2015年11月17日,工信部公布《產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵共性技術(shù)發(fā)展指南(2015年)》,“高效電池生產(chǎn)技術(shù)”被明確為優(yōu)先發(fā)展的產(chǎn)業(yè)技術(shù)之一。何為“高效電池生產(chǎn)技術(shù)”?這些技術(shù)如何實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換效率提升?哪些企業(yè)掌握這些技術(shù)?這些技術(shù)產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀及前景如何?
太陽電池的轉(zhuǎn)換效率
太陽電池的轉(zhuǎn)換效率是電池輸出電功率與入射光功率的比值。雖然太陽光包含了一個很寬的連續(xù)光譜范圍,但不管是哪種材料的太陽電池,都只能吸收一定波段的太陽光,因此太陽電池不能將照射到電池表面全部的太陽光轉(zhuǎn)換為電流,電池的最高轉(zhuǎn)換效率不可能達到100%。
實際上由于額外的損失,太陽能電池的效率很低,只有通過理解并盡量減少損失才能開發(fā)出效率足夠高的太陽能電池。
對于單晶硅硅太陽能電池,其轉(zhuǎn)換效率的理論最高值是28%。目前,在實驗室最佳的條件下制作的單晶硅太陽電池效率最高能達到25%,行業(yè)內(nèi)量產(chǎn)的單晶硅太陽電池效率已達到19%以上,而量產(chǎn)的多晶硅太陽電池效率則約為18%。
晶體硅太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率的影響因素
對于晶體硅太陽電池來說,只有波長小于1.1μm的光才能使晶硅材料產(chǎn)生電子-空穴對,而其余波段的太陽光不能被電池利用,直接轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃?。另外,電?空穴對的復(fù)合、硅表面的光反射等都會影響電池的轉(zhuǎn)換效率。
總體來說,可將影響晶體硅太陽電池轉(zhuǎn)換效率的因素總結(jié)為兩大類:光學(xué)損失和電學(xué)損失。(1)光學(xué)損失,包括材料的非吸收損失(即硅材料的光譜響應(yīng)特性)、硅表面的光反射損失以及前柵線電極的遮擋損失。(2)電學(xué)損失,包括半導(dǎo)體表面及體內(nèi)的光生載流子(電子-空穴對)的復(fù)合損失、半導(dǎo)體與金屬電極接觸的歐姆損失。