HJT 为什么比TOPCon叠加钙钛矿有优势？
一般来说,相比Topcon 电池,异质结电池与钙钛矿电池进行叠层更为理想。
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一是异质结电池结构相比Topcon 电池本身更适合叠层: 因为钙矿电池与异质结电池进行叠层，异质结电池表面本身就是 TCO，异质结电池的产线无需做更改,而Topcon 电池与钙钛矿电池进行叠层,Topcon 正面的氮化硅和氧化铝由于是绝缘体不能导电,需要先把氧化铝和化硅去掉,或加入进一步掺杂和钝化工 二是Topcon电池与钙钛矿电池进行叠层的话自身基于电流高的效率优势会被浪费: 从实际量产效率来看,Topcon 和异质结相差不大，但效率的构成参数不同,异质结电池电压高,电流低,Topcon 电池开压不高,但电流比较高,主要原因为异质结表面 TCO 的透光性不如 Topcon 表面的氮化硅。 如果做叠层电池，异质结受光面 TCO 依然是 TCO,Topcon 表面也需要变成 TCO,那么 Topcon 电池本身电流高的优势就没有了,理论上钙钛矿-Topcon 叠层电池的效率相比 HIJT-钙钛矿叠层电池更低。不过钙钛矿-Topcon 叠层电池依然值得关注，2022年6月, 澳大利亚国立大学 Klaus Weber，北京大学周欢萍以及晶科能源 PeitingZheng等人使用 Topcon晶硅电池作为底部电池,以及钙钛矿薄膜作为顶部电池制备了单片钙钛矿/Topcon 层器件。该器件的效率为 27.6%。 三是钙钛矿/HJT 层电池为串联结构,输出超高电压提高转换效率。钙钛矿与异质结具有良好的叠层电池匹配度,可形成较单结 PSCs 效率更高的叠层电池,异质结是指将P型半导体与N 型半导体制作在同一块硅基片上,在交界面形成的空间电荷区(PN结),具有单向导电性。具有本征非晶层的硅异质结电池片中同时存在晶体和非晶体级别的硅,非晶硅能更好地实现钝化效果,提高开路电压和转换效率。层电池根据禁带宽度从小到大,可依次将不同材料按从底向顶顺序而组成叠层电池上面是钙钛矿电池,底下是异质结电池,钙钛矿吸收中短波长的光，中长波的光透过钙钛矿由异质结吸收,通过光学和叠层的设计来输出超高电压。 在转化率贡献上,异质结可以贡献 25%-26%的转化率,而钙钛矿层则是增加其 3%-5%增量效益。值得注意的是，由于钙钛矿电池与硅异质结电池均为 P-N 结构，如果将二者直接串联,接触界面会形成反 PN 结,导致电压相互抵消而不导电,需要增加过渡层，隧穿结或过渡层也是 P-N 结构，过渡层需要同时满足可导电、透光性好、有一定厚度几个条件，来联接两个子电池。 1.2 效率突破18%，钙钛矿完成技术爬坡阶段 作为下一代光伏技术,钙钛矿产业今年在技术上完成了爬坡阶段,在此背景下诸多企业逐渐布局钙钛矿。极电光能、协鑫光电、纤纳光电三家作为钙钛矿领域资深“玩家"，今年都陆续取得了巨大进步除此之外，还有一批来势汹汹的追赶者传统晶硅电池企业有隆基、晶科、通威、天合光能等,新锐企业有华、一道新能等，此外跨界“玩家”比如比亚迪、京东方等均已开始布局钙钛矿企业。 尽管布局钙缺矿的企业变多,但隆基、天合光能等传统晶硅企业还是依托在昆硅电池的技术积累，多数选择以晶硅/钙钛矿叠层为研发方向，且大多数企业目前技术进展迅速，但多处于研发或实验室阶段。 协鑫光电2023年底在钙钛矿领域连续取得突破 协鑫光电11月23日推出的1000毫米x2000毫米钙钛矿单结组件光电转化效率达到 18.04%，由中国计量科学研究院进行权威认证并出具正式测试报告。这成绩标志着协鑫光电成功跨过 18%的转换效率门槛，下一步将致力于新一代钟铁矿叠层组件研发。11月30日,协鑫光电发布全球第一块真正意义上的钙钛矿鲁层组件 (279mmx370mm),效率 26.17%。未来将持续在面积和效率上双管齐下，力争突破 26%@1000mmx2000mm,这一商业化起点。12 月 14 日推出层钙钛矿组件效率达 26.34% @2048cm2 (36.9cmx55.5cm)。同时伴随着朱雀二号遥三火箭发射成功，进入太空测试。 