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　　HIT 是 Heterojuncon with Intrinsic Thin－layer 的缩写，意为本征薄膜异质结，

　　因 HIT 已被日本三洋公司申请为注册商标，所以又被称为 HJT 或 SHJ（Silicon

　　Heterojuncon solar cell）。1992 年三洋公司的 Makoto Tanaka 和 Mikio Taguchi

　　第一次成功制备了 HI（T HeterojunctionwithIntrinsic ThinLayer）电池。日本 Panasonic

　　HIT 电池结构，中间衬底为 N 型晶体硅，通过 PECVD 方法在 P 型 a-Si 和 c-Si

　　之间插入一层 10nm 厚的 i-a-Si 本征非晶硅，在形成 pn 结的同时。电池背面为

　　20nm 厚的本征 a-Si：H 和 N 型 a-Si：H 层，在钝化表面的同时可以形成背表面场。

　　由于非晶硅的导电性较差，因此在电池两侧利用磁控溅射技术溅射 TCO 膜进行

　　横向导电，最后采用丝网印刷技术形成双面电极，使得 HIT 电池有着对称双面电

　　层很薄而可以隧穿后通过高掺杂的 p＋型非晶硅，构成空穴传输层。同样，在背

　　表面，由于能带弯曲阻挡了空穴向背面的移动，而电子可以隧穿后通过高掺杂的

　　n＋型非晶硅，构成电子传输层。通过在电池正反两面沉积选择性传输层，使得

　　光生载流子只能在吸收材料中产生富集然后从电池的一个表面流出，从而实现两

　　最常见的是 p 型硅基异质结太阳能电池，其广泛应用于光伏产业，因为 p

　　型硅片是常见的光伏材料且以 p 型单晶硅为衬底的电池接触电阻较低 ，但是由

　　于硼和间隙氧的存在，使得以 p 型单晶硅为衬底的太阳电池有较严重的光照衰减

　　问PG电子题。且由于 c-Si(p)/a-Si(i/p)界面氢化非晶硅价带带阶（）要比导带

　　(包括窗口层光学带隙宽度、窗口层导电率及掺杂浓度、窗口层激活能、窗口层

　　的光透过率)、各层之间界面状态(界面缺陷态密度)及能隙匹配、各层厚度(尤其

　　i 层厚度)以及太阳能电池结构等。非晶硅薄膜电池的结构一般采取叠层式或进

　　HJT 技术供应商主要有：KANEKA（得益于非晶硅薄膜领域多年的耕耘和技术

　　积累，转换效率 %）、SUNPREME（运用 Tandem 串联结构和优化 ITO 等防反

　　射材料，在印刷银线和镀铜两种工艺上的效率分别为 22%和 %）、Roth&Rau

　　（磁控溅射、全铝背电极、镀铜栅线、两次印刷、高的高宽比，转换效率可达到

　　Meyer Burger）于 2014 年 11 月正式开启其在瑞士的异质结太阳电池中试线；

　　美国光伏安装商 SolarCity 在 2014 年 9 月宣布破土动工其位于纽约州的新 1GWp

　　工厂，技术来源于其所收购的 Silevo 公司（赛昂电力）的隧道异质结型太阳电

　　阳电池产业化关键技术的 863 项目，中科院电工所等承担相关研究工作。国内新

　　奥集团、嘉兴上澎已实现异质结电池量产，国内其他企业如山西晋能集团、协鑫

　　反射膜。不同透明导电膜的电学、光学以及结构等都不相同,亦对太阳能电池的

　　光电特性和输出特性(如电池的内外量子效率、短路电流、开路电压、填充因子

　　等)产生不同的影响。一般,在太阳能电池中对透明导电膜的要求是载流子浓度

　　高、带隙宽度大、光电特性好、化学性质稳定、较低的电阻率、机械强度高以及

　　法的工艺稳定性更好，制备薄膜的质量也较好。HIT 电池中 TCO 层的作用：形成

　　良好的欧姆接触，过渡金属－硅减少PG电子载流子平行硅片表面流动时的复合损耗，增

　　加载流子的收集效率；起到钝化表面的效果。高迁移率的 TCO 薄膜是获得高 J

　　不同衬底上沉积纳米 TCO 的表面反射率，利用倾斜角磁控溅射能够制备出

　　纳米棒状 TCO 薄膜，并具有好的光学透过率和电学性能，具有应用在硅异质结

　　未呈键电子在电场作用下可产生电流，不需要声子的帮助因而非晶硅可以做得很

　　薄。无定性硅不存在这种延展开的晶格结构，原子间的晶格网络呈无序排列。换

　　言之，并非所有的原子都与其它原子严格地按照正四面体排列。由于这种不稳定

　　性，无定形硅中的部分原子含有悬空键(dangling bond)。这些悬空键对硅作为

　　导体的性质有很大的负面影响。然而，这些悬空键可以被氢所填充，经氢化之后，

　　无定形硅的悬空键密度会显著减小，并足以达到半导体材料的标准。但很不如愿 : .

