2018年太陽能電池十大效率突破
光伏產(chǎn)業(yè)網(wǎng)訊
發(fā)布日期：2018-12-27
核心提示：
對于太陽能光伏行業(yè)來說，電池效率是一個敏感詞匯，因為它代表著整個行業(yè)最先進的技術，它也承載著整個行業(yè)的未來發(fā)展。之所以太陽能發(fā)電沒有在全球發(fā)展起來，最主要的原因就是電池效率太低。這也就意味著，太陽能發(fā)電要獲得不斷的發(fā)展，就必須不斷的提升太陽能電池的發(fā)電效率。對于太陽能光伏行業(yè)來說，電池效率就是行業(yè)的生命力。
對于太陽能光伏行業(yè)來說，電池效率是一個敏感詞匯，因為它代表著整個行業(yè)最先進的技術，它也承載著整個行業(yè)的未來發(fā)展。之所以太陽能發(fā)電沒有在全球發(fā)展起來，最主要的原因就是電池效率太低。這也就意味著，太陽能發(fā)電要獲得不斷的發(fā)展，就必須不斷的提升太陽能電池的發(fā)電效率。對于太陽能光伏行業(yè)來說，電池效率就是行業(yè)的生命力。
2018年，無論是裝機量還是發(fā)電量，太陽能發(fā)電在全球取得了長足的進步。而在決定未來的電池效率方面，也取得了令人矚目的成績。下面OFweek太陽能光伏網(wǎng)將盤點2018年太陽能電池十大效率突破。
NO.1 有機柔性光伏電池效率破記錄，達7.4%
2018年6月，希臘有機電子技術研發(fā)團隊(OET)稱，其研發(fā)的完全卷對卷印刷聚合物基單結(jié)有機光伏(OPV)電池創(chuàng)造了新效率紀錄，為7.4%。
據(jù)了解，OET研發(fā)的OPV效率從最初的1.8%，已經(jīng)提升到目前的7.4%，性能明顯提高，公司計劃到2021年實現(xiàn)OPV電池9%的效率，并表示正在努力實現(xiàn)這一目標。
該公司在一份聲明中表示：“針對2021年的各種示范項目，OPV發(fā)電效率新結(jié)果可以支持每年面積達100萬平方米的批量生產(chǎn)。”
據(jù)了解。全面印刷的OPV面板寬度可達1米，形狀各異。靈活的OPV電池可以連接到一系列平面和曲面，從而改善消費產(chǎn)品形態(tài)，應用領域從照明，顯示器擴展到電子電路，生物傳感器，可穿戴設備，IT和物聯(lián)網(wǎng)應用等。
編輯點評：
盡管這類單結(jié)有機光伏電池的效率很低，但是其勝在成本低廉，而且可以達到的面積其他光伏電池難以企及。與其他還處在實驗室的電池相比，該類電池其應用領域非常廣泛，而且已經(jīng)開始商業(yè)化應用，隨著效率的提升，這類電池也許未來能夠獲得長效發(fā)展。
NO.2 高達17.3%!南開大學團隊刷新有機太陽能電池效率世界紀錄
8月，南開大學化學學院陳永勝教授領銜的團隊在有機太陽能電池領域研究中獲突破性進展。他們設計和制備的疊層有機太陽能電池材料和器件，實現(xiàn)了17.3%的光電轉(zhuǎn)化效率，刷新了世界紀錄。
相比硅基無機太陽能電池，有機太陽能電池可以彎曲，并且足夠薄，可在建筑物或服裝內(nèi)彎曲和扭曲，并可以制成任何顏色，甚至透明，從而與周圍環(huán)境相匹配。
但是較低的光電轉(zhuǎn)化效率阻礙了有機太陽能電池的發(fā)展，近幾年，有機太陽能電池光電轉(zhuǎn)化效率一直在11%到12%左右徘徊。
南開大學所設計的疊層有機太陽能電池不但效率出眾，而且穩(wěn)定性優(yōu)異，在經(jīng)過166天連續(xù)測試后，性能損失僅為4%。這一最新成果讓有機太陽能電池距離產(chǎn)業(yè)化更近一步。
而根據(jù)陳永勝教授預測，有機太陽能電池(墊層)的最高轉(zhuǎn)化效率理論上可以達到20%以上。
編輯點評：
有機太陽能電池一直是行業(yè)內(nèi)不大受待見的一個方向，但是南開大學的這一實驗結(jié)果或?qū)⒏淖冞@種局面。這類電池最大的優(yōu)勢在于成本低廉，而且柔性的特質(zhì)使得這類電池可以應用到建筑等多種場景中，一旦未來其量產(chǎn)化效率也達到17%以上，那有機太陽能電池有望迎來市場化應用。
