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太阳能光伏产业化前沿技术及发展
217 2025-03-06

中国粉体网讯  在可持续发展浪潮中,太阳能光伏作为清洁可再生能源,正引领能源领域变革。技术的持续革新,让太阳能光伏产业化前沿技术蓬勃发展,为全球能源转型注入新希望。


进入二十一世纪,中国光伏飞速崛起,在晶硅太阳电池及组件、多晶硅片、高纯多晶硅材料、光伏电站建设与全产业链降本技术等方面成绩斐然。特别是2014-2024年我国光伏生产制造端的多晶硅料、硅片、电池片、组件规模较十年前增长超十倍,实现全球领先,成为我国战略性新兴产业典范,在全球竞争中优势尽显,产业链安全可控。


太阳电池器件是光伏的核心,因此电池技术迭代一直是光伏变革的核心,高效率、低成本的太阳电池是光伏产业永恒不变的话题。在2014-2024的十年里,晶硅太阳电池技术经历着从传统铝背场电池(Al-BSF),到背钝化电池(PERC),再到隧穿氧化物钝化接触电池(TOPCon)、晶体硅异质结电池(HJT)和背接触电池(BC)的转变。


高效电池技术的突破与创新


TOPCon(隧穿氧化层钝化接触技术,英文全称 Tunnel Oxide Passivated Contact)电池采用选择性载流原理,在N型硅衬底电池背面制备超薄氧化硅与掺杂多晶硅薄层,形成钝化接触结构,有效减少电子复合,提升电池性能,正步入产业化阶段。


目前,TOPCon电池的产业化效率已超过23%,并且由于其与现有PERC产线具有良好的兼容性,企业可以通过对现有产线进行升级改造,快速实现产能的提升。随着技术的不断成熟以及成本的逐步降低,TOPCon电池在市场上的份额正迅速扩大。


HJT 电池,即异质结太阳能电池(Heterojunction Solar Cell),是一种采用非晶硅和晶体硅材料形成的混合型太阳能电池技术。它巧妙地将晶体硅材料与非晶硅薄膜相结合,极大程度地降低了界面复合,显著提升了光电转换效率。目前,HJT电池在实验室中的效率已成功突破26%,产业化效率也稳步向24%迈进。这种电池具备工艺温度低、双面发电性能优异等突出优势,能够大幅提高光伏发电系统的发电量,有效降低度电成本。


XBC电池即背接触光伏电池,是当前各类背接触结构晶硅太阳能电池的泛称。主要包括IBC、HBC、PBC、ABC、HPBC等。其核心特点是将电池的正负两极都放置在电池片背面,从而使电池正面无遮挡,增加了有效光照面积,提升了光伏组件的转换效率。目前,XBC电池的产业化效率已超过27%,晶硅背接触电池的理论效率极限较高,随着技术进步,其转换效率有望进一步提升。


新型光伏材料的崛起


钙钛矿材料作为一种新型的光伏材料,近年来在太阳能光伏领域展现出了巨大的潜力。钙钛矿太阳能电池具有制备工艺简单、成本低、吸光系数高、载流子扩散长度长等优点,其实验室转换效率在短短几年内就从最初的不到4%迅速提升至超过25%,增长速度令人惊叹。虽然目前钙钛矿电池在稳定性和大面积制备方面还面临一些挑战,但全球范围内的科研团队和企业都在积极投入研发,寻求解决方案。随着技术的不断突破,钙钛矿电池有望在未来成为太阳能光伏产业的重要组成部分,为实现低成本、高效率的光伏发电提供新的途径。


2025年4月23-24日,由中国粉体网、中粉会展主办的“2025全国单晶硅产业发展大会”将在江苏南京召开,届时来自上海交通大学沈文忠教授,将做题为《太阳能光伏产业化前沿技术及发展》的报告,报告将重点介绍TOPCon、SHJ、xBC等晶硅太阳电池技术这几年的发展以及沈文忠教授对行业发展的观点。



沈文忠,上海交通大学特聘教授、博士生导师,1995年6月在中国科学院上海技术物理研究所获博士学位,2000年获教育部“长江学者奖励计划”特聘教授,2001年主持国家杰出青年科学基金,2007年起担任上海交通大学太阳能研究所所长,曾任上海市太阳能学会理事长,目前兼任中国光伏行业协会咨询顾问、上海市太阳能学会名誉理事长。长期从事晶体硅太阳电池及半导体光电子物理研究,以第一作者/通讯作者发表SCI论文400余篇,授权国家发明专利40多件,出版学术专著3部(《太阳能光伏技术与应用》、《硅基异质结太阳电池物理与器件》、《钙钛矿/晶硅异质结叠层太阳电池》)。获2019年度亚洲光伏产业协会(APVIA)科技成就奖(个人类)、爱思唯尔2020、2021、2022、2023年中国高被引学者。


参考来源:

国际能源署;中国粉体网

中国光伏行业协会:中国光伏产业发展路线图(2024-2025年)

沈文忠、李正平:我国光伏技术的研发与产业化将继续领跑光伏学术专著也将齐头并进


(中国粉体网编辑整理/九思)

注:图片非商业用途,存在侵权告知删除