2018年太阳能电池效率新纪录盘点

作者: | 发布日期: 2018 年 12 月 27 日 9:37 | 分类: 产业资讯

对于太阳能光伏行业来说,电池效率是一个敏感词汇,因为它代表着整个行业最先进的技术,它也承载着整个行业的未来发展。2018年,无论是装机量还是发电量,太阳能发电在全球取得了长足的进步。而在决定未来的电池效率方面,也取得了令人瞩目的成绩。

NO.1 有机柔性光伏电池效率破记录,达7.4%

2018年6月,希腊有机电子技术研发团队(OET)称,其研发的完全卷对卷印刷聚合物基单结有机光伏(OPV)电池创造了新效率纪录,为7.4%。

据了解,OET研发的OPV效率从最初的1.8%,已经提升到目前的7.4%,性能明显提高,公司计划到2021年实现OPV电池9%的效率,并表示正在努力实现这一目标。

该公司在一份声明中表示:“针对2021年的各种示范项目,OPV发电效率新结果可以支持每年面积达100万平方米的批量生产。”

据了解。全面印刷的OPV面板宽度可达1米,形状各异。灵活的OPV电池可以连接到一系列平面和曲面,从而改善消费产品形态,应用领域从照明,显示器扩展到电子电路,生物传感器,可穿戴设备,IT和物联网应用等。

编辑点评:

尽管这类单结有机光伏电池的效率很低,但是其胜在成本低廉,而且可以达到的面积其他光伏电池难以企及。与其他还处在实验室的电池相比,该类电池其应用领域非常广泛,而且已经开始商业化应用,随着效率的提升,这类电池也许未来能够获得长效发展。

NO.2 高达17.3%!南开大学团队刷新有机太阳能电池效率世界纪录

8月,南开大学化学学院陈永胜教授领衔的团队在有机太阳能电池领域研究中获突破性进展。他们设计和制备的叠层有机太阳能电池材料和器件,实现了17.3%的光电转化效率,刷新了世界纪录。

相比硅基无机太阳能电池,有机太阳能电池可以弯曲,并且足够薄,可在建筑物或服装内弯曲和扭曲,并可以制成任何颜色,甚至透明,从而与周围环境相匹配。

但是较低的光电转化效率阻碍了有机太阳能电池的发展,近几年,有机太阳能电池光电转化效率一直在11%到12%左右徘徊。

南开大学所设计的叠层有机太阳能电池不但效率出众,而且稳定性优异,在经过166天连续测试后,性能损失仅为4%。这一最新成果让有机太阳能电池距离产业化更近一步。

而根据陈永胜教授预测,有机太阳能电池(垫层)的最高转化效率理论上可以达到20%以上。

编辑点评:

有机太阳能电池一直是行业内不大受待见的一个方向,但是南开大学的这一实验结果或将改变这种局面。这类电池最大的优势在于成本低廉,而且柔性的特质使得这类电池可以应用到建筑等多种场景中,一旦未来其量产化效率也达到17%以上,那有机太阳能电池有望迎来市场化应用。

NO.3 高达23.95%、22.04%!晶科能源独领P型单多晶电池世界纪录

2018年5月,晶科能源宣布,公司高效P型单晶电池转换效率达到23.95%,再破世界纪录。这一效率纪录获得中国科学院太阳光伏发电系统和风力发电系统质量检测中心的测试认可。

据了解,该高效电池技术应用晶科自主研发的高掺杂低缺陷P型单晶硅片,结合在选择性发射极(SE)、氧化硅钝化层、背钝化等全方位的工艺优化,达到23.95%的高转化效率。晶科能源特有的黑硅陷光技术和多层减反ARC技术,使电池片正面反射率达到了0.5%以下,最大程度地保证了短路电流的稳步增长。金属化方面,该高效电池在使用先进电极设计的同时,优选新型丝网印刷浆料,降低串联电阻和金属/硅界面复合几率,显著提升电池填充因子。

在此之前,P型单晶电池转换效率纪录为晶科保持的23.45%。而不仅在单晶领域,晶科在今年10月也打破了P型多晶太阳能电池转换效率世界纪录(22.04%)。该电池采用了高质量工业级硼掺杂多晶硅片,将陷光、钝化技术及抗光衰等先进技术统一集成在PERC技术框架下,电池效率达到了22.04%。结果获得德国弗劳恩霍夫(Fraunhofer ISE)太阳能系统研究所下属的检测实验室验证。

编辑点评:

独领单多晶两项电池效率纪录,晶科能源不仅仅只是一个组件供应商,他们强大的技术实力彰显无遗。而对于已经稳居组件供应商龙头地位的晶科来说,新型电池的投产以及产线的适配将使得新电池以最快的速度量产。而一旦量产,其产品的竞争力将获得提升,同时给行业带来很大的改变。

