1.高效太阳能电池相关技术特点
太阳能电池(solarcell,SC)具有持久性、清洁性和灵活性等优点,并且在转化过程中,无污染、无噪声,既可以直接为小型电器提供离网电能,又可以进行并网发电,应用前景广阔。
太阳能电池是光伏发电系统的核心,其开发和制造是光伏产业链中最关键、最重要的一环,将直接影响到太阳能发电的普及和发展。有效提高太阳能电池的光电转换效率,降低制造、应用成本并实现发电稳定性,是高效太阳能电池开发、制造中必须要解决的关键问题。
目前,普通太阳能电池产业化水平的光电转换效率大致为,单晶18%-19%、多晶17.3%-17.8%,非晶硅薄膜8%~9%。根据国务院发布《国务院关于促进光伏产业健康发展的若干意见》,明确提出新上光伏制造项目应满足单晶硅光伏电池转换效率不低于20%、多晶硅光伏电池转换效率不低于18%、薄膜光伏电池转换效率不低于12%。当然,高效太阳能电池也是一个随时间变化而变化的概念。
太阳能电池是一种利用“光生伏特效应”原理将太阳能转化为电能的半导体器件,其核心原材料是可释放电子的半导体物质。电池产品主要分为以晶硅电池为代表的太阳能电池,和以硅基薄膜、碲化镉(CdTe)电池、硒铟铜(CuInSe)电池、硫化镉(CdS)电池、铜铟镓硒(CIGS)电池、砷化镓(GaAs)叠层电池等薄膜电池为代表的太阳能电池,以及以染料敏化电池-光电化学电池(Grātzel电池)、有机电池、多结(带隙递变)电池、热载流子电池等新型电池及新概念电池为代表的太阳能电池。
截至2013年底,太阳能电池产品中,晶体硅太阳能电池(主要是P型单晶硅电池和多晶硅电池)占据市场主导地位,市场占有率超过90%;薄膜电池的市场占有率不到10%;新型电池及新概念电池大多处于实验室阶段或中试阶段,尚未大规模产业化。
目前,全球光伏产业尚处在导入期,有关高效太阳能电池的多种相关技术路线都在并行发展。其中,晶硅高效太阳能电池因具有高光电转换率、低污染、性能稳定不易衰减、大规模制造技术成熟等方面的优点。因此,世界范围内以晶体硅太阳能电池为主的高效太阳能电池结构,既是过去几年的真实写照,而且还将会在未来十几年持续占据主导地位。
但是,就现在的规模化生产而言,要达到上述的效率要求,可能需要我们实现从常规P型晶体硅技术,到P型晶体硅的PREC/PERT技术以及N型电池技术(含N型双面、异质结、背接触、异质结背接触电池)的转变。同时,薄膜电池与晶硅电池相比,在光电转换效率、成本和稳定性等方面可以进行的改善空间较大,薄膜技术领域的突破有望使其成为未来高效太阳能电池发展的热点。
这里,我们对三大类高效太阳能电池作简要说明。
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