NO.3 高達23.95%、22.04%!晶科能源獨領P型單多晶電池世界紀錄
2018年5月，晶科能源宣布，公司高效P型單晶電池轉(zhuǎn)換效率達到23.95%，再破世界紀錄。這一效率紀錄獲得中國科學院太陽光伏發(fā)電系統(tǒng)和風力發(fā)電系統(tǒng)質(zhì)量檢測中心的測試認可。
據(jù)了解，該高效電池技術應用晶科自主研發(fā)的高摻雜低缺陷P型單晶硅片，結(jié)合在選擇性發(fā)射極(SE)、氧化硅鈍化層、背鈍化等全方位的工藝優(yōu)化，達到23.95%的高轉(zhuǎn)化效率。晶科能源特有的黑硅陷光技術和多層減反ARC技術，使電池片正面反射率達到了0.5%以下，最大程度地保證了短路電流的穩(wěn)步增長。金屬化方面，該高效電池在使用先進電極設計的同時，優(yōu)選新型絲網(wǎng)印刷漿料，降低串聯(lián)電阻和金屬/硅界面復合幾率，顯著提升電池填充因子。
在此之前，P型單晶電池轉(zhuǎn)換效率紀錄為晶科保持的23.45%。而不僅在單晶領域，晶科在今年10月也打破了P型多晶太陽能電池轉(zhuǎn)換效率世界紀錄(22.04%)。該電池采用了高質(zhì)量工業(yè)級硼摻雜多晶硅片，將陷光、鈍化技術及抗光衰等先進技術統(tǒng)一集成在PERC技術框架下，電池效率達到了22.04%。結(jié)果獲得德國弗勞恩霍夫(Fraunhofer ISE)太陽能系統(tǒng)研究所下屬的檢測實驗室驗證。
編輯點評：
獨領單多晶兩項電池效率紀錄，晶科能源不僅僅只是一個組件供應商，他們強大的技術實力彰顯無遺。而對于已經(jīng)穩(wěn)居組件供應商龍頭地位的晶科來說，新型電池的投產(chǎn)以及產(chǎn)線的適配將使得新電池以最快的速度量產(chǎn)。而一旦量產(chǎn)，其產(chǎn)品的競爭力將獲得提升，同時給行業(yè)帶來很大的改變。
NO.4 美高校研制雙層薄膜太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率22.4%創(chuàng)紀錄
2018年9月，美國加利福尼亞大學洛杉磯分校等機構(gòu)的研究人員開發(fā)出一種新型薄膜太陽能電池，其雙層設計大大提高了光電轉(zhuǎn)換效率，高達22.4%，創(chuàng)造了同類太陽能電池新紀錄。已得到美國能源部下屬國家可再生能源實驗室確認。
據(jù)了解，這種雙層串聯(lián)結(jié)構(gòu)的太陽能電池，上層噴涂了1微米厚的鈣鈦礦，有助于高效捕捉太陽能，底層是厚約1微米的銅銦鎵硒薄膜(CIGS)電池。薄膜電池表面經(jīng)過納米級的加工，再加上聚合有機物空穴傳輸層。這種設計可以讓電池產(chǎn)生更高的電壓，從而增加輸出功率。整個組件安裝在厚約2毫米的玻璃基板上。
這項技術使CIGS太陽能電池的性能提高了近20%，也意味著能源成本降低了20%。研究團隊的下一個目標是將電池的光電轉(zhuǎn)換效率提高至30%。
編輯點評：
這種雙層薄膜太陽能電池結(jié)構(gòu)與硅-鈣鈦礦電池結(jié)構(gòu)有異曲同工之妙，而其未來的發(fā)展?jié)摿σ沧屓诵纳蛲＿@種設計對于鈣鈦礦及薄膜電池的未來發(fā)展都極具開創(chuàng)意義。但是值得憂慮的是，兩種薄膜電池以及雙層的設計其工藝復雜，有可能在未來的商業(yè)化應用中遇到困難。
NO.5 松下HIT電池效率達到24.7%，打破大面積晶硅電池效率記錄
2018年2月，松下研發(fā)出了效率高達24.7%的太陽能電池，該結(jié)果經(jīng)過日本產(chǎn)業(yè)技術綜合研究所的證實。松下聲明稱這是實用面積(100 cm2以上)晶硅太陽能電池的世界最高效率。
松下此次公布的電池效率較此前的數(shù)據(jù)提高了0.8%。該電池仍采用其HIT技術，面積為101.8cm2，電池厚度98 μm，開路電壓0.75V，短路電流4.02A(39.5 mA/cm2)，填充因子83.2%。