　　的一点是，在光的照射下，氢化无定形硅的导电性能将会显著衰退，这种特性被

　　称为 SWE 效应(Staebler-Wronski Effect)。解决这些问题的这径就是制备叠层

　　太阳能电池，叠层太阳能电池是由在制备的 p、i、n 层单结太阳能电池上再沉积

　　硅要高出一个数量级,比单晶硅对太阳能辐射的吸收率要高 40 倍左右,用很薄的

　　HIT 电池中本征非晶硅层的作用：钝化硅片表面，减少Dit（界面态密度），

　　1*105cm/s；氮化硅钝化后可降到 1*103cm/s 以下，效果很好时可降到 102cm/s 以

　　下；此处钝化，降到了 10cm/s 以下。本征 a-Si：H 具有很好的钝化晶体硅表面

　　缺陷的作用，极大地降低了晶体硅的表面复合，复合速率可降至3cm/s，确保了

　　而界面态密度主要是由沉积在 c-Si 上的掺杂 a-Si:H 引入的。引入本征非晶硅

　　层以后，掺杂层和衬底被分开了，因此问题得到解决。HIT 结构的本质特征是使

　　电池获得一个良好的界面，从而避免载流子的复合。钝化效果直接反映在少子寿

　　命上，因此开展对本征非晶硅薄层钝化后硅片少子寿命的研究是制备高效 HIT

　　目前主推的清洗流程主要有两种方式：RCA 清洗和 O3清洗。两种清洗各有

　　优劣：RCA 清洗方法能获得低金属杂质界面，但是引入氨水会导致表面粗糙度

　　增加；而臭氧清洗的硅片表面粗糙度几乎不变，能获得比较平滑的表面，臭氧清

　　洗还降低了化学试剂的使用量，大大降低了 HJT 电池清洗段的成本，但是相比

　　于 RCA 清洗，利用 O3清洗获得的衬底表面在理论上含有较多金属杂质现行 HJT

　　电池用 RCA 清洗较多，日本松下 1GW的 HJT 均采用 RCA 清洗。

　　PECVD。日本松下公司目前拥有的 1GW产能均采用 HWCVD沉积本征非晶硅

　　与掺杂非晶硅，此类工艺优点是对界面轰击较小，薄膜质量较好，对硅片钝化较

　　好，但是其劣势也比较明显，均匀性较差并且维护成本较高。PECVD 现在主要 : .

