安徽光伏發電：疊層技術可行嗎？
2020.04.26
疊(die)層技術會是(shi)進(jin)一(yi)步提高光伏(fu)電(dian)(dian)池效(xiao)率，降(jiang)低度電(dian)(dian)成(cheng)本的有效(xiao)途徑嗎？應該(gai)如何(he)疊(die)層？疊(die)層會成(cheng)為光伏(fu)電(dian)(dian)池技術的創新(xin)之戰？在(zai)實際發電(dian)(dian)應用中可行嗎？
近日，中國(guo)(guo)科學(xue)(xue)院(yuan)院(yuan)士(shi)、中國(guo)(guo)科學(xue)(xue)院(yuan)化學(xue)(xue)研究所研究員李永舫在(zai)接受(shou)中國(guo)(guo)科學(xue)(xue)報專訪時表示，疊(die)層(ceng)技術是進一步(bu)(bu)提(ti)高光伏(fu)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)效(xiao)(xiao)率(lv)(lv)，降低光伏(fu)發電(dian)(dian)成(cheng)本的有效(xiao)(xiao)途徑。他介紹(shao)，鈣鈦礦太陽電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)與晶(jing)(jing)硅電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)相比(bi)，能更有效(xiao)(xiao)地(di)利(li)用高能量的紫(zi)外(wai)和藍綠可(ke)見(jian)光，而晶(jing)(jing)硅電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)可(ke)以有效(xiao)(xiao)地(di)利(li)用鈣鈦礦材(cai)料無(wu)法吸收(shou)的紅外(wai)光，因此，通過疊(die)層(ceng)方式組合這(zhe)些單電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)，可(ke)以突破(po)傳統(tong)晶(jing)(jing)硅電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)理論(lun)效(xiao)(xiao)率(lv)(lv)限(xian)，進一步(bu)(bu)提(ti)升光伏(fu)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)轉(zhuan)換效(xiao)(xiao)率(lv)(lv)。李永舫認為(wei)，應該(gai)重視在(zai)現有晶(jing)(jing)硅電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)生產線技術的基(ji)礎上開發。
鈣鈦礦疊加PERC與HJT，國內都有相關的研(yan)究(jiu)與進(jin)展。早在去年，中國科學(xue)院大連化(hua)學(xue)物(wu)理研(yan)究(jiu)所(suo)薄(bo)膜硅太陽電(dian)池(chi)研(yan)究(jiu)組劉(liu)生忠(zhong)研(yan)究(jiu)員團(tuan)隊(dui)聯合(he)陜西師范(fan)大學(xue)楊(yang)棟研(yan)究(jiu)員，通過將(jiang)半(ban)透(tou)明鈣鈦礦(kuang)電(dian)池(chi)與硅異質結薄(bo)膜電(dian)池(chi)結合(he)，組成(cheng)光(guang)電(dian)轉化(hua)效(xiao)率(lv)達到27.0%的四端(duan)鈣鈦(tai)礦(kuang)-硅疊層(ceng)太陽能(neng)電(dian)(dian)(dian)池。據(ju)了解，該項研究使用了一種簡(jian)單(dan)低成本的方法制備高導電(dian)(dian)(dian)性(xing)、高透(tou)光(guang)性(xing)的透(tou)明電(dian)(dian)(dian)，有助于推動半透(tou)明電(dian)(dian)(dian)池以及多結/疊層電池的發展(zhan)。
今年3月31日，深圳黑晶光電(dian)技(ji)術有限公司微(wei)信公眾號發布消息稱(cheng)，黑晶光電(dian)新研(yan)發的串(chuan)聯型鈣鈦礦/PERC疊層(ceng)電池轉(zhuan)換(huan)率再創新高，在AM1.5標準太陽光譜下達(da)到了24.5%的光電轉換效率。
“太陽能之父”馬丁·格林（Martin Green）教授也認(ren)為疊層技術未來更有前途(tu)，他更看好PERC電池疊加薄膜電池，他認為該結構會成為高發電效率電池的解決方案，而重點在于能否(fou)找到(dao)合適的薄膜材料(liao)，他并(bing)未明確指(zhi)出該材料(liao)就是鈣鈦礦(kuang)。
2019年(nian)11月(yue)，悉尼(ni)新南威爾(er)士(shi)大學（UNSWSydney）馬丁·格林（Martin Green）教授(shou)參加第29屆(jie)國際光伏科學與工(gong)程會(hui)議。馬丁·格(ge)林教(jiao)授一(yi)直在(zai)思考光伏的(de)(de)下一(yi)步發展方向，以期(qi)實現更(geng)高的(de)(de)電(dian)(dian)池效率，同時降(jiang)低應用成本。馬丁·格(ge)林教(jiao)授在(zai)進行主旨演講時表(biao)示：“目(mu)前異質結(jie)技術(shu)引(yin)起了人(ren)們的(de)(de)興趣，這種技術(shu)將晶體硅太陽能電(dian)(dian)池的(de)(de)元(yuan)件與薄膜技術(shu)結(jie)合，但效率卻(que)與現有的(de)(de)N型晶硅電池相當，且處理工藝(yi)更(geng)為昂貴(gui)。在硅基PERC電池(chi)頂部疊(die)加(jia)薄膜(mo)太(tai)陽能電池(chi)，則有可能成為這一(yi)問(wen)題的解決方案。”
馬丁·格林教授認為，“疊加一個薄膜電池可以將硅太陽能電池的效率從25%提升至35%，而(er)堆(dui)疊兩個則可(ke)以提升(sheng)效率至40%以上。”
不過馬(ma)丁·格林教授強調，實現這一技術的重點(dian)在于能否(fou)找到合適的薄(bo)膜材料(liao)，這種材料(liao)必須元素儲(chu)量豐富、性且穩(wen)定(ding)性強。
當然，也不(bu)是(shi)所有(you)人都看好疊(die)層技術在(zai)實際發電(dian)中的應(ying)用(yong)。蘇民新(xin)能源(yuan)張忠衛(wei)博士曾在(zai)其(qi)演(yan)講中表示(shi)，新(xin)型疊(die)層電(dian)池（2~3個P-N結串聯）實驗室固定光譜(pu)下(xia)的轉(zhuan)換效(xiao)率(lv)很高(gao)，但(dan)實際地面應用(yong)(yong)中，由于(yu)太(tai)陽光譜(pu)的多變性(xing)會造成各(ge)疊(die)層子電(dian)(dian)(dian)池的電(dian)(dian)(dian)流(liu)不匹配，從而使實際發電(dian)(dian)(dian)效(xiao)率(lv)明顯(xian)降低，除非每個子電(dian)(dian)(dian)池正(zheng)負(fu)單獨引(yin)出（但(dan)會明顯(xian)增加系統應用(yong)(yong)的成本和(he)復雜(za)性(xing)），需慎重考慮。
