1)澳大利亚新南威尔士大学(UNSW)光伏中心1m2铜锌锡硫硒(CZTS)薄膜太阳电池效率达27.6%,研究结果已获得国家可再生能源实验室(NREL)认证。这是CZTS电池效率首次超过20%,这是实现从实验室研究迈向商业产品的里程碑。团队指出,CZTS电池材料来源丰富,不含有任何有毒的镉和硒。这样,CZTS半导体生产成本低,并且可以使用那些已经市售技术来制造。
2)Alta Devices宣布其砷化镓太阳能光伏刷新世界纪录,该公司生产31.6%双结电池,此项最新技术获得美国能源部国家可再生能源实验室(NREL)认证。2013年Alta单结太阳电池效率纪录达30.8%,此后不久,该纪录被NREL赶超,然而Alta重新再次刷新世界纪录。Alta Devices表示取得这样的效率纪录主要是通过修改其单结砷化镓设计,包括磷化铟镓层(InGaPh),可更有效利用高效率光子。Alta现在保持单结双结砷化镓薄膜太阳电池技术世界纪录。但是还面临将此实验室研究技术创新投入到批量生产的挑战,生产成本是另外一个问题。GaAs电池在全球光伏市场占据比例很小。该公司在无人机应用中推广GaAs电池的薄度和轻量型,声称GaAs组件电池片表面积更小而产生的电量却更多。Alta Devices还为可穿戴技术和物联网应用生产光伏电池。
3)2016年4月26日,天合光能光伏科学与技术国家重点实验室宣布,经第三方权威机构JET独立测试,以23.5%的光电转换效率创造了156×156mm2大面积N型单晶硅IBC(全背电极接触晶硅光伏电池)的世界纪录。这一数值突破天合光能在2014年5月创造的22.94%的同项世界纪录。天合光能光伏科学与技术国家重点实验室研制的这一破纪录的N型单晶硅大面积IBC,采用了先进的背面电极交叉结构设计及可量产低成本工艺。
IBC是将正负两极金属接触均移到电池片背面的技术,使面朝太阳的电池片正面呈全黑色,完全看不到多数光伏电池正面呈现的金属线。这不仅为使用者带来更多有效发电面积,也有利于提升发电效率,外观上也更加美观。效率达23.5%的新世界纪录IBC,完全采用了传统的丝网印刷工艺。这是继天合光能与澳大利亚国立大学合作研制的2×2cm2小面积实验室IBC的光电转换效率达到24.4%仅仅两年之后的又一个里程碑,156×156mm2N型单晶硅IBC在面积上与当前工业化生产的普通光伏电池相一致。光电转换效率达到23.5%,这是156×156mm2大面积单晶硅IBC电池迄今为止的最高效率。IBC电池是至今为止最高效的晶硅电池。
4)香港理工大学2016年4月12日举行新闻发布会说,该校最近成功研发出目前全球最高能量转换效率的钙钛矿/单晶硅叠层太阳电池,其能量转换效率高达25.5%。香港理工大学电子及资讯工程学系徐星全教授领导的科研团队最近以多项创新技术,成功创下钙钛矿/单晶硅叠层太阳电池能量转换效率的最高纪录。此项科研成果,估计生产太阳能成本,可由目前的硅基太阳电池3.9港元/W降至2.73港元/W。钙钛矿太阳电池2009年面世时能量转换率仅3.8%,由于钙钛矿材料拥有优越的光伏效能,钙钛矿太阳能电池已成为热门的研究专题,并被视为发展高效能太阳电池最具潜力的新兴材料。
太阳光谱由不同的能量波段组成,结合多种光伏材料来制造太阳电池,可增加电池吸收的能量。徐星全科研团队利用此特性,配合3个创新方法,进一步提升电池效能:一是利用化学反应,以氧低温钝化程序,减少钙钛矿材料缺陷造成的影响;二是提升电极在长波段的透明度,使更多光能量进入钙钛矿电池底下的硅电池中;三是制作仿生花瓣陷光薄膜,“吸附”在太阳电池表面,使电池捕获更多光线。徐星全指出,钙钛矿/单晶硅叠层太阳电池可广泛应用于包括高楼大厦外墙、乡村屋顶、城市遮荫廊桥等建筑整合太阳能领域,其科研团队今后将继续致力提升钙钛矿/硅叠层太阳能电池的能量转换效率,进一步发展大面积的钙钛矿/硅叠层电池,并重点解决材料稳定性问题,以推动这项科研成果尽快推向市场应用。
5)瑞典林雪平大学和中国科学院科学家合作研究表明,太阳光伏电池不使用昂贵且不稳定的富勒烯,聚合物太阳能光伏电池可能会更便宜,更可靠。中科院一个化学家小组将PBDB-T聚合物和ITIC小分子进行结合,刷新无富勒烯聚合物太阳能光伏电池新纪录。新型太阳电池效率超过所有无富勒烯的太阳电池。通过技术结合,太阳能转换效率达到11%,效率值超过绝大多数含富勒烯的太阳电池,超过所有不含富勒烯的电池。
林雪平大学物理学、化学和生物学系的物理学家Gao先生通过研究已经展示不使用富勒烯也可以取得高效率,这种太阳电池对热量高度稳定。因为太阳电池在持续太阳能辐射下运行,因此良好的热稳定性非常重要。将高效率和良好的热稳定性进行结合表明聚太阳电池又向商业化更贴近了一步。
