2018年，無(wú)論是裝機量還是發(fā)電量，太陽(yáng)能發(fā)電在全球取得了長(cháng)足的進(jìn)步。而在決定未來(lái)的電池效率方面，也取得了令人矚目的成績(jì)。下面OFweek太陽(yáng)能光伏網(wǎng)將盤(pán)點(diǎn)2018年太陽(yáng)能電池十大效率突破。
NO.1 有機柔性光伏電池效率破記錄，達7.4%
2018年6月，希臘有機電子技術(shù)研發(fā)團隊(OET)稱(chēng)，其研發(fā)的完全卷對卷印刷聚合物基單結有機光伏(OPV)電池創(chuàng )造了新效率紀錄，為7.4%。
據了解，OET研發(fā)的OPV效率從最初的1.8%，已經(jīng)提升到目前的7.4%，性能明顯提高，公司計劃到2021年實(shí)現OPV電池9%的效率，并表示正在努力實(shí)現這一目標。
該公司在一份聲明中表示：“針對2021年的各種示范項目，OPV發(fā)電效率新結果可以支持每年面積達100萬(wàn)平方米的批量生產(chǎn)。”
據了解。全面印刷的OPV面板寬度可達1米，形狀各異。靈活的OPV電池可以連接到一系列平面和曲面，從而改善消費產(chǎn)品形態(tài)，應用領(lǐng)域從照明，顯示器擴展到電子電路，生物傳感器，可穿戴設備，IT和物聯(lián)網(wǎng)應用等。
編輯點(diǎn)評：
盡管這類(lèi)單結有機光伏電池的效率很低，但是其勝在成本低廉，而且可以達到的面積其他光伏電池難以企及。與其他還處在實(shí)驗室的電池相比，該類(lèi)電池其應用領(lǐng)域非常廣泛，而且已經(jīng)開(kāi)始商業(yè)化應用，隨著(zhù)效率的提升，這類(lèi)電池也許未來(lái)能夠獲得長(cháng)效發(fā)展。
NO.2 高達17.3%!南開(kāi)大學(xué)團隊刷新有機太陽(yáng)能電池效率世界紀錄
8月，南開(kāi)大學(xué)化學(xué)學(xué)院陳永勝教授領(lǐng)銜的團隊在有機太陽(yáng)能電池領(lǐng)域研究中獲突破性進(jìn)展。他們設計和制備的疊層有機太陽(yáng)能電池材料和器件，實(shí)現了17.3%的光電轉化效率，刷新了世界紀錄。
相比硅基無(wú)機太陽(yáng)能電池，有機太陽(yáng)能電池可以彎曲，并且足夠薄，可在建筑物或服裝內彎曲和扭曲，并可以制成任何顏色，甚至透明，從而與周?chē)h(huán)境相匹配。
但是較低的光電轉化效率阻礙了有機太陽(yáng)能電池的發(fā)展，近幾年，有機太陽(yáng)能電池光電轉化效率一直在11%到12%左右徘徊。
南開(kāi)大學(xué)所設計的疊層有機太陽(yáng)能電池不但效率出眾，而且穩定性?xún)?yōu)異，在經(jīng)過(guò)166天連續測試后，性能損失僅為4%。這一最新成果讓有機太陽(yáng)能電池距離產(chǎn)業(yè)化更近一步。
而根據陳永勝教授預測，有機太陽(yáng)能電池(墊層)的最高轉化效率理論上可以達到20%以上。
編輯點(diǎn)評：
有機太陽(yáng)能電池一直是行業(yè)內不大受待見(jiàn)的一個(gè)方向，但是南開(kāi)大學(xué)的這一實(shí)驗結果或將改變這種局面。這類(lèi)電池最大的優(yōu)勢在于成本低廉，而且柔性的特質(zhì)使得這類(lèi)電池可以應用到建筑等多種場(chǎng)景中，一旦未來(lái)其量產(chǎn)化效率也達到17%以上，那有機太陽(yáng)能電池有望迎來(lái)市場(chǎng)化應用。
NO.3 高達23.95%、22.04%!晶科能源獨領(lǐng)P型單多晶電池世界紀錄
2018年5月，晶科能源宣布，公司高效P型單晶電池轉換效率達到23.95%，再破世界紀錄。這一效率紀錄獲得中國科學(xué)院太陽(yáng)光伏發(fā)電系統和風(fēng)力發(fā)電系統質(zhì)量檢測中心的測試認可。
據了解，該高效電池技術(shù)應用晶科自主研發(fā)的高摻雜低缺陷P型單晶硅片，結合在選擇性發(fā)射極(SE)、氧化硅鈍化層、背鈍化等全方位的工藝優(yōu)化，達到23.95%的高轉化效率。晶科能源特有的黑硅陷光技術(shù)和多層減反ARC技術(shù)，使電池片正面反射率達到了0.5%以下，最大程度地保證了短路電流的穩步增長(cháng)。金屬化方面，該高效電池在使用先進(jìn)電極設計的同時(shí)，優(yōu)選新型絲網(wǎng)印刷漿料，降低串聯(lián)電阻和金屬/硅界面復合幾率，顯著(zhù)提升電池填充因子。
