和N型半导体紧密接触在一起时，交界面会形成一个P-N结，P-N结是一 个稳态的电场（内建电场），能够阻碍电子和空穴的移动。光伏电池的基本结构就是一个大面 积的P-N结。
延伸思考：提高转换效率的方式（制绒减少光损失，镀膜增加少数载流子寿命）；P型电池 片和N型电池片的对比（多空穴与多电子的优势）。
图表1：本征半导体的结构图
图表2：价电子受激发后形成电子和空穴
来源：光伏混子说
来源：光伏混子说
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光伏电池片技术梳理
1 光伏电池片发电原理
自由电子和空穴都被称为载流子，本征硅中载流子数目极少，其导电性能很差。因此，实 际应用的半导体是在纯硅中加入微量的杂质元素后的材料。
掺杂在纯硅中的杂质有两种：一是掺入五价磷元素取代硅原子。二是掺入三价硼元素取代 硅原子。掺杂后的部分称为N型半导体和P型半导体，其中N型半导体掺磷，多电子，少空穴；P 型半导体掺硼，多空穴，少电子。