光电转换效率是高效太阳能电池最核心的指标,并一直成为行业内竞争最激烈的关键技术。
晶硅组件是目前全球市场主流的光伏技术,占据着80%以上的份额。由于P型电池接近效率极限,N型电池技术晶硅电池与传统的P型晶硅电池相比,其无光致衰减的天然优势,具有更大的光电转换效率提升空间,是高效电池技术路线的必然选择,料将成为未来发展的主流方向,目前N型电池主流技术:HJT电池和TOPCon电池。
一、异质结太阳能电池(本征薄膜异质结电池)
HIT电池是以N型硅片为衬底,在正面依次为透明导电氧化物膜(TCO层)、P型非晶硅薄膜,和本征富氢非晶硅薄膜;在电池背面依次为TCO透明导电氧化物膜,N型非晶硅薄膜和本征非晶硅膜,结构如下图所示:
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一种以P型碲化镉(CdTe)和N型硫化镉(CdS)的异质结为基础的太阳能电池。其电池由五层结构组成,即玻璃衬底、透明导电氧化层(TCO层)、硫化镉(CdS)窗口层、碲化镉(CdTe)吸收层、背接触层和背电极,理论上其光电转换效率为28%。
二、异质结(HJT)之外,光伏业内另一项N型高效电池技术TOPCon热度陡升。
TOPCon也是以N型硅片为衬底,是一种基于选择性载流子原理的隧穿氧化层钝化接触太阳能电池技术。其原理是在电池背面制备一层超薄氧化硅,然后再沉积一层掺杂硅薄层,二者共同形成了钝化接触结构,有效降低表面复合和金属接触复合,显示了优异的钝化性能,所制备的电池光电效率超过23%。目前N型钝化接触太阳能电池效率世界纪录为25.8%。
TOPCon电池可与SE、IBC、多主栅、半片、叠片技术相结合, 显著提高电池效率及组件功率。
三、聚光光伏电池技术(CPV)
该技术是使用反射镜面或者透镜光学器件,把阳光汇聚到一个极小的面积上,再进行进一步利用产生电能的太阳能发电技术。法国研究机构CEA-Leti及其合作伙伴创造了实验室46%的光电转化效率,是光电转化效率的最高纪录。
四、钙钛矿太阳电池
利用钙钛矿型有机金属卤化物半导体作为吸光材料的一种太阳能电池,属于第三代太阳能电池。该电池实验获得了目前基于碳对电极最高的光电转换效率22.1%。钙钛矿电池具有成本低廉、工艺简单等优势,极大地挑战传统光伏技术。
五、化合物薄膜太阳电池
薄膜太阳能电池是由Cu(铜)、In(铟)、Ga(镓)、Se(硒)四种元素构成最佳比例的黄铜矿结晶薄膜太阳能电池,实险表明这种电池光电转化率达到22.6%。具有光吸收能力强、发电稳定性高、成产成本低等优点。