在此之前，P型單晶電池轉換效率紀錄為晶科保持的23.45%。而不僅在單晶領(lǐng)域，晶科在今年10月也打破了P型多晶太陽(yáng)能電池轉換效率世界紀錄(22.04%)。該電池采用了高質(zhì)量工業(yè)級硼摻雜多晶硅片，將陷光、鈍化技術(shù)及抗光衰等先進(jìn)技術(shù)統一集成在PERC技術(shù)框架下，電池效率達到了22.04%。結果獲得德國弗勞恩霍夫(Fraunhofer ISE)太陽(yáng)能系統研究所下屬的檢測實(shí)驗室驗證。
編輯點(diǎn)評：
獨領(lǐng)單多晶兩項電池效率紀錄，晶科能源不僅僅只是一個(gè)組件供應商，他們強大的技術(shù)實(shí)力彰顯無(wú)遺。而對于已經(jīng)穩居組件供應商龍頭地位的晶科來(lái)說(shuō)，新型電池的投產(chǎn)以及產(chǎn)線(xiàn)的適配將使得新電池以最快的速度量產(chǎn)。而一旦量產(chǎn)，其產(chǎn)品的競爭力將獲得提升，同時(shí)給行業(yè)帶來(lái)很大的改變。
NO.4 美高校研制雙層薄膜太陽(yáng)能電池光電轉換效率22.4%創(chuàng )紀錄
2018年9月，美國加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校等機構的研究人員開(kāi)發(fā)出一種新型薄膜太陽(yáng)能電池，其雙層設計大大提高了光電轉換效率，高達22.4%，創(chuàng )造了同類(lèi)太陽(yáng)能電池新紀錄。已得到美國能源部下屬?lài)铱稍偕茉磳?shí)驗室確認。
據了解，這種雙層串聯(lián)結構的太陽(yáng)能電池，上層噴涂了1微米厚的鈣鈦礦，有助于高效捕捉太陽(yáng)能，底層是厚約1微米的銅銦鎵硒薄膜(CIGS)電池。薄膜電池表面經(jīng)過(guò)納米級的加工，再加上聚合有機物空穴傳輸層。這種設計可以讓電池產(chǎn)生更高的電壓，從而增加輸出功率。整個(gè)組件安裝在厚約2毫米的玻璃基板上。
這項技術(shù)使CIGS太陽(yáng)能電池的性能提高了近20%，也意味著(zhù)能源成本降低了20%。研究團隊的下一個(gè)目標是將電池的光電轉換效率提高至30%。
編輯點(diǎn)評：
這種雙層薄膜太陽(yáng)能電池結構與硅-鈣鈦礦電池結構有異曲同工之妙，而其未來(lái)的發(fā)展潛力也讓人心生向往。這種設計對于鈣鈦礦及薄膜電池的未來(lái)發(fā)展都極具開(kāi)創(chuàng )意義。但是值得憂(yōu)慮的是，兩種薄膜電池以及雙層的設計其工藝復雜，有可能在未來(lái)的商業(yè)化應用中遇到困難。
NO.5 松下HIT電池效率達到24.7%，打破大面積晶硅電池效率記錄
2018年2月，松下研發(fā)出了效率高達24.7%的太陽(yáng)能電池，該結果經(jīng)過(guò)日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所的證實(shí)。松下聲明稱(chēng)這是實(shí)用面積(100 cm2以上)晶硅太陽(yáng)能電池的世界最高效率。
松下此次公布的電池效率較此前的數據提高了0.8%。該電池仍采用其HIT技術(shù)，面積為101.8cm2，電池厚度98 μm，開(kāi)路電壓0.75V，短路電流4.02A(39.5 mA/cm2)，填充因子83.2%。
松下在聲明中指出，為提高電池效率，公司主要在減少復合損失，減少吸光損失和減少電阻損失三方面入手。HIT電池通過(guò)其高質(zhì)量的非晶硅薄層減少表面復合損失，而此次松下進(jìn)一步提高了非晶硅薄膜的品質(zhì)，減少了生長(cháng)工藝對基材的損傷，這使得電池開(kāi)路電壓從0.748V提高到0.75V。同時(shí)松下通過(guò)減少透明導電層和非晶硅層的透光度增加了電池對光的吸收，將短路電流從 38.9 mA/cm2 提高到 39.5 mA/cm2。最后通過(guò)提高電極高寬比提高填充因子。
