太阳电池研发现状与最新发展概述(PPT 43页).ppt

1、洪瑞江 博士 教授 中山大学 太阳能系统研究所 电力电子及控制技术研究所,太阳电池研发现状与最新发展,目录：,1.太阳电池简介,4.太阳电池新技术发展,2. 世界大型光伏电站介绍,3.几种太阳电池的性能比较,新能源分类,可再生,核能,欧洲联合研究中心对未来能源发展预测,太阳电池原理,光伏发电厂,电池片,电池组件,200-m 厚的硅片,2,3,4,太阳电池分类,Source: NREL,单晶硅,多晶硅,TF非晶硅,太阳电池效率,光伏产业基本产业链,设备生产商,电池生产商,组件生产商,原料供应商,发电应用,研发中心,质量检测,晶体硅太阳能光伏产业链,太阳能发电站(系统),各个环节都有技术提升的要求

2、，也取得了一些进展。,晶体硅和薄膜太阳电池产业链对比,Thin film 高度整合,薄膜太阳电池产业链,晶体硅太阳电池产业链,世界太阳电池产量1999 - 2008,世界太阳电池07/08安装量,07年：2.4 GW,08年：5.65 GW,全球50大光伏发电站,全球大型光伏电站的安装情况(1995-2008),(plants),世界最大PV发电站：西班牙 Olmedilla 60 MW,德国最大PV发电站：Lieberose-solarpark 40 MW,北美最大PV发电站：美国Las Vegas空间基地 14 MW,西班牙Almeria 15.4 MW,3、组件测试结果（Photon发布

3、）,组件仍以晶体硅为主，其中：1456块多晶；995块单晶；8块复合（晶体/非晶） 占93%,不同组件的效率分布及平均值,不同组件的功率分布,Poly: 190 Watts,Mono: 187 Watts,16家光伏组件每千瓦年发电量比较 (kWh/kW ),16家光伏组件每月发电量比较 (kWh/kW),4、新技术发展,电池 “第三代光伏电池”概念 物理提纯硅片电池 激光工艺应用 高效电池 -背电极 选择发射极电池 电极新工艺-银电极取代 组件技术 中空组件 建筑组件 全新工艺,第三代光伏电池以高转换效率、原料储藏丰富等为设计出发点，主要包括叠层光伏电池、多能带光伏电池、冲击离子化光伏电池、

4、热载流子光伏电池、上下转换光伏电池、热光伏电池等； 目前第三代光伏电池多数还处于探索阶段，少数技术已成熟并逐渐进入商业化。,4.1 “第三代光伏电池”概念,叠层太阳电池将采用不同禁带宽度材料制备的太阳电池叠加起来，沿太阳光入射方向电池材料的禁带宽度依次降低，因此，入射的太阳光可以得到很好的过滤，能量高的光子被禁带宽度大的电池吸收，能量低的光子被禁带宽度小的电池吸收。 关键技术：隧道结，叠层电池匹配； 分类：非晶硅体系(-Si:H/-SiGe:H、c-Si:H/-Si:H)， -族化合物体系(GaInP/GaAs/Ge、GaInP/GaAs、GaAs/ GaSb) 硅量子点体系(Si/SiO2、

5、 Si/Si3N4 、 Si/SiC)等。,叠层太阳电池 (Tandem cells),叠层太阳电池 (Tandem cells),三叠层最理想,上下转换太阳电池(up and down conversion solar cells),利用上转换材料，将两个不能被太阳电池吸收的低能光子转换为一个可被太阳电池吸收的高能光子； 利用下转换材料，将一个高能光子转换为两个可被太阳电池吸收的低能光子。,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,上下转换光伏电池材料,上转换材料主要是一些稀土化合物(如Ba2ErCl7, BaLn2F8等)和稀土掺杂的氧化物、氟化物、氯化物和硫化物等； 2005年 Shalav等人将工业上应用的NaYF4:Er3+上转换材料应用到硅太阳电池的背面， 电池在激发波长为1523nm，功率为5.1mW的光辐照下，外量子效率达到2.5%，内量子效率达到3.8%。 下转换材料：1999年，Rene等人发现LiGdF:Eu3+在室温下可将一个紫外光子转换(quantum cutting)为两个可见光子，其量子效率接近200%,激光掺杂(Laser doping

7、),有选择性发射结电池 指交型全背电极结构电池,高速打印： 10万个喷嘴，每秒喷出20-30万滴,高速摄影，质量控制,硅片做得更薄，不会损坏,4.2 高速打印技术,4.3 薄硅片技术,真空室：离子针注入H+离子，离表面150微米,加热，氢释放使薄硅片自然分离,4.4 晶体硅太阳电池组件的成本构成,晶体硅太阳电池组件自动化生产线,一般组件：单层结构: 玻璃/TPT； 玻璃/玻璃 建筑组件：双层结构：玻璃/玻璃隔热；玻璃/玻璃-隔热-安全玻璃,4.5 建筑组件结构,4.6 薄膜太阳电池生产技术（AM）,SunFab PECVD 5.7 System for Thin Film Si,Processes glass at 4 times the s