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松下刷新晶體硅太陽能電池轉(zhuǎn)換效率

   2014-05-14 鋰電世界佚名8930
核心提示:中國電池網(wǎng) 5月14日,晶體硅太陽能電池的單元轉(zhuǎn)換效率時隔15年刷新了最高值。晶體硅是太陽能電池目前的主流方式。此前的最高值是澳大利亞新南威爾士大學(xué)(Universityof New South Wales,UNSW)于1999年創(chuàng)下的25.0%,而松下此次創(chuàng)下了25.6%的新記錄。

    鋰電世界    5月14日,晶體硅太陽能電池的單元轉(zhuǎn)換效率時隔15年刷新了最高值。晶體硅是太陽能電池目前的主流方式。此前的最高值是澳大利亞新南威爾士大學(xué)(Universityof New South Wales,UNSW)于1999年創(chuàng)下的25.0%,而松下此次創(chuàng)下了25.6%的新記錄。

    松下不單單是更新了最高值。UNSW的紀錄是在面積僅4cm2的小型單元實現(xiàn)的,而松下是在143.7cm2這一實用尺寸的太陽能電池單元上實現(xiàn)的。松下還試制了采用72枚該這種電池單元的模塊。結(jié)果,模塊輸出功率約為270W,比該公司的最新產(chǎn)品高出25W。

    松下將晶體硅太陽能電池單元的單元轉(zhuǎn)換效率提高到了25.6%

    利用新結(jié)構(gòu)發(fā)起挑戰(zhàn)

    晶體硅太陽能電池的理論效率約為29%,25~26%就基本到達極限了注1)。隨著松下實現(xiàn)極限范圍的轉(zhuǎn)換效率,晶體硅太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率能提高到什么程度受到了太陽能電池業(yè)界人士的關(guān)注。松下還計劃進一步提高轉(zhuǎn)換效率,該公司的負責人表示,“接下來的目標是實現(xiàn)26%。這個值應(yīng)該能實現(xiàn)”。

    注1)在入射光的能源中,20~30%為透射損失,約30%為量子損失,約10%為載流子復(fù)合、表面反射損失及串聯(lián)電阻損失等。

    與轉(zhuǎn)換效率的提高同時受到太陽能電池業(yè)界人士關(guān)注的,是實現(xiàn)25.6%這一轉(zhuǎn)換效率的電池單元結(jié)構(gòu)。松下此前一直采用在硅晶圓上形成非晶硅層的“異質(zhì)結(jié)”結(jié)構(gòu)。通過非晶硅層的效果抑制載流子復(fù)合,有助于提高電壓。在受光面和背面分別配置了電極。

    而此次松下首次采用了保留部分異質(zhì)結(jié)、去掉受光面電極的“背接觸結(jié)構(gòu)”。由于去掉了遮擋光線的電極,因此能夠增加電流量。實際上,作為電流值目標的短路電流密度較該公司2013年2月發(fā)布的異質(zhì)結(jié)單元得到提高。在利用異質(zhì)結(jié)保持高電壓的同時,通過背接觸結(jié)構(gòu)增加電流的手法為實現(xiàn)25.6%的轉(zhuǎn)換效率做出了貢獻。

    松下通過在異質(zhì)結(jié)上組合使用背接觸的結(jié)構(gòu),而非量產(chǎn)中采用的異質(zhì)結(jié),實現(xiàn)了25.6%的單元轉(zhuǎn)換效率。

    注2)但開路電壓下降。松下正在分析原因。可能是受到了晶圓厚度增加等的影響。

    在融合異質(zhì)結(jié)和背接觸這兩種結(jié)構(gòu)上下功夫的不只是松下。夏普和韓國LG電子等也在推進研究開發(fā)。其中,夏普利用小面積單元在2012年實現(xiàn)21.7%的單元轉(zhuǎn)換效率后,2013年快速提高到了24.7%。2014年4月,該公司又宣布實現(xiàn)了25.1%的效率注3)。由于超過25%的成果接連發(fā)布,估計該結(jié)構(gòu)的研究開發(fā)將越來越活躍。

    注3)面積為3.72cm2,短路電流密度為41.7mA/cm2,開路電壓為0.736V,填充因子為81.9%。另外,夏普已經(jīng)在產(chǎn)品中實際應(yīng)用了背接觸結(jié)構(gòu)。

    不過,松下目前尚未決定是否在產(chǎn)品中應(yīng)用這種新結(jié)構(gòu)。但“提高效率的方法增加了一種”(松下)。該公司從幾年前就開始推進研究,此次終于實現(xiàn)了超過25%的轉(zhuǎn)換效率。雖然轉(zhuǎn)換效率的提高潛力很高,但實際投產(chǎn)的話,需要在單元生產(chǎn)線上追加背面圖案工序等,或者改進模塊工序注4)。

    此次測量由日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所于2014年2月14日實施,也就是“官方記錄”

    注4)異質(zhì)結(jié)的正反面結(jié)構(gòu)對稱,應(yīng)力小,有利于實現(xiàn)薄型化。而采用背接觸結(jié)構(gòu)則失去了這個優(yōu)點,不過松下表示,“通過在單元結(jié)構(gòu)上下工夫,可控制應(yīng)力”。該公司還沒有著手推進薄型化。此次采用了與量產(chǎn)產(chǎn)品基本相同的晶圓,因此厚度約為150μm。

    松下目前正在繼續(xù)推進異質(zhì)結(jié)單元的研究開發(fā),該公司表示,“轉(zhuǎn)換效率有超過25%的潛力”。目前,較之于提高轉(zhuǎn)換效率,異質(zhì)結(jié)單元更注重用其來制造量產(chǎn)品。

   

 
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