據了解，新的HIT電池不但效率更高，同時(shí)厚度僅為98 μm，這充分展示了這款電池在降低成本方面的潛能。
編輯點(diǎn)評：
PERC之后，以HIT為代表的異質(zhì)結電池成為了當前光伏產(chǎn)業(yè)的大熱。異質(zhì)結電池在今年的領(lǐng)跑者項目中也大放光彩，有望成為未來(lái)2-3年最火的太陽(yáng)能光伏技術(shù)。而我國也在今年新建了多條異質(zhì)結電池產(chǎn)線(xiàn)，未來(lái)發(fā)展潛力巨大。
NO.6 天合光能IBC電池效率達到25.04% 再創(chuàng )新高
2018年2月，天合光能光伏科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗室宣布，其自主研發(fā)的6英寸面積(243.18cm2)N型單晶全背電極太陽(yáng)電池(IBC)效率高達25.04%(全面積)，其中電池開(kāi)路電壓高達715.6mV。測試結果已經(jīng)過(guò)權威測試機構日本電氣安全與環(huán)境技術(shù)實(shí)驗室(JET)獨立測試認證。
IBC電池(InterdigitatedBackContact，交叉指狀背接觸)因其全背電極結構設計而得名，在其結構設計中，導出電流的正、負電極金屬化柵線(xiàn)設計在太陽(yáng)電池的背面，是目前商品化晶體硅電池中難度最高的技術(shù)，標志著(zhù)晶體硅研發(fā)制造技術(shù)的最高水平。同時(shí)，IBC電池由于正面沒(méi)有任何電極，具有外形美觀(guān)等優(yōu)勢，尤其適合光伏建筑一體化，其針對高端應用場(chǎng)景，具有突出的商業(yè)化前景。
編輯點(diǎn)評：
IBC電池以其高效的特性已經(jīng)引起了行業(yè)的重點(diǎn)關(guān)注，而天合光能正式IBC電池最早的推行者，在這領(lǐng)域保持了多年的世界紀錄。目前市面上已經(jīng)有多款疊加IBC、雙面、PERC技術(shù)的組件發(fā)行，未來(lái)IBC電池將越來(lái)越頻繁出現在行業(yè)人士的眼前。
NO.7 牛津光伏鈣鈦礦硅太陽(yáng)能電池的效率達到28%
2018年12月，英國鈣鈦礦研發(fā)公司-牛津光伏太陽(yáng)能公司表示，他們在perovskite-silicon串聯(lián)太陽(yáng)能電池上取得了28%的效率，打破了自己保持的世界紀錄。
幾個(gè)月前，該公司的鈣鈦礦硅太陽(yáng)能電池效率就達到了27.3%，當時(shí)該公司稱(chēng)這是歷史最高水平。最新的成果是使用了1平方厘米的鈣鈦礦硅串聯(lián)太陽(yáng)能電池，并獲得了美國科羅拉多州國家可再生能源實(shí)驗室(NREL)的認證。
首席技術(shù)官表示將繼續推進(jìn)鈣鈦礦-硅太陽(yáng)能電池技術(shù)，并制定了一個(gè)超過(guò)30%效率的路線(xiàn)圖。
據了解，Oxford PV在德國有一條工業(yè)試驗生產(chǎn)線(xiàn)，已經(jīng)在生產(chǎn)商用尺寸的156mm x156mm光伏電池，供其開(kāi)發(fā)伙伴驗證。該公司正致力于將鈣鈦礦-硅串聯(lián)太陽(yáng)能電池技術(shù)從實(shí)驗室轉移到大批量生產(chǎn)。
編輯點(diǎn)評：
一直以來(lái)，大多數人的眼光都放在了分別提高硅太陽(yáng)能電池、鈣鈦礦電池效率之上，卻很少有人想到將兩種材料集合到同一個(gè)電池里面，從而實(shí)現優(yōu)勢互補，英國的這家公司做到了，而且取得了優(yōu)異的成績(jì)。這對所有的業(yè)內研究人員都是一個(gè)可以借鑒的方案與方向，而未來(lái)如果這種設計的電池能夠實(shí)現30%的轉換效率，那或可以取代當前的硅太陽(yáng)能電池。
NO.8 一年兩次刷新紀錄 漢能砷化鎵薄膜單結電池效率達29.1%
2018年11月，經(jīng)德國弗勞恩霍夫太陽(yáng)能系統研究所(FraunhoferISE)認證，漢能Alta高端裝備集團 (以下簡(jiǎn)稱(chēng)“Alta”)的砷化鎵薄膜單結電池轉化效率達到29.1%，刷新世界紀錄。
