12大太陽能光伏電池新技術(shù)一覽

7.廈大研發(fā)新型太陽能光伏電池

廈門大學物理與機電工程學院康俊勇教授課題組日前成功研發(fā)出以氧化鋅和硒化鋅兩種寬帶隙半導體為材料的太陽能光伏電池，從而大大穩(wěn)定其性能并延長使用時間。據(jù)悉，這是國際上首次實現(xiàn)了寬帶隙半導體在太陽能光伏電池中的應(yīng)用。

近期，英國皇家化學學會的《材料化學》雜志發(fā)表了這一成果，在國際上引起廣泛關(guān)注。美國《科技日報》等十多個科技網(wǎng)站對該項成果進行了報道和轉(zhuǎn)載。

據(jù)介紹，所謂寬帶隙半導體，一般是指室溫下帶隙大于2.0電子伏特的半導體材料。從物理學上來講，帶隙越寬，其物理化學性質(zhì)就越穩(wěn)定，抗輻射性能越好，使用時間也越長。但與此同時，帶隙寬卻存在對太陽光的吸收較少，光電轉(zhuǎn)換效率低的缺陷。受制于這種致命缺陷，寬帶隙半導體材料以往在太陽能電池中不用作發(fā)電的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，而僅用作電極。

8.柔性太陽能電池

2011年6月9日物理學家組織網(wǎng)站報道，杜邦卡普頓（DuPontKapton）無色聚酰亞胺薄膜（polyimidefilm）是一種新材料，目前正在開發(fā)，作為柔性基質(zhì)，用于碲化鎘（CdTe：cadmiumtelluride）薄膜光伏（PV）模塊，現(xiàn)在，能源轉(zhuǎn)換效率上已經(jīng)創(chuàng)造了新的世界紀錄。瑞士聯(lián)邦材料科學與技術(shù)實驗室有一個小組，已展示了13.8%的轉(zhuǎn)換效率，他們使用了這種新的無色薄膜，刷新了他們過去12.6%的紀錄，并接近使用玻璃的紀錄。

卡普頓聚酰亞胺薄膜薄了100倍，輕了200倍，這是對比通常使用的光伏玻璃而言，因此，就有一種先天的優(yōu)勢，可以過渡到基于柔性薄膜而不是剛性玻璃的碲化鎘系統(tǒng)。高速而低成本的卷到卷沉積技術(shù)（roll-to-rolldepositiontechnologies）可用于高通量（high-throughput）制造柔性太陽能電池，采用聚合物薄膜（polymerfilm）作為基板就可以。新的聚酰亞胺薄膜意義重大，潛在地說，可帶來更輕更薄的柔性光伏組件，更容易處理，成本更低就可以安裝，這使它可以理想地做一些應(yīng)用，包括建筑一體化光伏應(yīng)用。

9.索尼染料敏化太陽能光伏電池

在2011年中日綠色博覽會上，眾多的日本企業(yè)全面展出了環(huán)?？萍?、環(huán)保產(chǎn)品和環(huán)境管理方面的先進實踐。作為全球首家提出環(huán)境零負荷目標的跨國公司，索尼在染料敏化太陽能光伏電池等新材料、新能源、節(jié)能、凈化等領(lǐng)域的諸多尖端環(huán)境技術(shù)，成為此次展示的一大看點。

染料敏化太陽能光伏電池的主要材料采用染料分子而不是硅，通過染料分子吸收光能轉(zhuǎn)換為電能。生產(chǎn)上可以采用涂布印刷等簡單工藝，對環(huán)境影響輕微。很容易實現(xiàn)顏色變化和多樣的設(shè)計。索尼公司研發(fā)的染料敏化太陽能光伏電池模組試驗機的光電轉(zhuǎn)換效率是世界最高水平（經(jīng)驗證達到9.9%）。

10.深港合作研發(fā)新一代太陽能光伏電池

香港中文大學與中國科學院深圳先進技術(shù)研究院合作，前不久成功研發(fā)出光電轉(zhuǎn)換效率達17％的銅銦鎵硒（CIGS）薄膜太陽能光伏電池，領(lǐng)先全國，比肩世界頂級水平。

