异质结那些事（上）

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异质结作为PERC之后主流高效电池的“种子选手”，近日成了光伏圈里的“流量担当”，大小厂家都纷纷“押宝”异质结，今天小编带你一览异质结那些事儿。

异质结为什么那么火呢？

“提质增效”是降补贴甚至无补贴时代光伏走向平价上网的大趋势，现如今各个环节都“缩衣节食”，减少不必要的花费；同时使出浑身解数来提高效率，降低度电成本。要说当下最火的技术是啥？毫无疑问是“P型双面PERC单晶”，那么在迈入全PERC时代以后，下一步又该走向哪里呢?未来的高效技术路线有很多条，异质结因为其独特的优点，被多个企业选中。要知道准确的前瞻预判不仅决定了该光伏企业在行业里的带头作用，也意味着是下一个高效电池时代的大赢家。

异质结为何受到如此青睐？

首先简单普及一下：经过光伏人一代一代的传承和研发，迄今为止已经研制了 100多种太阳电池，分为无机太阳电池和有机太阳电池。而无机太阳电池按基体材料分类，一般分为晶体硅（C-Si)太阳电池和薄膜太阳电池。晶体硅太阳电池包括单晶硅太阳电池和多晶硅太阳电池，薄膜太阳电池可分为硅基薄膜太阳电池、化合物薄膜太阳电池等。目前晶硅太阳电池市场占有率达到80%以上。异质结电池因为以晶硅材料作为衬底，在材料中占比重较大，业内通常将其列入晶体硅太阳电池类别；又因其制备过程使用薄膜太阳电池技术，也有少数人将其列为薄膜太阳电池。

从结构上来说，以p型晶体硅太阳电池为例，常规晶体硅太阳电池的结构示意图如下。它是以p型硅片为基体。在上表面形成一个n+层。构成一个n+/p型结构，然后在上表面覆盖一层减反射膜，再在顶区引入前电极；在背面制作背场和背电极。

晶体硅太阳电池的p-n结都是由导电类型相反的同一种材料——晶 体硅组成的，属于同质结电池。而异质结(heterojunction，HJ)就是指由两种不同的半导体材料组成的结。

异质结一般以n型单晶硅片为衬底，在经过清洗制绒的n型CZ c-Si正面依次沉积厚度为5〜10 nm的本征a-Si:H薄膜(i-a-Si:H)、 p型a-Si:H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5〜10 nm的i-a-Si:H薄膜、n型a-Si:H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，构成具有对称结构的HIT太阳电池。也可以用p型单晶硅为衬底，获得对应结构的异质结电池。

在双面技术发展成熟且为主流的大背景下，异质结电池的天然双面性，这一点不得不提，（具体戳：2018年，“异质结”突然火得一塌糊涂......       异质结电子技术起点效率23%，具有天然的双面性！上海市太阳能学会理事长沈文忠教授提出新技术   ）以及其高效率特点都使得异质结备受关注。相较于晶硅太阳能电池从制备工艺上来讲，异质结太阳电池的制作工序为：硅片—清洗—制绒—正面沉积非晶硅薄膜—背面沉积非晶硅薄膜—正反面沉积TCO薄膜—丝网印刷电极—边缘隔离—测试。

相比传统的N质结晶体硅电池的制造工艺艺，a-Si:H/c-Si异质结太阳电池的制造具有：①工序步骤少，工艺流程短，耗时更少；②采用低温技术形成p-n 结和电接触，热耗减少；③由于低温工艺和对称结构，减少了热过程导致的硅片翘曲问题，因而可以使用更薄的硅片，有利于降低成本。

a-Si:H/c-Si异质结太阳电池和传统p-n同质结晶硅电池制造过程屮的热消耗和工艺时间对比情况如下图。

异质结电池发展中的的主要瓶颈有哪些呢？

异质结作为一个说新不是太新，就小编看来是双面技术潮流下“翻新”出来的高效技术路线，（戳：2018年，“异质结”突然火得一塌糊涂......）成本居高不下是阻碍其发展的首要原因，这背后涉及到的量产规模、技术垄断等根本原因亟待解决。

从各种新型晶体硅太阳电池的工艺对比图中我们可以看到，异质结电池除了硅片清洗植绒以及后期的金属化和分选环节和大多数太阳电池制备的工艺相同以外，主要的沉积以及镀膜过程都和其他的工艺不一样。

这就说明了如果厂家想要生产异质结电池必须重新购买设备，不能在已有的设备上进行升级改造。除此以外，由于PECVD以及PVD等设备的技术壁垒较高，国内均处于初步研发阶段。虽然国内也有相应的公司在设计开发以及出货，但由于技术水平，出货量等种种原因，依旧有很多的限制。除此以外，ITO靶材、低温银浆等技术壁垒也待突破。

那现阶段异质结技术领先的企业代表有哪些呢？

且听下回分解！

理论指导参考：硅基异质结太阳电池物理与器件

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