《非晶硅/单晶硅异质结高效太阳电池》

  • 来源专题:可再生能源
  • 编译者: chenss
  • 发布时间:2015-06-13
  • 硅异质结技术(四HJT)是晶体硅光伏的热点话题,因为它可以使太阳能电池的能量转换效率达到20%以上,其工业生产水平也是同样。这种太阳能电池组成包括单晶硅片上覆盖非晶硅薄层。这种结构的关键是利用宽带隙薄膜插入接触晶体表面的高重组活性位移(欧姆)。为了达到充分的设备潜力,异质界面态密度应该最小。实际上,仅有几纳米的氢化非晶硅薄膜(a-Si∶H)是其有吸引力的候选:其带隙比单晶硅大,而且在本质上这种薄膜可通过氢化减少单晶硅表面态密度。此外,无论是n型或p型,这些薄膜的掺杂相对容易,从而以饱和电流密度记录低值制作(光刻自由)触点。已由日本三洋报道此类超大面积(大于100平方厘米)设备的能量转换效率(约23%)。

相关报告
  • 《晶体硅异质结太阳电池或将成为下一代主流光伏电池》

    • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2020-11-08
    • 相对于其他太阳能电池,HIT电池的优势主要体现在:效率高、低光衰、温度系数低、弱光响应高等。 晶体硅异质结太阳电池(Heterojunctionwith Intrinsic Thin-layer,HIT)是利用非晶硅薄膜与单晶硅衬底异质结结构的太阳能电池,是一种可以低成本实现的高效晶体硅太阳能电池,该电池是以高寿命的n型硅为衬底,在经过制绒清洗的硅片正面依次沉积本征非晶硅薄膜、p型非晶硅薄膜,从而形成p-n异质结。 相对于其他太阳能电池,HIT电池的优势主要体现在:效率高、低光衰、温度系数低、弱光响应高等。以衰减来说,困扰晶硅太阳能电池最重要的问题之一就是光致衰减,而HIT电池天然无衰减,甚至在光照下效率有一定程度的增加,中国科学院上海微系统与信息技术研究所在做HIT光致衰减实验时发现,光照后HIT电池转换效率增加了2.7%,在持续光照后同样没有出现衰减现象。这些优势带来的最明显的特征就是,电池具备更高的发电能力、度电成本更低。 HIT电池最早由日本三洋公司于1990年成功开发,由于HIT已经被三洋公司申请为注册商标,所以后来出现的HJT、HDT、SHJ其实指的都是异质结电池,2015年三洋公司的HIT专利保护结束,技术壁垒消除,各国企业和研究机构纷纷加大对HIT的技术研发和产业化投入。 2015年以来,我国也有不少企业积极参与到HIT电池的研究开发领域,根据新思界产业研究中心发布的《2020-2025年晶体硅异质结太阳电池(HIT)行业市场深度调研及投资前景预测分析报告》显示,预计2020年,国内就将有4.5GW的HIT投运,约占全球投运总量的31.2%。浙江爱康光电科技有限公司、通威股份有限公司、汉能控股集团有限公司、晋能集团有限公司等是国内最早布局HIT电池的企业,并且于近两年陆续完成中试线,尤其是爱康科技于2020年7月29日披露对外投资公告称,浙江爱康光电科技有限公司900MWHIT电池组件项目已经投产。 我国HIT电池正处于产业化初步阶段,目前国内HIT电池研究开发企业众多,除浙江爱康光电科技有限公司、通威股份有限公司、汉能控股集团有限公司、晋能集团有限公司等企业外,还有十余家研究机构和企业已经展示其HIT研发效率,如钧石效率为25.00%,上微效率为23.18%,上澎效率为22.50%等等。 新思界产业研究员表示,HIT电池制备工艺步骤简单,且工艺温度低,且产品具有发电量高、稳定性高、无衰减、成本低的优势,随着行业不断的技术进步和政策推动,HIT电池性价比优势显现,有可能替代晶硅太阳能电池成为下一代主流光伏电池。 新思界产业研究院 新思界致力做最好的产业研究平台,建立了以市场调查、行业研究、规划咨询等为核心的国内业务体系,以海外市场调查、海外公司选址与注册等为核心的海外业务体系为客户提供全方位的国内外产业咨询服务。
  • 《上海微系统所成功开发柔性单晶硅太阳电池技术》

    • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2023-06-12
    • 早在上世纪五十年代,美国贝尔实验室的研究者就发明了单晶硅太阳电池,利用单晶硅晶圆实现了太阳光能转换成电能的突破,并成功用于人造卫星,当时的光电转换效率仅有5%左右。近几年,研究人员通过材料结构工程和高端设备开发的协同创新,将单晶硅太阳电池的光电转换效率提高到26.8%,接近理论极限29.4%,制造成本和综合发电成本大幅度下降,在我国大部分地区达到平价上网。同时,单晶硅太阳电池在光伏市场的占有率也上升到95%以上。除了常规太阳电池在地面光伏电站和分布式光伏的大规模应用以外,柔性太阳电池在可穿戴电子、移动通讯、车载移动能源、光伏建筑一体化、航空航天等领域也具有巨大的发展空间,然而目前尚未开发出商用的高效、轻质、大面积、低成本柔性太阳电池满足该领域的应用需求。 中国科学院上海微系统与信息技术研究所的研究团队通过高速相机观察发现,单晶硅太阳电池在弯曲应力作用下的断裂总是从单晶硅片边缘处的“V”字型沟槽开始萌生裂痕,该区域被定义为硅片的“力学短板”。根据这一现象,研究团队创新地开发了边缘圆滑处理技术,将硅片边缘的表面和侧面尖锐的“V”字型沟槽处理成平滑的“U”字型沟槽,改变介观尺度上的结构对称性,结合有限元分析、动态应力载荷下的分子动力学模拟和球差透射电子显微镜的残余应力分析,发现单晶硅的“脆性”断裂行为转变成“弹塑性”二次剪切带断裂行为。同时,由于圆滑处理只限于硅片边缘区域,不影响硅片表面和背面对光的吸收能力,从而保持了太阳电池的光电转换效率不变。该结构设计方案可以显著提升硅片的“柔韧性”,60微米厚度的单晶硅太阳电池可以像A4纸一样进行折叠操作,最小弯曲半径达到5毫米以下;也可以进行重复弯曲,弯曲角度超过360度。 相关成果于近日在《自然》(Nature)杂志发表,并被选为当期的封面文章。 论文通讯作者、上海微系统所研究员狄增峰介绍道:“对于具有表面尖锐‘V’字型沟槽的太阳电池硅片断裂行为的认识,启发了研究团队针对硅片边缘区域进行形貌改变,将尖锐‘V’字型沟槽处理成圆滑‘U’字型沟槽,从而让弯曲应变能够有效分散,有效抑制了应变断裂行为,提升了硅片的柔韧性,最终实现了高效、轻质、柔性的单晶硅太阳电池。” 论文通讯作者、上海微系统所研究员刘正新介绍道:“由于圆滑策略仅在硅片边缘实施,基本不影响太阳电池的光电转化效率,同时能够显著提升太阳电池的柔性,未来在空间应用、绿色建筑、便携式电源等方面具有广阔的应用前景。” 该工作通过简单工艺处理实现了柔性单晶硅太阳电池制造,并在量产线验证了批量生产的可行性,为轻质、柔性单晶硅太阳电池的发展提供了一条可行的技术路线。研究团队开发的大面积柔性光伏组件已经成功应用于临近空间飞行器、建筑光伏一体化和车载光伏等领域。