NO.4 美高校研制双层薄膜太阳能电池光电转换效率22.4%创纪录

2018年9月,美国加利福尼亚大学洛杉矶分校等机构的研究人员开发出一种新型薄膜太阳能电池,其双层设计大大提高了光电转换效率,高达22.4%,创造了同类太阳能电池新纪录。已得到美国能源部下属国家可再生能源实验室确认。

据了解,这种双层串联结构的太阳能电池,上层喷涂了1微米厚的钙钛矿,有助于高效捕捉太阳能,底层是厚约1微米的铜铟镓硒薄膜(CIGS)电池。薄膜电池表面经过纳米级的加工,再加上聚合有机物空穴传输层。这种设计可以让电池产生更高的电压,从而增加输出功率。整个组件安装在厚约2毫米的玻璃基板上。

这项技术使CIGS太阳能电池的性能提高了近20%,也意味着能源成本降低了20%。研究团队的下一个目标是将电池的光电转换效率提高至30%。

编辑点评:

这种双层薄膜太阳能电池结构与硅-钙钛矿电池结构有异曲同工之妙,而其未来的发展潜力也让人心生向往。这种设计对于钙钛矿及薄膜电池的未来发展都极具开创意义。但是值得忧虑的是,两种薄膜电池以及双层的设计其工艺复杂,有可能在未来的商业化应用中遇到困难。

NO.5 松下HIT电池效率达到24.7%,打破大面积晶硅电池效率记录

2018年2月,松下研发出了效率高达24.7%的太阳能电池,该结果经过日本产业技术综合研究所的证实。松下声明称这是实用面积(100 cm2以上)晶硅太阳能电池的世界最高效率。

松下此次公布的电池效率较此前的数据提高了0.8%。该电池仍采用其HIT技术,面积为101.8cm2,电池厚度98 μm,开路电压0.75V,短路电流4.02A(39.5 mA/cm2),填充因子83.2%。

松下在声明中指出,为提高电池效率,公司主要在减少复合损失,减少吸光损失和减少电阻损失三方面入手。HIT电池通过其高质量的非晶硅薄层减少表面复合损失,而此次松下进一步提高了非晶硅薄膜的品质,减少了生长工艺对基材的损伤,这使得电池开路电压从0.748V提高到0.75V。同时松下通过减少透明导电层和非晶硅层的透光度增加了电池对光的吸收,将短路电流从 38.9 mA/cm2 提高到 39.5 mA/cm2。最后通过提高电极高宽比提高填充因子。

据了解,新的HIT电池不但效率更高,同时厚度仅为98 μm,这充分展示了这款电池在降低成本方面的潜能。

编辑点评:

PERC之后,以HIT为代表的异质结电池成为了当前光伏产业的大热。异质结电池在今年的领跑者项目中也大放光彩,有望成为未来2-3年最火的太阳能光伏技术。而我国也在今年新建了多条异质结电池产线,未来发展潜力巨大。

NO.6 天合光能IBC电池效率达到25.04% 再创新高

2018年2月,天合光能光伏科学与技术国家重点实验室宣布,其自主研发的6英寸面积(243.18cm2)N型单晶全背电极太阳电池(IBC)效率高达25.04%(全面积),其中电池开路电压高达715.6mV。测试结果已经过权威测试机构日本电气安全与环境技术实验室(JET)独立测试认证。

IBC电池(InterdigitatedBackContact,交叉指状背接触)因其全背电极结构设计而得名,在其结构设计中,导出电流的正、负电极金属化栅线设计在太阳电池的背面,是目前商品化晶体硅电池中难度最高的技术,标志着晶体硅研发制造技术的最高水平。同时,IBC电池由于正面没有任何电极,具有外形美观等优势,尤其适合光伏建筑一体化,其针对高端应用场景,具有突出的商业化前景。

编辑点评:

IBC电池以其高效的特性已经引起了行业的重点关注,而天合光能正式IBC电池最早的推行者,在这领域保持了多年的世界纪录。目前市面上已经有多款叠加IBC、双面、PERC技术的组件发行,未来IBC电池将越来越频繁出现在行业人士的眼前。

NO.7 牛津光伏钙钛矿硅太阳能电池的效率达到28%

2018年12月,英国钙钛矿研发公司-牛津光伏太阳能公司表示,他们在perovskite-silicon串联太阳能电池上取得了28%的效率,打破了自己保持的世界纪录。

几个月前,该公司的钙钛矿硅太阳能电池效率就达到了27.3%,当时该公司称这是历史最高水平。最新的成果是使用了1平方厘米的钙钛矿硅串联太阳能电池,并获得了美国科罗拉多州国家可再生能源实验室(NREL)的认证。