12月27日,协鑫光电在江苏省苏州市昆山高新区举行全球首个吉瓦级大规格(2.4米*1.2米)钙钛矿生产基地奠基仪式,标志着协鑫钙钛矿正式进入吉瓦级商业运营阶段。 金石能源首款钙钛矿/混合型BC四端叠层面世,转换效率达33.94% 金石能源钙钛矿/混合型BC 四端叠层技术首次将金石能源的混合型BC 电池与半透明钙钛矿电池相结合,充分发挥了混合型BC电池高电流、高效率优势以及钙钛矿电池的光谱响应范围可调、高效率等优势。能创造出如此高效率水平得益于高效率的混合型BC电池以及高质量的宽带隙钙钛矿薄膜,其中,混合型BC电池来自于金石能源中试线上产品。 混合型 BC 电池效率比异质结 (HJT) 电池效率高 1.5%以上，其与半透明钙钛矿电池的结合更进一步提升了叠层电池的转换效率。该钙钛矿/混合型 BC 四端会层电池具有以下优势: 1)转换效率高:钙钛矿/混合型 BC 四端叠层电池利用钙钛矿电池和混合型BC 电池的优势,并且避免了电流匹配对性能的限制,实现对太阳光利用率和转换效率的最大化，从而获得更高的电池转换效率。 2)工艺简单:钙钛矿/混合型 BC 四端叠层电池仅通过光学耦合,不需考虑顶电池与底电池的电流匹配而产生的工艺兼容问题,工艺上相对简单 3)产线兼容: 钙钛矿电池产线与硅基 BC 产线结合即可用于该四端叠层的制备，而不需要对现有产线另行改造。 金石能源在BC电池的技术研发上屡有突破,2023年9月份，金石能源先后发布了由第三方认证的混合型BC电池27.42%以及混合型BC电池组件24.88%的转换效率双世界纪录，时隔4个月，又在钙钛矿/混合型BC 叠层太阳电池方面创造新的纪录。
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来源：光伏技术共享交流、银创智库、民生证券
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一般来说,相比Topcon 电池,异质结电池与钙钛矿电池进行叠层更为理想。
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一是异质结电池结构相比Topcon 电池本身更适合叠层: 因为钙矿电池与异质结电池进行叠层，异质结电池表面本身就是 TCO，异质结电池的产线无需做更改,而Topcon 电池与钙钛矿电池进行叠层,Topcon 正面的氮化硅和氧化铝由于是绝缘体不能导电,需要先把氧化铝和化硅去掉,或加入进一步掺杂和钝化工 二是Topcon电池与钙钛矿电池进行叠层的话自身基于电流高的效率优势会被浪费: 从实际量产效率来看,Topcon 和异质结相差不大，但效率的构成参数不同,异质结电池电压高,电流低,Topcon 电池开压不高,但电流比较高,主要原因为异质结表面 TCO 的透光性不如 Topcon 表面的氮化硅。 如果做叠层电池，异质结受光面 TCO 依然是 TCO,Topcon 表面也需要变成 TCO,那么 Topcon 电池本身电流高的优势就没有了,理论上钙钛矿-Topcon 叠层电池的效率相比 HIJT-钙钛矿叠层电池更低。不过钙钛矿-Topcon 叠层电池依然值得关注，2022年6月, 澳大利亚国立大学 Klaus Weber，北京大学周欢萍以及晶科能源 PeitingZheng等人使用 Topcon晶硅电池作为底部电池,以及钙钛矿薄膜作为顶部电池制备了单片钙钛矿/Topcon 层器件。该器件的效率为 27.6%。 三是钙钛矿/HJT 层电池为串联结构,输出超高电压提高转换效率。钙钛矿与异质结具有良好的叠层电池匹配度,可形成较单结 PSCs 效率更高的叠层电池,异质结是指将P型半导体与N 型半导体制作在同一块硅基片上,在交界面形成的空间电荷区(PN结),具有单向导电性。具有本征非晶层的硅异质结电池片中同时存在晶体和非晶体级别的硅,非晶硅能更好地实现钝化效果,提高开路电压和转换效率。层电池根据禁带宽度从小到大,可依次将不同材料按从底向顶顺序而组成叠层电池上面是钙钛矿电池,底下是异质结电池,钙钛矿吸收中短波长的光，中长波的光透过钙钛矿由异质结吸收,通过光学和叠层的设计来输出超高电压。 