贾锐:晶硅太阳能电池技术发展现状
发布时间:2010-10-04 作者:秩名 点击:

中国太阳能光伏网讯:9月26日消息,“广东光伏产业(三水)国际高峰论坛”于2010年9月26日在广东佛山三水金太阳酒店召开。论坛围绕“把握政策走向,推进产业集聚”这一主题展开,为了抢抓国内光伏市场即将启动的历史机遇,把握国内光伏产业政策的发展方向。

中科院微电子研究所贾锐教授在会上做了“晶硅太阳能电池技术的发展现状及未来趋势”的主题演讲,以下是会议实录:

贾锐:大家下午好!今天早晨各位专家和领导做了光伏产业发展的趋势,我的报告更关注的是技术层面的,特别是我们自己的研究的技术。

我们知道能源问题日益突出,呼唤新的能源。新的能源有关专家的预测是可以提前实现。

全球市场光伏成本,2001年是1.5-2块钱,2003年7毛,2004年3-4毛,这是电价越来越便宜。我们太阳能电池的价格持续不断地走低。

在光伏市场里面,晶体硅占到85%,预测效率提高1%,成本降低6-8%,未来10-15年,以晶体硅为主,这个图给出晶体硅的效应,2004年时候效率14.5%,可以效率的提升是光伏进步的关健词。特别是我们国家光上晶体硅生产线达到400多条,可以竞争是白热化的,最后拼的是谁的科技量高,掌握的关键核心技术。

我就把简单的现状和未来的趋势介绍一下。

我们说一下我们做的研究和产业背景的介绍。我们知道在1961年的时候,那时候太阳能光伏电池发明没有多长的时间,有一个外国人发表一篇文章,他预测如果用晶体硅电池,最高的效率是多少,经过详细的计算,得到的效率是31%,这是晶体硅最高的光电转换效率。 晶体硅太阳能电池得到持续不断的研究,达到25%的效率。

我们在上个世纪有发表一篇文章,太阳光换成激光,激光跟太阳光的功率是一样的,是硅吸收边的附近,太阳能转化效率是44%,远远超过31%,所以他们得出一个结论,大部分光的损失对效率是有贡献的,光转化硅效应,这个效率会大大提高。这是一个示意图,这部分是高能光子,这两部分的光加起来达到33%,现在晶体硅使用的是黄色的部分。

在这个方面,他们做相应的理论计算,如果折射3.6的情况下,考虑常规的情况,他们把转换材料加上,如果没有转换就是30.1%,如果转换加上就突破了31%,可以35%,如果转换放到背面就是39%,相当于把这个标准拔得更高。这样我们首先开发一种材料,把一个光子转换两个光子,我们采用的是纳米材料。我们通过很便宜的方法,然后利用大批量的生产方法,得到半导体,这个图平均的尺寸是2.8-5之间,纳米分布图在4-6分布的尺寸是比较多的。我们在做一些拉面光,拉面光测试,有两个很明显的吸收,这跟纳米的特性是相关的。这是不同条件下半导体的颗粒。我们可以拉面光是可以移动,这个尺寸是在变化的。因为这里面很专业的图片我删掉了。

我们同时看到这个地方有一个很强的一部分,是样品的处理是不一样的,整个光伏对比,尺寸变化的时候,本身发光,这个光不会变,我们做过电池都知道,硅的效率最高的部分应该刚好是650-800之间。这样比较有意思,同时我们做了吸收,我们看到发光分和吸收分光吸收有一个位移,这样利用两个特性,吸收高能量的分子,发光的时候在低能测,发面的表光是三能,就可以把光调到硅的量子效率,最大的600-900之间,高能量的光子的热量是比较低的,如果转化到这个部位把硅进行吸收和转化。目前有两种电池,一种电池太阳能浅表面,还有放在下面,下面更好一些,但是结构更复杂,我们现在做的主要是在表面。

这是我们做出来的电池分装后的示意图,我们做下来以后高能测的光子,增长了5-10%,达到了我们的目标。

硅和纳米材料的硅是不一样的,纳米硅的采光率高,但是也没有想象高,但是我们做成了材料体系,这种材料成本比较高。

这副图反映的透射,他的吸收会大大的增加。这是常规的电池,这是我们做出来的结果,我们做的结果最高反射率从300纳米到1100纳米,这条局限得到了测试,还有红外也有很好的效应,但是我们还不能对这些方面正在进行研究。这种方法我们发展的是低成本,大面积。

最后我做一个结论,光伏产业是光明,未来10-15多晶体硅为主;利用吸收和发光;可以调整电池率的效应;纳米结构新型电池得到开发;效率提升比较明显;电池提高需要一个时间发展过程。谢谢!

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