HIT是Heterojunction with Intrinsic Thin-layer的縮寫，意為本征薄膜異質結，因HIT已被日本三洋公司申請為注冊商標，所以又被稱為HJT或SHJ（Silicon Heterojunction solar cell）。該類型太陽能電池最早由日本三洋公司于1990年成功開發，當時轉換效率可達到14.5%（4mm2的電池），后來在三洋公司的不斷改進下，三洋HIT電池的轉換效率于2015年已達到25.6%。

2015年三洋的HIT專利保護結束，技術壁壘消除，是我國大力發展和推廣HJT技術的大好時機。根據國際權威機構預測，HIT電池的安裝量將持續上升，2025年預計達到20GW（年），市場占比達到10%以上，詳細如下圖。

圖1 HIT電池市場安裝量預測

劉正新博士表示，HIT電池具有發電量高、度電成本低的優勢，可能成為繼PERC電池之后的行業熱點。那么對HIT電池，你了解多少呢？

一、HIT電池的結構和原理

HIT電池結構示意圖如下，首先在N型單晶硅片（c-Si）的正面沉積很薄的本征非晶硅薄膜（i-α-Si:H）和p型非晶硅薄膜（p-α-Si:H），然后在硅片的背面沉積很薄的本征非晶硅薄膜（i-α-Si:H）和n型非晶硅薄膜（n-α-Si:H）；再在電池的兩面沉積透明氧化物導電薄膜(TCO)，最后在TCO上制作金屬電極。

圖2 HIT電池的結構

在電池正表面，由于能帶彎曲，阻擋了電子向正面的移動，空穴則由于本征層很薄而可以隧穿后通過高摻雜的p+型非晶硅，構成空穴傳輸層。同樣，在背表面，由于能帶彎曲阻擋了空穴向背面的移動，而電子可以隧穿后通過高摻雜的n+型非晶硅，構成電子傳輸層。通過在電池正反兩面沉積選擇性傳輸層，使得光生載流子只能在吸收材料中產生富集然后從電池的一個表面流出，從而實現兩者的分離。

二、HIT電池的工藝流程

HIT電池的一大優勢在于工藝步驟相對簡單，總共分為四個步驟：制絨清洗、非晶硅薄膜沉積、TCO制備、電極制備。

圖3 HIT電池的工藝流程

制備的核心工藝是非晶硅薄膜的沉積，其對工藝清潔度要求極高，量產過程中可靠性和可重復性是一大挑戰，目前通常用PECVD法制備。

HIT電池的制備工藝步驟簡單，且工藝溫度低，可避免高溫工藝對硅片的損傷，并有效降低排放，但是工藝難度大，且產線與傳統電池不兼容，設備資產投資較大。

三、HIT電池的優勢和特點

據劉正新博士介紹，HIT電池具有發電量高、度電成本低的優勢，具體特點如下：

（1）雙面電池：結構對稱的N性單晶雙面電池

HIT是非常好的雙面電池，正面和背面基本無顏色差異，且雙面率（指電池背面效率與正面效率之比）可達到90%以上，最高可達96%，背面發電的優勢明顯。

圖4 HIT電池正面、背面顏色對比

圖5 HIT電池的雙面率測試

（2）低溫度系數：高溫環境下發電量高

在一天的中午時分，HIT電池的發電量比一般晶體硅太陽電池高出8-10%，雙玻HIT組件的發電量高出20%以上，具有更高的用戶附加值。

圖6 HIT電池的發電量對比

（3）無光致衰減：HIT電池的光致增強特性

困擾晶硅太陽能電池最重要的問題之一就是光致衰減，而HIT電池天然無衰減，甚至在光照下效率有一定程度的增加，上海微系統所在做HIT光致衰減實驗時發現，光照后HIT電池轉換效率增加了2.7%，在持續光照后同樣沒有出現衰減現象。日本CIC、瑞士EPFL、CSEM在APL上的聯合發表也證實了HIT電池的光致增強特性。

圖7 上海微系統所HIT電池光致效率增強

圖8 日本CIC、瑞士EPFL、CSEM在APL上的聯合發表

（4）對稱結構適于薄片化：硅片厚度不斷減小（190-150-130-100μm）

HIT電池完美的對稱結構和低溫度工藝使其非常適于薄片化，上海微系統所經過大量實驗發現，硅片厚度在100-180μm范圍內，平均效率幾乎不變，100μm厚度硅片已經實現了23%以上的轉換效率，目前正在進行90μm硅片批量制備。電池薄片化不僅可以降低硅片成本，其應用也可以更加多樣化。

圖9 HIT電池參數隨硅片厚度的變化

四、HIT電池的產業化現狀

在大規模量產方面，首屈一指的當然是日本三洋，現有產能1GW，量產效率達23%。除此之外，具有較成熟HIT技術的還有Keneka、Sunpreme、Solarcity、福建均石、晉能、新奧、漢能等企業。

圖10 國內外HIT電池的產業化情況

五、HIT電池的量產難點

據晉能科技總經理楊立友博士介紹，目前HIT產品的量產難點主要包括以下幾方面：

（1）高質量硅片：相較常規N型產品，HIT電池對硅片質量有更高的要求，需要謹慎選擇硅片供應商。

（2）制絨后硅片表面潔凈度的控制：HIT電池對硅片表面潔凈度要求非常高，需要平衡硅片清洗潔凈程度和相關化學品以及水的消耗。

（3）各工序Q-time控制：HIT電池在完成非晶硅鍍膜之前，對硅片暴露在空氣中的時間以及環境要求比較嚴苛，需要注意各工序Q-time的控制。

（4）生產連續性對于TCO鍍膜設備的影響：TCO鍍膜必須保證連續投料，否則良率和設備狀況都會受到影響，尤其在產線剛投產時，保持生產連續性是一大挑戰。

（5）高粘度漿料的連續印刷穩定性：在HIT電池制備過程中，漿料粘度大導致的虛印斷柵現象較多，需要數倍于常規產線的關注。

（6）焊帶拉力的穩定性：拉力穩定的窗口窄，雙玻雙面發電的組件結構進一步增加了電池串聯的難度。

此外，影響HIT產業化的重要因素之一即成本問題，據楊立友博士介紹，HIT電池BOM成本前四項為硅片、導電銀漿、靶材、制絨添加劑。針對這幾個高成本部分，可進行專項降本，包括降低原材料的消耗量、關鍵設備的國產化、關鍵原材料的國產化、新技術的導入等。

總結

降本增效始終是光伏行業永恒的主題，隨著行業不斷的技術進步和政策推動，大眾的目光逐漸轉移至度電成本上，高效電池因此備受矚目。繼PERC電池成為行業熱點后，HIT電池技術初有突破，性價比優勢開始顯現，中科院電工研究所王文靜博士表示，未來將是P型PERC電池與N型HIT電池爭霸光伏產業的時代！