　　分为射频等离子体化学气相沉积(RFCVD)与甚高频等离子体化学气象沉积

　　(VHFCVD)，两者差异只是在射频频率上。总的来说 RFCVD 沉积非晶硅均匀性

　　较好，薄膜氢含量较高，但是沉积非晶硅薄膜悬挂键和 Si-Si弱键较多，成膜质

　　量不如 VHFCVD，并且对硅衬底的轰击也强于 VHFCVD。VHFCVD 沉积非晶硅

　　均匀性略差于 RFCVD，但是薄膜质量较好，对衬底轰击较小，但是由于受制于

　　等离子体驻波效应以及趋肤效应难以做成大面积 chamber，因此 VHFCVD 的产

　　能会受一定的限制。总的来说现行的技术方向是往 PECVD，在 PECVD 领域越

　　来越多的设备厂家开始开发 VHFCVD，比如国内的上海理想能源设备有限公司

　　中可靠性和可重复性是一大挑战，目前通常用 PECVD 法制备。梅耶博格开发的

　　HJT 电池片整线工艺，只需六道工序便可生产出高效异质结电池片。其中所采用

　　的核心设备为 HELiAPECVD 和 HELiAPVD 。HELiAPECVD 采用 PECVD（等离子体增

　　强化学气相沉积法）在硅片正面和背面沉积非晶硅膜层。HELiAPVD 采用 PVD（物

　　理气相沉积）溅射法在硅片正面和背面沉积 TCO 膜层。随后，通过丝网印刷完成

　　瑞士的光伏设备制造专业公司 INDEOtec SA 新一代异质结太阳能电池 PECVD

　　技大学（KAUST）的设备认证。使用专有 “镜像反应器”概念，避免了硅片沉积顶

　　部和底部之间的翻转，消除了污染问题，提供了高水平产量，保持了HJ 电池高

　　沉积 HJT 电池 TCO 薄膜的方法主要有两种：RPD(反应等离子体沉积)和

　　PVD(物理化学气象沉积)。RPD工艺主要是采用日本住友重工 RPD设备匹配自

　　己生产的 IWO(氧化铟掺钨)靶材制备 IWO透明导电薄膜，该方法相对于传统

　　现在日本松下公司的 1GW电池均采用 RPD工艺。由于 RPD工艺采用蒸发

　　镀膜对硅衬底轰击较小，并且制备的 IWO导电薄膜在电学性能上明显优于 PVD

　　工艺制备的 ITO 薄膜，并且 IWO薄膜功函数高于 ITO 薄膜，总的来说与非晶 P

　　层匹配较好，总的来说效率上 RPD工艺发制备的 IWO薄膜完胜 PVD 工艺制备

　　的 ITO。PVD 工艺主要采用直流磁控溅射制备 TCO，现在 HJT 电池采用 PVD

　　工艺制备的 TCO 一般是 ITO，但是由于 PVD 工艺带来了粒子高轰击，损伤较大，

　　同时 ITO 光电学性能差于 IWO导电薄膜。由于住友重工持有 RPD设备与 IWO

　　靶材两项专利限制了该技术的发展，而 PVD 技术已经较为成熟，并且设备较为

　　便宜且产能较大。现在 PVD 技术由于受制于材料 ITO 本身光电学性能较差，所

　　以该法短期之内难以取代 RPD工艺，但是这两年出现了一些使用 PVD 法制备的

　　新种类的 TCO 薄膜，在综合性能上拉近了与 IWO的差异，如果基于 PVD 技术

　　的 TCO 材料获得突破，PVD 制备 TCO 将是 HJT 电池的发展方向。

　　丝网印刷工艺是制作太阳能电池电极最常用的方法，而且就 HJT 电池电极

　　的工艺流程而言，其与传统晶体硅电池差异较小，均采用普通的钢丝复合网，具 : .

　　体的网版相关参数也基本一致。但是 HJT 电池正背面的网版在细栅线条数会有

　　HJT 电池与传统晶硅电池与一般的 N 型电池在工艺上有一项主要差异，在于

　　须采用低温工艺来进行镀膜；而这道手续也对 HJT 电池的品质影响甚大。一家台

　　系设备厂对 EnergyTrend 表示，HJT 电池在生产时，需透过 RPD 设备将金属化透

　　明导电层透过轰击方式镀在非硅结构上。RPD 设备最早由日厂三阳所研发，已获

　　而台系设备厂的 RPD 设备可利用低功率、长时间的蒸镀方式进行柔性镀膜，

　　轰击能量低，避免电池在镀膜的轰击过程中毁损表面薄膜或产生破片。这种方式

　　亦可使金属膜层的致密度和开路电压也更高，创造更优良的导电性，提高电池的

　　贺利氏推出了为 HJT 度身定制的 SOL560 和 SOL570 系列低温银浆， 全力支

　　持这些技术供应商从提高效率和降低成本两方面开发了一系列的新型工艺, 从

　　丝网印刷工艺是制作太阳能电池电极最常用的方法，而且就 HJT 电池电极的

　　工艺流程而言，其与传统晶体硅电池差异较小，均采用普通的钢丝复合网，具体

　　的网版相关参数也基本一致。但是 HJT 电池正背面的网版在细栅线条数会有一些

　　HJT 电池丝印与常规晶体硅的差异主要体现在银浆上，低温银浆是通过树脂

　　包裹银颗粒与 TCO 接触隧穿导电，银颗粒之间在固化后也能通过隧穿导电，低温

　　丝印后的 HJT 电池存在的主要问题是主栅拉力较低，现在晶体硅电池的拉力

　　一般需要大于 2N，而 HJT 电池一般要求拉力大于 1N。拉力是由银浆里树脂决定

　　的，树脂越多拉力越好，但是银浆电阻率反而会越高。所以低温银浆的拉力和电

　　阻率关系是此消彼长，银浆的性能可以通过拉力和电阻率进行综合评价。将细栅

　　与主栅分开印刷比较适合 HJT 电池，细栅选用低电阻率银浆，主栅选取高拉力银

　　（1）无 PID 现象由于电池上表面为 TCO，电荷不会在电池表面的 TCO 上产生

　　（2）低温制造工艺 HJT 电池所有制程的加工温度均低于 250℃，避免了生产