1、洪瑞江 博士 教授 中山大學(xué) 太陽能系統(tǒng)研究所 電力電子及控制技術(shù)研究所,太陽電池研發(fā)現(xiàn)狀與最新發(fā)展,目錄：,1.太陽電池簡介,4.太陽電池新技術(shù)發(fā)展,2. 世界大型光伏電站介紹,3.幾種太陽電池的性能比較,新能源分類,可再生,核能,歐洲聯(lián)合研究中心對未來能源發(fā)展預(yù)測,太陽電池原理,光伏發(fā)電廠,電池片,電池組件,200-m 厚的硅片,2,3,4,太陽電池分類,Source: NREL,單晶硅,多晶硅,TF非晶硅,太陽電池效率,光伏產(chǎn)業(yè)基本產(chǎn)業(yè)鏈,設(shè)備生產(chǎn)商,電池生產(chǎn)商,組件生產(chǎn)商,原料供應(yīng)商,發(fā)電應(yīng)用,研發(fā)中心,質(zhì)量檢測,晶體硅太陽能光伏產(chǎn)業(yè)鏈,太陽能發(fā)電站(系統(tǒng)),各個環(huán)節(jié)都有技術(shù)提升的要求

2、，也取得了一些進展。,晶體硅和薄膜太陽電池產(chǎn)業(yè)鏈對比,Thin film 高度整合,薄膜太陽電池產(chǎn)業(yè)鏈,晶體硅太陽電池產(chǎn)業(yè)鏈,世界太陽電池產(chǎn)量1999 - 2008,世界太陽電池07/08安裝量,07年：2.4 GW,08年：5.65 GW,全球50大光伏發(fā)電站,全球大型光伏電站的安裝情況(1995-2008),(plants),世界最大PV發(fā)電站：西班牙 Olmedilla 60 MW,德國最大PV發(fā)電站：Lieberose-solarpark 40 MW,北美最大PV發(fā)電站：美國Las Vegas空間基地 14 MW,西班牙Almeria 15.4 MW,3、組件測試結(jié)果（Photon發(fā)布

3、）,組件仍以晶體硅為主，其中：1456塊多晶；995塊單晶；8塊復(fù)合（晶體/非晶） 占93%,不同組件的效率分布及平均值,不同組件的功率分布,Poly: 190 Watts,Mono: 187 Watts,16家光伏組件每千瓦年發(fā)電量比較 (kWh/kW ),16家光伏組件每月發(fā)電量比較 (kWh/kW),4、新技術(shù)發(fā)展,電池 “第三代光伏電池”概念 物理提純硅片電池 激光工藝應(yīng)用 高效電池 -背電極 選擇發(fā)射極電池 電極新工藝-銀電極取代 組件技術(shù) 中空組件 建筑組件 全新工藝,第三代光伏電池以高轉(zhuǎn)換效率、原料儲藏豐富等為設(shè)計出發(fā)點，主要包括疊層光伏電池、多能帶光伏電池、沖擊離子化光伏電池、

4、熱載流子光伏電池、上下轉(zhuǎn)換光伏電池、熱光伏電池等； 目前第三代光伏電池多數(shù)還處于探索階段，少數(shù)技術(shù)已成熟并逐漸進入商業(yè)化。,4.1 “第三代光伏電池”概念,疊層太陽電池將采用不同禁帶寬度材料制備的太陽電池疊加起來，沿太陽光入射方向電池材料的禁帶寬度依次降低，因此，入射的太陽光可以得到很好的過濾，能量高的光子被禁帶寬度大的電池吸收，能量低的光子被禁帶寬度小的電池吸收。 關(guān)鍵技術(shù)：隧道結(jié)，疊層電池匹配； 分類：非晶硅體系(-Si:H/-SiGe:H、c-Si:H/-Si:H)， -族化合物體系(GaInP/GaAs/Ge、GaInP/GaAs、GaAs/ GaSb) 硅量子點體系(Si/SiO2、

5、 Si/Si3N4 、 Si/SiC)等。,疊層太陽電池 (Tandem cells),疊層太陽電池 (Tandem cells),三疊層最理想,上下轉(zhuǎn)換太陽電池(up and down conversion solar cells),利用上轉(zhuǎn)換材料，將兩個不能被太陽電池吸收的低能光子轉(zhuǎn)換為一個可被太陽電池吸收的高能光子； 利用下轉(zhuǎn)換材料，將一個高能光子轉(zhuǎn)換為兩個可被太陽電池吸收的低能光子。,Trupke. T, et al. Journal of applied physics, 2002, 92:4117-4122 Trupke. T, et al. Journal of applied

6、physics, 2002, 92:1668-1674,上下轉(zhuǎn)換光伏電池材料,上轉(zhuǎn)換材料主要是一些稀土化合物(如Ba2ErCl7, BaLn2F8等)和稀土摻雜的氧化物、氟化物、氯化物和硫化物等； 2005年 Shalav等人將工業(yè)上應(yīng)用的NaYF4:Er3+上轉(zhuǎn)換材料應(yīng)用到硅太陽電池的背面， 電池在激發(fā)波長為1523nm，功率為5.1mW的光輻照下，外量子效率達到2.5%，內(nèi)量子效率達到3.8%。 下轉(zhuǎn)換材料：1999年，Rene等人發(fā)現(xiàn)LiGdF:Eu3+在室溫下可將一個紫外光子轉(zhuǎn)換(quantum cutting)為兩個可見光子，其量子效率接近200%,激光摻雜(Laser doping

7、),有選擇性發(fā)射結(jié)電池 指交型全背電極結(jié)構(gòu)電池,高速打?。?10萬個噴嘴，每秒噴出20-30萬滴,高速攝影，質(zhì)量控制,硅片做得更薄，不會損壞,4.2 高速打印技術(shù),4.3 薄硅片技術(shù),真空室：離子針注入H+離子，離表面150微米,加熱，氫釋放使薄硅片自然分離,4.4 晶體硅太陽電池組件的成本構(gòu)成,晶體硅太陽電池組件自動化生產(chǎn)線,一般組件：單層結(jié)構(gòu): 玻璃/TPT； 玻璃/玻璃 建筑組件：雙層結(jié)構(gòu)：玻璃/玻璃隔熱；玻璃/玻璃-隔熱-安全玻璃,4.5 建筑組件結(jié)構(gòu),4.6 薄膜太陽電池生產(chǎn)技術(shù)（AM）,SunFab PECVD 5.7 System for Thin Film Si,Processes glass at 4 times the s