在转化率贡献上,异质结可以贡献 25%-26%的转化率,而钙钛矿层则是增加其 3%-5%增量效益。值得注意的是，由于钙钛矿电池与硅异质结电池均为 P-N 结构，如果将二者直接串联,接触界面会形成反 PN 结,导致电压相互抵消而不导电,需要增加过渡层，隧穿结或过渡层也是 P-N 结构，过渡层需要同时满足可导电、透光性好、有一定厚度几个条件，来联接两个子电池。 1.2 效率突破18%，钙钛矿完成技术爬坡阶段 作为下一代光伏技术,钙钛矿产业今年在技术上完成了爬坡阶段,在此背景下诸多企业逐渐布局钙钛矿。极电光能、协鑫光电、纤纳光电三家作为钙钛矿领域资深“玩家"，今年都陆续取得了巨大进步除此之外，还有一批来势汹汹的追赶者传统晶硅电池企业有隆基、晶科、通威、天合光能等,新锐企业有华、一道新能等，此外跨界“玩家”比如比亚迪、京东方等均已开始布局钙钛矿企业。 尽管布局钙缺矿的企业变多,但隆基、天合光能等传统晶硅企业还是依托在昆硅电池的技术积累，多数选择以晶硅/钙钛矿叠层为研发方向，且大多数企业目前技术进展迅速，但多处于研发或实验室阶段。 协鑫光电2023年底在钙钛矿领域连续取得突破 协鑫光电11月23日推出的1000毫米x2000毫米钙钛矿单结组件光电转化效率达到 18.04%，由中国计量科学研究院进行权威认证并出具正式测试报告。这成绩标志着协鑫光电成功跨过 18%的转换效率门槛，下一步将致力于新一代钟铁矿叠层组件研发。11月30日,协鑫光电发布全球第一块真正意义上的钙钛矿鲁层组件 (279mmx370mm),效率 26.17%。未来将持续在面积和效率上双管齐下，力争突破 26%@1000mmx2000mm,这一商业化起点。12 月 14 日推出层钙钛矿组件效率达 26.34% @2048cm2 (36.9cmx55.5cm)。同时伴随着朱雀二号遥三火箭发射成功，进入太空测试。 12月27日,协鑫光电在江苏省苏州市昆山高新区举行全球首个吉瓦级大规格(2.4米*1.2米)钙钛矿生产基地奠基仪式,标志着协鑫钙钛矿正式进入吉瓦级商业运营阶段。 金石能源首款钙钛矿/混合型BC四端叠层面世,转换效率达33.94% 金石能源钙钛矿/混合型BC 四端叠层技术首次将金石能源的混合型BC 电池与半透明钙钛矿电池相结合,充分发挥了混合型BC电池高电流、高效率优势以及钙钛矿电池的光谱响应范围可调、高效率等优势。能创造出如此高效率水平得益于高效率的混合型BC电池以及高质量的宽带隙钙钛矿薄膜,其中,混合型BC电池来自于金石能源中试线上产品。 混合型 BC 电池效率比异质结 (HJT) 电池效率高 1.5%以上，其与半透明钙钛矿电池的结合更进一步提升了叠层电池的转换效率。该钙钛矿/混合型 BC 四端会层电池具有以下优势: 1)转换效率高:钙钛矿/混合型 BC 四端叠层电池利用钙钛矿电池和混合型BC 电池的优势,并且避免了电流匹配对性能的限制,实现对太阳光利用率和转换效率的最大化，从而获得更高的电池转换效率。 2)工艺简单:钙钛矿/混合型 BC 四端叠层电池仅通过光学耦合,不需考虑顶电池与底电池的电流匹配而产生的工艺兼容问题,工艺上相对简单 3)产线兼容: 钙钛矿电池产线与硅基 BC 产线结合即可用于该四端叠层的制备，而不需要对现有产线另行改造。 金石能源在BC电池的技术研发上屡有突破,2023年9月份，金石能源先后发布了由第三方认证的混合型BC电池27.42%以及混合型BC电池组件24.88%的转换效率双世界纪录，时隔4个月，又在钙钛矿/混合型BC 叠层太阳电池方面创造新的纪录。
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一般来说,相比Topcon 电池,异质结电池与钙钛矿电池进行叠层更为理想。
金石能源在BC电池的技术研发上屡有突破,2023年9月份，金石能源先后发布了由第三方认证的混合型BC电池27.42%以及混合型BC电池组件24.88%的转换效率双世界纪录，时隔4个月，又在钙钛矿/混合型BC 叠层太阳电池方面创造新的纪录。
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