松下在聲明中指出，為提高電池效率，公司主要在減少復合損失，減少吸光損失和減少電阻損失三方面入手。HIT電池通過其高質(zhì)量的非晶硅薄層減少表面復合損失，而此次松下進一步提高了非晶硅薄膜的品質(zhì)，減少了生長工藝對基材的損傷，這使得電池開路電壓從0.748V提高到0.75V。同時松下通過減少透明導電層和非晶硅層的透光度增加了電池對光的吸收，將短路電流從 38.9 mA/cm2 提高到 39.5 mA/cm2。最后通過提高電極高寬比提高填充因子。
據(jù)了解，新的HIT電池不但效率更高，同時厚度僅為98 μm，這充分展示了這款電池在降低成本方面的潛能。
編輯點評：
PERC之后，以HIT為代表的異質(zhì)結(jié)電池成為了當前光伏產(chǎn)業(yè)的大熱。異質(zhì)結(jié)電池在今年的領跑者項目中也大放光彩，有望成為未來2-3年最火的太陽能光伏技術。而我國也在今年新建了多條異質(zhì)結(jié)電池產(chǎn)線，未來發(fā)展?jié)摿薮蟆?/div>
NO.6 天合光能IBC電池效率達到25.04% 再創(chuàng)新高
2018年2月，天合光能光伏科學與技術國家重點實驗室宣布，其自主研發(fā)的6英寸面積(243.18cm2)N型單晶全背電極太陽電池(IBC)效率高達25.04%(全面積)，其中電池開路電壓高達715.6mV。測試結(jié)果已經(jīng)過權威測試機構(gòu)日本電氣安全與環(huán)境技術實驗室(JET)獨立測試認證。
IBC電池(InterdigitatedBackContact，交叉指狀背接觸)因其全背電極結(jié)構(gòu)設計而得名，在其結(jié)構(gòu)設計中，導出電流的正、負電極金屬化柵線設計在太陽電池的背面，是目前商品化晶體硅電池中難度最高的技術，標志著晶體硅研發(fā)制造技術的最高水平。同時，IBC電池由于正面沒有任何電極，具有外形美觀等優(yōu)勢，尤其適合光伏建筑一體化，其針對高端應用場景，具有突出的商業(yè)化前景。
編輯點評：
IBC電池以其高效的特性已經(jīng)引起了行業(yè)的重點關注，而天合光能正式IBC電池最早的推行者，在這領域保持了多年的世界紀錄。目前市面上已經(jīng)有多款疊加IBC、雙面、PERC技術的組件發(fā)行，未來IBC電池將越來越頻繁出現(xiàn)在行業(yè)人士的眼前。
NO.7 牛津光伏鈣鈦礦硅太陽能電池的效率達到28%
2018年12月，英國鈣鈦礦研發(fā)公司-牛津光伏太陽能公司表示，他們在perovskite-silicon串聯(lián)太陽能電池上取得了28%的效率，打破了自己保持的世界紀錄。
幾個月前，該公司的鈣鈦礦硅太陽能電池效率就達到了27.3%，當時該公司稱這是歷史最高水平。最新的成果是使用了1平方厘米的鈣鈦礦硅串聯(lián)太陽能電池，并獲得了美國科羅拉多州國家可再生能源實驗室(NREL)的認證。
首席技術官表示將繼續(xù)推進鈣鈦礦-硅太陽能電池技術，并制定了一個超過30%效率的路線圖。
據(jù)了解，Oxford PV在德國有一條工業(yè)試驗生產(chǎn)線，已經(jīng)在生產(chǎn)商用尺寸的156mm x156mm光伏電池，供其開發(fā)伙伴驗證。該公司正致力于將鈣鈦礦-硅串聯(lián)太陽能電池技術從實驗室轉(zhuǎn)移到大批量生產(chǎn)。
編輯點評：
一直以來，大多數(shù)人的眼光都放在了分別提高硅太陽能電池、鈣鈦礦電池效率之上，卻很少有人想到將兩種材料集合到同一個電池里面，從而實現(xiàn)優(yōu)勢互補，英國的這家公司做到了，而且取得了優(yōu)異的成績。這對所有的業(yè)內(nèi)研究人員都是一個可以借鑒的方案與方向，而未來如果這種設計的電池能夠?qū)崿F(xiàn)30%的轉(zhuǎn)換效率，那或可以取代當前的硅太陽能電池。
NO.8 一年兩次刷新紀錄 漢能砷化鎵薄膜單結(jié)電池效率達29.1%