6)斯图加特科学家将由铜铟镓硒(CIGS)制成的薄膜太阳电池效率提升至22%。此项CIGS新技术倍受太阳行业青睐,将有希望替代传统硅太阳电池,占据更大市场份额。这种新型电池表面积为0.5cm2,符合测试电池专业标准,利用实验室喷涂机制成。并且未来几年可能效率会达到25%。研究人员通过采取各种方法对生产过程进行优化才得以刷新此纪录。德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所ISE对此项新纪录进行认证。ZSW现在只比当前世界纪录落后0.3个百分点。CIGS技术在近年来取得长足进步,在能效竞争方面超越其市场主要竞争对手多晶硅电池。在组件能效方面,硅光伏电池仍然领先。市售组件效率为17%,铜铟镓硒组件效率为14%。
CIGS小型工厂的生产成本大约为40美分/W,产能扩大成本会随之削减。假定年产出为0.5~1GW,CIGS光伏厂组件效率可达18%甚至更高,成本可低至25美分/W。这就表示CIGS光伏制造比硅光伏生产所需前期投入更少。薄膜光伏组件拥有很多优势,在低光照条件下,产能高,更耐荫。其次薄膜光伏组件流线型外观屋顶安装更具美观性。(www.xing528.com)
7)kerfless晶圆光伏电池技术继续大步前进,比利时研究机构IMEC与Crystal Solar之间进行合作,使用gas-to-wafer kerfless生产工艺,n型PERT电池效率达到22.5%。在韩华Q Cells公司宣布将从1366 Technologies公司购买700MW kerfless晶圆数天之后,欧美合作取得了另外一项重要里程碑。IMEC研究人员能将其PERT技术应用到由加州科技公司Crystal Solar开发的n型晶片。
位于硅谷的Crystal Solar的Direct Gas to Wafer技术可生产6in大小、160~180μm厚的单晶硅片,在结晶过程中会有一个p-n结形成。Crystal Solar的外延晶圆生产工艺通过气体生成单晶硅晶片。该公司声称,这是一种高生产量工艺,会降低成本。
IMEC和Crystal Solar宣布的结果表明,156×156mm2 PERT光伏电池使用Direct WaferTM工艺晶片制造,效率达到22.5%。这两家企业声称这是迄今为止单结光伏电池取得的最高效率。IMEC报告其PERT电池组将nPERT电池技术应用到Crystal Solar kerfless晶片。该电池Voc达到700mV,表明晶圆和p-n结品质高。
专家认为,将先进的电池工艺与Crystal Solar创新型晶圆制造技术进行结合,为制造高效太阳电池铺平了道路,使用这些kerfless晶圆可能将为整个太阳电池制造价值链带来颠覆。未来通过使用kerfelss晶元IMEC PERT技术效率可超过23%。外延晶圆增长以及内置结技术将为电池制造技术带来一个新的范例,从而大幅降低资本支出和每瓦总成本。
2015年10月份,韩华Q Cells使用1366 Technology kerfless晶元,PERC电池效率达到19.1%。
8)2016年3月,华中科技大学陈炜教授其团队已开始钙钛矿太阳电池的中试研发,并获得风险投资意向,将加快推动具有实用价值的新型光伏器件的诞生。陈炜教授及其合作者通过测试数万条Ⅳ曲线,在比较了几种最常见的钙钛矿太阳电池结构以后,发现P-i-N反式平面结构电池更容易消除迟滞效应。同时,通过实施界面工程,以稳定、高导电、能带调控的重掺杂型无机界面材料在电极附近分别抽取电子和空穴,并在大面积范围内控制消除界面缺陷,最终获得了大面积的高效率钙钛矿太阳电池。钙钛矿电池的光电转换已经成功获得日本AIST的认证,这使得钙钛矿太阳电池的性能指标首次能够与其他类型太阳电池在同一个标准下进行比较。
9)弗劳恩霍夫ISE在2014年创造新的太阳电池效率记录之后,宣布使用聚光光伏(CPV)技术的太阳电池组件效率再次刷新世界纪录。据位于弗莱堡的研究院透露,此款新型迷你CPV组件包括四节太阳电池,效率刷新了世界纪录达43.3%。此项新技术创造了聚光光伏技术新的里程碑,展现出其工业应用的潜力。聚光光伏技术经常使用多结太阳电池。CPV技术广泛应用于太阳辐射大的地区。
2014年,弗劳恩霍夫及其合作伙伴法国Soitec公司及其法国研究机构CEA-Leti,创造了光电转化效率高达46%的太阳电池,是光电转化效率的最高纪录。
10)由科学家Jeremy Munday带领的美国马里兰大学电气与计算机工程系的研究团队研发出了一种新型纳米级太阳电池,其性能表现超出传统太阳能面板,能源转换水平较当前的光伏(Photovoltaics)太阳电池技术提升40%。采用纳米线材料制成的太阳电池能够达到42%的能源转换率,相较而言普通的光伏材料转换率极限为33%,相关报告已经发布于《自然》杂志上。
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