太阳电池材料进展.ppt

(2）由于切割带来的晶体硅材料损耗占到50％，因 此人们开发各种切割技术以降低材料损耗
优化电池组件的设计，提高电 池组件的效率。利用转化效率较低 的单电池，组装出电池组件效率较 高的电池模块
太阳能电池实现薄膜化，是当前国际上研发 的主要方向之一。如采用直接从硅熔体中拉出厚 度在100μm的晶体硅带。人们也在研究利用液相 或气相沉积，如化学气相沉积的方法制备晶体硅 薄膜作为太阳电池材料。这时可以采用成本较低 的冶金硅或者其他廉价基体材料，如玻璃、石墨 和陶瓷等。在廉价衬底上采用低温制备技术沉积 半导体薄膜的光伏器件，材料与器件制备可同时 完成，工艺技术简单，便于大面积连续化生产； 制备能耗低，可以缩短回收期。在不用晶体硅作 为基底材料的衬底上气相沉积得到的多晶硅转换 效率也达到12％以上
染料敏化太阳电池(DSC)最近取得较大进 展。大面积（100 cm2）DSC转换效率已达到6 ％。这类电池所用主要材料为导电玻璃和TiO2， 来源比较丰富，电池制备工艺也比较简单，具 有较大的潜在价格优势。但是这类电池的转换 效率还有待进一步提高，电池运行的稳定性还 需要进一步经受考验
二、我国太阳电池进展
如a-Si/a-GeSi/a-SiGe叠层电池实验室最高效率达到 15.6%。非晶硅/多晶硅叠层电池（HIT）也是一种效率很 高的叠层电池。Sanyo开发出效率达20.7%的a-Si/c-Si电池。 CIGS电池研究方面人们试图利用其他材料如稀土元素替 代资源稀少的In。在CdTe化合物半导体薄膜电池研究方 面，虽然CdTe稳定、无害，但Cd和Te分别是有毒的，人 们正试图研究部分替代材料。其他化合物半导体材料的研 究也取得了令人瞩目的成就。据报道，美国国家可再生能 源实验室和光谱试验室在锗衬底上生长出GaInP/GaAs/Ge 三节电池涂层，结合金属连接和抗反射涂层，通过对标准 1.5AM太阳光谱聚光，获得47倍太阳光强度，从而得到创 纪录的32.3%的光电转换效率
除了晶体硅薄膜电池以外，其他薄膜 电池材料的研究也在取得进展。目前已实 现产业化和正在实现产业化的有非晶硅薄 膜和多晶化合物半导体薄膜电池（碲化镉、 硒铟铜）。非晶硅薄膜主要采用化学气相 沉积制备。在提高单纯非晶硅太阳电池的 转化效率的研究进展不大，目前的技术水 平是低于8％。因此人们研究利用叠层技术 以提高非晶硅电池效率
保定英利新能源有限公司全套引进具 有先进水平的太阳能硅片（多晶硅）、电 池、组件生产线，年生产能力达48 MW
• 2004年10月5日，由中科院等离 子体物理研究所为主要承担单位 的大面积染料敏化纳米薄膜太阳 电池研究项目近期取得了重大突 破性进展，建成了500瓦规模的 小型示范电站
大面积染料建成500瓦染料敏化纳 米薄膜太阳电池示范电站，光电 转换效率达到5%，这是本领域 里突破性的进展
联合中科院化学所和理化所，他们从0.5厘米×0.5厘 米太阳电池的基础研究入手，逐步发展到1.5厘米×5厘米 的电池。在大面积电池科学研究和制作工艺技术上取得突 破，制备出15厘米×20厘米的电池板，在室内一个太阳 光照时光电转换效率为6.2%，0.5个太阳光照时效率达到 7.3% ， 组 成 的 40 厘 米 ×60 厘 米 实 用 化 电 池 组 件 ， 室 外 0.95个太阳光照光电转换效率达6.41%，同时组装出了 0.8米×1.8米的电池方阵。近期，在实验室小批量实用化 生产和技术研究上取得重大进展，建成500瓦规模的小型 示范电站，其电池方阵面积为14.4平方米，光电转换效率 达到5%。这项成果使我国大面积染料敏化纳米薄膜太阳 电池的研制水平处于国际领先地位，为进一步推动低成本 太阳电池在我国的实用化打下了牢固基础。
光伏技术的进展情况 池玉娟
一、国际光伏技术现状
增长： 从1999年的200MW到2004年的1260MW。 平均年增长率超过30％
2004年在2003年的基础上猛增69％
在光伏器件及制造技术方面，自光伏 电池问世以来，晶体硅就作为基本的电池 材料一直保持着主导地位，因此世界光伏 技术围绕晶体硅材料发展最成熟。晶体硅 太阳电池是目前国际光伏市场上的主流产 品
我国的光伏电池技术是从20世纪60年代 发展空间用太阳电池开发起步的，地面用光 伏电池的生产从70年代初开始。经过多年努 力，我国光伏发电技术有了很大发展，光伏 电池转换效率不断提高，目前单晶硅电池实 验室效率达20.4%，批量生产效率为14%， 多晶硅实验室效率为15%。
我国的太阳电池主要的低成本技 术及生产能力是在20世纪80年代中期 建立起来的。2000年后，我国多晶硅 电池和组件逐步开始形成规模生产， 目前批量生产效率不断提高。与发达 国家相比，技术差距在不断缩小。近 几年来，光伏应用范围进一步拓展
围绕提高晶体硅，特别是单晶硅电 池的转换效率，继续开发新技术， 如澳大利亚新南威尔士大学采用刻 槽技术及特殊的钝化技术，已经实 现单晶硅电池转换效率达到24.7%
降低晶体硅材料用量。
晶体硅电池材料占到总生产成本的大约 40％。从两方面着手降低晶体硅材料的 用量：
(1）电池薄膜化。德国将单晶硅电池切割到40μm 厚，其转换效率可高达20％。
2004年晶体硅电池，包括单晶硅、多晶硅和 带硅电池，占世界太阳电池比例超过了94％
在晶体硅电池中，2003～2004年 单晶硅比例上升，多晶硅比例有 所下降
非晶硅从1999年的12％下降到 2004年的4％
其他薄膜电池所占比例加起来只 有不到2％
在太阳电池技术的研究方面， 降低成本是目前和将来相当长时 间的首要任务。世界主要太阳电 池生产国都在努力，在晶体硅太 阳电池技术方面进行一系列的研 究
上海交通大学国飞绿色能源有限 公司，批量产品规格尺寸国产化最大， 单体和组件技术性能和外观质量基本 达到国外同类产品的水平。单体车间 的年生产能力在1MW以上，组件年 封装能力达到5MW
在大规模生产方面，中澳合资尚德 公司晶体硅太阳电池生产能力2004年6月 已达到50兆瓦，12月达到75兆瓦生产能力， 2005年底之前实现150兆瓦的生产能力， 太阳电池组件生产能力已达到50兆瓦，已 是国际前10名的生产水平。