2018年11月，經(jīng)德國弗勞恩霍夫太陽能系統(tǒng)研究所(FraunhoferISE)認證，漢能Alta高端裝備集團 (以下簡稱“Alta”)的砷化鎵薄膜單結(jié)電池轉(zhuǎn)化效率達到29.1%，刷新世界紀錄。
這是漢能Alta今年第二次刷新砷化鎵薄膜單結(jié)電池轉(zhuǎn)化效率世界紀錄。2018年2月份，漢能Alta將砷化鎵薄膜單結(jié)電池轉(zhuǎn)化效率刷新為28.9%。
此外，漢能也同時保持著砷化鎵薄膜單結(jié)電池組件的世界效率紀錄(25.1%)。
作為全球薄膜光伏產(chǎn)業(yè)的“獨角獸”，漢能在電池技術方面引領全球。不僅在砷化鎵薄膜電池領域行業(yè)領先，其在銅銦鎵硒薄膜電池也保持著多項世界紀錄。
編輯點評：
漢能在薄膜領域的實力毋庸置疑，在強大的技術實力基礎上，漢能對薄膜產(chǎn)品的推廣作出了極大的貢獻，2018年陸續(xù)發(fā)布了新型漢瓦、漢傘、漢墻等顛覆人們認識的“黑科技”產(chǎn)品。據(jù)了解，截止2018年10月中旬，漢能全球累計專利申請超過7800件，全球累計授權專利超過1700件，平均每天超30件申請。在未來的時間里，我們也期望漢能可以給世界帶來更多的驚喜。
NO.9 太陽能電池效率達37.75%創(chuàng)新紀錄
今年4月，總部位于美國伊利諾斯州的Microlink Devices公司宣布，其三結(jié)外延剝離技術(ELO)太陽能電池薄板轉(zhuǎn)換效率達到37.75%，創(chuàng)下新的太陽能電池效率紀錄。
據(jù)了解，這款電池不但轉(zhuǎn)換效率創(chuàng)造了15.24厘米(6英寸)GaAs基三結(jié)ELO太陽能電池的最高紀錄，而且其超過3000瓦/千克的密度也讓所有太陽能電池望塵莫及。
這款輕質(zhì)電池主要設計用于衛(wèi)星和無人機，其效率紀錄獲得美國能源部國家可再生能源實驗室(NREL)的正式認證，并順利通過工業(yè)標準AM1.5G的測試。
據(jù)了解，Microlink的ELO生產(chǎn)工藝涉及從砷化鎵襯底剝離薄活性電池層，并結(jié)合多結(jié)技術，集成三個或更多由NREL開發(fā)的半導體層，從而實現(xiàn)更高的電池轉(zhuǎn)換效率。
目前該款電池雖然轉(zhuǎn)化效率超高，但是也面臨成本高昂的困境。
編輯點評：
這款電池的超高效率讓人看到了太陽能電池未來的光明前景。但是美中不足的是高昂的制作成本難以下降，使得這款電池只能應用在一些特殊的領域而無法推廣。未來如果這款電池能夠?qū)⒊杀鞠陆?，那獲將引起太陽能光伏行業(yè)的一場變革。
NO.10 超過40%!Fraunhofer ISE創(chuàng)造太陽能電池效率新紀錄
2018年11月，德國Fraunhofer太陽能研究所(ISE)與歐盟資助的CPVMatch項目合作，創(chuàng)造了太陽能電池組件光電轉(zhuǎn)化效率高達41.4%的記錄。
該光伏組件的面積為122cm2，采用多結(jié)疊層太陽能電池的設計，堆疊多層的電池活性材料以吸收太陽光譜中不同的波長。Fraunhofer沒有具體說明這個破紀錄的組件所采用的電池材料，但指出它們基于III-V族化合物半導體材料。
此組件依賴聚光光伏發(fā)電(CPV)技術——太陽光透過一個菲涅耳透鏡匯聚到光伏電池上并直接轉(zhuǎn)化為電能。研究團隊表示通過在組件中使用消色差透鏡進一步提高了轉(zhuǎn)換效率，事實證明，這項技術可以實現(xiàn)非常高的效率水平，但由于其性能僅局限于具備高度太陽直接輻射的區(qū)域，迄今為止幾乎還沒有商業(yè)應用。
編輯點評：
通過聚光光伏發(fā)電(CPV)技術，光伏發(fā)電的效率來到了一個新高點。但是其對環(huán)境的高要求使得該技術一直沒有得到商業(yè)應用。無論如何，超高的效率紀錄讓人看到了太陽能發(fā)電光明的未來前景，未來隨著技術的改進，這一技術或許能夠給全球帶來翻天覆地的變化。
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