這是漢能Alta今年第二次刷新砷化鎵薄膜單結電池轉化效率世界紀錄。2018年2月份，漢能Alta將砷化鎵薄膜單結電池轉化效率刷新為28.9%。
此外，漢能也同時(shí)保持著(zhù)砷化鎵薄膜單結電池組件的世界效率紀錄(25.1%)。
作為全球薄膜光伏產(chǎn)業(yè)的“獨角獸”，漢能在電池技術(shù)方面引領(lǐng)全球。不僅在砷化鎵薄膜電池領(lǐng)域行業(yè)領(lǐng)先，其在銅銦鎵硒薄膜電池也保持著(zhù)多項世界紀錄。
編輯點(diǎn)評：
漢能在薄膜領(lǐng)域的實(shí)力毋庸置疑，在強大的技術(shù)實(shí)力基礎上，漢能對薄膜產(chǎn)品的推廣作出了極大的貢獻，2018年陸續發(fā)布了新型漢瓦、漢傘、漢墻等顛覆人們認識的“黑科技”產(chǎn)品。據了解，截止2018年10月中旬，漢能全球累計專(zhuān)利申請超過(guò)7800件，全球累計授權專(zhuān)利超過(guò)1700件，平均每天超30件申請。在未來(lái)的時(shí)間里，我們也期望漢能可以給世界帶來(lái)更多的驚喜。
NO.9 太陽(yáng)能電池效率達37.75%創(chuàng )新紀錄
今年4月，總部位于美國伊利諾斯州的Microlink Devices公司宣布，其三結外延剝離技術(shù)(ELO)太陽(yáng)能電池薄板轉換效率達到37.75%，創(chuàng )下新的太陽(yáng)能電池效率紀錄。
據了解，這款電池不但轉換效率創(chuàng )造了15.24厘米(6英寸)GaAs基三結ELO太陽(yáng)能電池的最高紀錄，而且其超過(guò)3000瓦/千克的密度也讓所有太陽(yáng)能電池望塵莫及。
這款輕質(zhì)電池主要設計用于衛星和無(wú)人機，其效率紀錄獲得美國能源部國家可再生能源實(shí)驗室(NREL)的正式認證，并順利通過(guò)工業(yè)標準AM1.5G的測試。
據了解，Microlink的ELO生產(chǎn)工藝涉及從砷化鎵襯底剝離薄活性電池層，并結合多結技術(shù)，集成三個(gè)或更多由NREL開(kāi)發(fā)的半導體層，從而實(shí)現更高的電池轉換效率。
目前該款電池雖然轉化效率超高，但是也面臨成本高昂的困境。
編輯點(diǎn)評：
這款電池的超高效率讓人看到了太陽(yáng)能電池未來(lái)的光明前景。但是美中不足的是高昂的制作成本難以下降，使得這款電池只能應用在一些特殊的領(lǐng)域而無(wú)法推廣。未來(lái)如果這款電池能夠將成本下降，那獲將引起太陽(yáng)能光伏行業(yè)的一場(chǎng)變革。
NO.10 超過(guò)40%!Fraunhofer ISE創(chuàng )造太陽(yáng)能電池效率新紀錄
2018年11月，德國Fraunhofer太陽(yáng)能研究所(ISE)與歐盟資助的CPVMatch項目合作，創(chuàng )造了太陽(yáng)能電池組件光電轉化效率高達41.4%的記錄。
該光伏組件的面積為122cm2，采用多結疊層太陽(yáng)能電池的設計，堆疊多層的電池活性材料以吸收太陽(yáng)光譜中不同的波長(cháng)。Fraunhofer沒(méi)有具體說(shuō)明這個(gè)破紀錄的組件所采用的電池材料，但指出它們基于III-V族化合物半導體材料。
此組件依賴(lài)聚光光伏發(fā)電(CPV)技術(shù)——太陽(yáng)光透過(guò)一個(gè)菲涅耳透鏡匯聚到光伏電池上并直接轉化為電能。研究團隊表示通過(guò)在組件中使用消色差透鏡進(jìn)一步提高了轉換效率，事實(shí)證明，這項技術(shù)可以實(shí)現非常高的效率水平，但由于其性能僅局限于具備高度太陽(yáng)直接輻射的區域，迄今為止幾乎還沒(méi)有商業(yè)應用。
編輯點(diǎn)評：
通過(guò)聚光光伏發(fā)電(CPV)技術(shù)，光伏發(fā)電的效率來(lái)到了一個(gè)新高點(diǎn)。但是其對環(huán)境的高要求使得該技術(shù)一直沒(méi)有得到商業(yè)應用。無(wú)論如何，超高的效率紀錄讓人看到了太陽(yáng)能發(fā)電光明的未來(lái)前景，未來(lái)隨著(zhù)技術(shù)的改進(jìn)，這一技術(shù)或許能夠給全球帶來(lái)翻天覆地的變化。