首席技术官表示将继续推进钙钛矿-硅太阳能电池技术,并制定了一个超过30%效率的路线图。

据了解,Oxford PV在德国有一条工业试验生产线,已经在生产商用尺寸的156mm x156mm光伏电池,供其开发伙伴验证。该公司正致力于将钙钛矿-硅串联太阳能电池技术从实验室转移到大批量生产。

编辑点评:

一直以来,大多数人的眼光都放在了分别提高硅太阳能电池、钙钛矿电池效率之上,却很少有人想到将两种材料集合到同一个电池里面,从而实现优势互补,英国的这家公司做到了,而且取得了优异的成绩。这对所有的业内研究人员都是一个可以借鉴的方案与方向,而未来如果这种设计的电池能够实现30%的转换效率,那或可以取代当前的硅太阳能电池。

NO.8 一年两次刷新纪录 汉能砷化镓薄膜单结电池效率达29.1%

2018年11月,经德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所(FraunhoferISE)认证,汉能Alta高端装备集团 (以下简称“Alta”)的砷化镓薄膜单结电池转化效率达到29.1%,刷新世界纪录。

这是汉能Alta今年第二次刷新砷化镓薄膜单结电池转化效率世界纪录。2018年2月份,汉能Alta将砷化镓薄膜单结电池转化效率刷新为28.9%。

此外,汉能也同时保持着砷化镓薄膜单结电池组件的世界效率纪录(25.1%)。

作为全球薄膜光伏产业的“独角兽”,汉能在电池技术方面引领全球。不仅在砷化镓薄膜电池领域行业领先,其在铜铟镓硒薄膜电池也保持着多项世界纪录。

编辑点评:

汉能在薄膜领域的实力毋庸置疑,在强大的技术实力基础上,汉能对薄膜产品的推广作出了极大的贡献,2018年陆续发布了新型汉瓦、汉伞、汉墙等颠覆人们认识的“黑科技”产品。据了解,截止2018年10月中旬,汉能全球累计专利申请超过7800件,全球累计授权专利超过1700件,平均每天超30件申请。在未来的时间里,我们也期望汉能可以给世界带来更多的惊喜。

NO.9 太阳能电池效率达37.75%创新纪录

今年4月,总部位于美国伊利诺斯州的Microlink Devices公司宣布,其三结外延剥离技术(ELO)太阳能电池薄板转换效率达到37.75%,创下新的太阳能电池效率纪录。

据了解,这款电池不但转换效率创造了15.24厘米(6英寸)GaAs基三结ELO太阳能电池的最高纪录,而且其超过3000瓦/千克的密度也让所有太阳能电池望尘莫及。

这款轻质电池主要设计用于卫星和无人机,其效率纪录获得美国能源部国家可再生能源实验室(NREL)的正式认证,并顺利通过工业标准AM1.5G的测试。

据了解,Microlink的ELO生产工艺涉及从砷化镓衬底剥离薄活性电池层,并结合多结技术,集成三个或更多由NREL开发的半导体层,从而实现更高的电池转换效率。

目前该款电池虽然转化效率超高,但是也面临成本高昂的困境。

编辑点评:

这款电池的超高效率让人看到了太阳能电池未来的光明前景。但是美中不足的是高昂的制作成本难以下降,使得这款电池只能应用在一些特殊的领域而无法推广。未来如果这款电池能够将成本下降,那获将引起太阳能光伏行业的一场变革。

NO.10 超过40%!Fraunhofer ISE创造太阳能电池效率新纪录

2018年11月,德国Fraunhofer太阳能研究所(ISE)与欧盟资助的CPVMatch项目合作,创造了太阳能电池组件光电转化效率高达41.4%的记录。

该光伏组件的面积为122cm2,采用多结叠层太阳能电池的设计,堆叠多层的电池活性材料以吸收太阳光谱中不同的波长。Fraunhofer没有具体说明这个破纪录的组件所采用的电池材料,但指出它们基于III-V族化合物半导体材料。

此组件依赖聚光光伏发电(CPV)技术——太阳光透过一个菲涅耳透镜汇聚到光伏电池上并直接转化为电能。研究团队表示通过在组件中使用消色差透镜进一步提高了转换效率,事实证明,这项技术可以实现非常高的效率水平,但由于其性能仅局限于具备高度太阳直接辐射的区域,迄今为止几乎还没有商业应用。

编辑点评:

通过聚光光伏发电(CPV)技术,光伏发电的效率来到了一个新高点。但是其对环境的高要求使得该技术一直没有得到商业应用。无论如何,超高的效率纪录让人看到了太阳能发电光明的未来前景,未来随着技术的改进,这一技术或许能够给全球带来翻天覆地的变化。

来源:OFweek

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