高效太阳能电池发展进程：晶硅-钙钛矿太阳能电池技术

光电转换效率是评价光伏技术潜力的核心指标。目前，传统晶硅电池的光电转换效率已接近29.4%的理论极限，而晶硅—钙钛矿叠层电池的理论效率极限可达43%。晶硅太阳能电池能够吸收可见光的一部分光谱，而钙钛矿太阳能电池则能够吸收可见光和近红外光谱。两种电池层叠在一起，能够更充分地利用太阳光谱的各个波段，实现光谱互补。美能分光光度计是一款用于测量ITO、非晶硅、微晶硅等薄膜材料的透过率、反射率以及吸光度的检测仪器，波长范围为190～2800 nm，搭配全新控制、数据处理软件为太阳能电池效率分析提供了有力支持。

 

高校太阳能电池技术发展进程

太阳能电池技术自诞生以来已经发展了近两个世纪，作为一种高效、环保、可再生的能源，在未来能源领域的发展趋势也变得越来越重要。

 

从太阳能电池的发展历史来看，业界通常将太阳能电池分为以下三类：

 

第一代：晶体硅电池（单晶硅和多晶硅电池）

 

目前该类电池的技术成熟度和商业化水平位居所有太阳能电池之首。晶硅电池本身也经历了多次迭代，从最早的铝背场电池到后来的PERC电池，再到TOPCon、HJT、XBC电池，迅速占领市场，成为市场当之无愧的主流，如今已接近理论效率天花板。目前晶体硅电池的最高转换效率记录为26.8%，其理论效率极限可达29.4%。如何进一步突破这一理论极限？未来的发展路线是设计晶体硅电池和钙钛矿电池的堆叠路线。这种堆叠电池预计将超过43%的理论转换效率。

 

 

第二代：太阳能薄膜电池（非晶硅Si 、铜铟镓硒CIGS、碲化镉CdTe）

 

太阳能薄膜电池基于能够节省原材料并取得更好的经济效果。该类电池的理论效率值可以达到更高的水平，并且重量轻，应用领域更加灵活。但是因为设备国产化程度低、材料储备有限、大面积效率低、膜层透光率低等问题，该电池目前难以实现大规模批量生产，市场份额远小于晶硅电池。

 

第三代：新型太阳能电池（钙钛矿太阳能电池PSC、染料敏化太阳能电池DSSC、有机太阳能电池OSC、量子点太阳能电池）

 

该类电池具有原料丰富的优点材料储备丰富，成本低，工艺简单，制备灵活。产业化发展潜力巨大，正逐步走向规模化生产。

 

钙钛矿太阳能电池于2009年首次生产，其最初的光电转换效率仅为3.8%。随着材料、结构、工艺等的不断优化，效率记录在3年左右提高到10%以上，6年左右达到20%以上。2023年7月，单结钙钛矿太阳能电池的认证效率记录提升至26.1%，逼近今年创下的晶硅电池26.81%的效率记录。

 

 

钙钛矿太阳能电池

钙钛矿太阳能电池是采用钙钛矿型有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池。其相对于晶体硅和其他薄膜电池具有显着的优势，首先，它更加高效。钙钛矿是一种具有高缺陷容限和低热复合效率损失的合成材料。因此，它具有高载流子寿命和高理论效率。可以根据不同的公式调整带隙，可以提高光谱利用率，实现更高的光伏转换效率。

 

现有钙钛矿技术路线主要有3条，即刚性单结电池居多，未来主要走电站、BIPV路线；柔性电池，走消费电子、室内光伏、柔性可穿戴设备路线，占少数；叠层电池，主要是晶硅玩家入局，与晶硅电池结合，实现更高的转换效率，工艺难度大。

 

 

晶硅-钙钛矿叠层太阳能电池

晶硅-钙钛矿叠层电池是一种将晶体硅太阳能电池与钙钛矿太阳能电池叠加在一起的结构，通过优势互补和协同作用，实现了转换效率的提升。一方面，晶硅太阳能电池能够吸收可见光的一部分光谱，而钙钛矿太阳能电池则能够吸收可见光和近红外光谱。两种电池层叠在一起，能够更充分地利用太阳光谱的各个波段，实现光谱互补。另一方面，晶硅太阳能电池具有较高的电子收集效率，钙钛矿电池具有较高的光电转换效率。两种电池层叠在一起，可以充分利用光的吸收和电子的传输，实现效应互补，从而提高整体性能。

两端钙钛矿-钙钛矿、钙钛矿-晶硅、钙钛矿-铜铟镓硒电池电池结构对比

 

 

 

美能分光光度计UVN2800

 

 

美能分光光度计支持测定从紫外区到近红外区的广范围波长区域的太阳光透过率，为太阳电池的效率分析提供了有力支持。设备采用独特的双光束光学设计，可以完美地校正不同样品基质的吸光度变化，从而可稳定地进行样品的测定，具有测试范围广、精度高以及稳定性好的优点。

 

 

• 采用双光源双检测器设计，波长范围190-2800nm

 

• 双光栅光学结构、有效降低杂散光

 

积分球直径可达100mm，长期使用不发黄变性、光学性能稳定

 

UVN2800分光光度计操作演示视频

 

 

光伏行业是一个以成本为导向的行业，降本增效是发展核心，而持续提升光伏电池的转换效率是降低整个光伏发电成本的有效举措。美能光伏将持续为客户提供各种太阳能电池工艺制程控制检测解决方案，引领太阳能电池组件的测试技术，降低制造成本并支持中国光伏产业参与国际竞争！