CIGS電池以價格低廉的玻璃、塑膠、金屬箔片作為基底，再鍍上1／200毫米的多層薄膜材料組成可在陰天及散射光下發(fā)電，適用于高樓林立的城市環(huán)境，比傳統(tǒng)的晶體硅太陽能光伏電池薄98％，成本降低一半，被稱為下一代非常有前途的新型薄膜太陽能光伏電池。

此次深港合作研制的CIGS電池，纖薄易攜，性能穩(wěn)定，既適用于給屋宇樓頂及建筑外墻發(fā)電，也可植入手袋及背包等個人物品實時為電子產(chǎn)品充電，還可用作航天及軍用電子設(shè)備電源。據(jù)專家介紹，如果在屋頂上鋪10平方米CIGS電池每日可供5至6度電，足夠提供4人家庭一日之用。如果是面積為10cm×10cm的CIGS電池，在陽光充足的條件下，為一部手機充滿電只需2至3小時，價格預(yù)計為30港元。而且CIGS電池耐用度可達20年，保養(yǎng)簡單，只需偶爾抹拭電池表面便可。

11.日歐共同開發(fā)集光型太陽能光伏電池

日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機構(gòu)（NEDO）宣布，日本和歐盟（EU）將攜手開發(fā)單元轉(zhuǎn)換效率達到45％以上的集光型太陽能光伏電池。日本和歐盟6個國家的產(chǎn)學官研究機構(gòu)將參加此次開發(fā)。研發(fā)期間是截至2014年的約4年時間，預(yù)算規(guī)模預(yù)計為日方出資6億5000萬日元，EU出資500萬歐元（約合6億日元）左右。

日本方面，豐田工業(yè)大學教授山口真史為研發(fā)負責人，夏普、大同特殊鋼、東京大學以及產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所等參與開發(fā)。EU方面，西班牙馬德里理工大學（TechnicalUniversityofMadrid）的AntonioLuque為研發(fā)負責人，德國弗勞恩霍夫太陽能系統(tǒng)研究所（FraunhoferInstituteforSolarEnergySystems）、英國倫敦帝國學院（ImperialCollegeLondon）、意大利國家新技術(shù)能源和可持續(xù)經(jīng)濟發(fā)展局（ItalianNationalAgencyforNewTechnologies，EnergyandSustainableEconomicDevelopment）、西班牙BSQSolar,SL.、德國PSEAG以及法國FrenchNationalInstituteforSolarEnergy參與開發(fā)。旨在實現(xiàn)45％以上單元轉(zhuǎn)換效率的具體研發(fā)項目包括：新材料和新構(gòu)造的開發(fā)、單元和模塊的開發(fā)及評測、集光型太陽能光伏電池測量技術(shù)相關(guān)的標準化活動等。

12.石墨烯制備新型高效太陽能光伏電池

石墨烯的電子遷移率是硅的100倍，具有卓越的強度和透明度，97.7％的光可被傳輸，是一種理想的電極材料。

極高的電子遷移率使石墨烯具有理想的條件，電子穿過石墨烯時，大約有100倍的遷移率，這是對比硅而言，石墨烯還具有卓越的強度，而且事實上，它幾乎是透明的（2.3％的光可被吸收；97.7％的光可被傳輸），這些都使它成為理想的候選材料，可用于光伏領(lǐng)域，超薄透明石墨烯膜就可替代金屬氧化物電極。因此，它可能是一種很前途的替代材料，可替代銦錫氧化物（ITO：indiumtinoxide），銦錫氧化物是目前標準的透明電極材料，石墨烯用作電極，可用于液晶顯示器，太陽能光伏電池，iPad和智能手機使用的觸摸屏，以及有機發(fā)光二極管（OLED）顯示器，這種顯示器用于電視和計算機。

通過以上的太陽能光伏電池技術(shù)發(fā)展可知，不管是何種太陽能電池的研發(fā)與創(chuàng)新，提高太陽能電池轉(zhuǎn)換效率、降低太陽能光伏電池生產(chǎn)成本是所有電池生產(chǎn)企業(yè)及研發(fā)機構(gòu)關(guān)注的核心問題。我相信隨著技術(shù)的不斷進步、電池生產(chǎn)規(guī)模的逐漸擴大，必會促使太陽能光伏電池的生產(chǎn)成本進一步降低。那么未來終將使得光伏組件價格持續(xù)下降，平價上網(wǎng)也將有望早日實現(xiàn)。