產業突圍要靠光伏高效電池

如海

自2011年以來，光伏產業迅速滑入低谷。最新發布的Q2季報數據顯示，中國最大的10家光伏企業債務累計已高達175億美元，約合1110億元人民幣。整個光伏業負債率已超過70%，數字之高已經到了觸目驚心的地步。

很多人都喜歡問一個問題，“你認為光伏何時才能復蘇”，我覺得這個問題的意義不太大，行業的復蘇不等于你的復活。怎樣的企業才能挺過去這次寒潮呢有技術實力，而且能將技術變成生產力的企業，將最終勝出，迎來光伏的下一個高潮。

有核心技術，自然能得到資本的青睞，解決資金的短缺。據計算，太陽能光伏電池轉換效率每提高一個百分點，將使太陽能電池組件的發電成本降低7%左右。目前國際市場的行情是：同樣是P型硅片制造，轉換效率高低成為定價的標準。下游客戶使用高效太陽電池做的組件，可以在安裝成本不變的情況下提高太陽能光伏發電系統的年發電率。高效電池就是光伏的突圍之鑰匙。

太陽能電池發展的趨勢是低成本發電，這是光伏技術的發展方向。低成本的實現途徑包括光電轉化效率提高、成本下降及組件壽命提升三方面。光電轉化效率是衡量光伏電池單位面積將光能轉化為電能的重要技術指標。轉化效率的提高依賴工藝的改進、材料的改進及電池結構的改進。

目前普通的太陽能電池產業化水平轉換效率：單晶15%～17%、多晶12%～15%，非晶硅薄膜8%～9%。高效電池是指電池產業化水平轉換效率：單晶>18%、多晶>16.5%、非晶硅薄膜>10%。要強調一點的是產業化的電池轉換效率，是指能夠量產制造的，不是實驗室精雕細刻出來的。實驗室里面有很多電池效率很高，但工藝太復雜、或者技術不成熟，只具有研發意義，無法量產，無法降低生產成本，還不具有商業推廣價值。

硅太陽能電池是目前應用最廣泛的電池類別。大面積、薄片化、高效率以及高自動化集約生產將是光伏硅電池工業的發展趨勢。通過降低電池的硅材料成本，提升光電轉換效率與延長其使用壽命來降低單位電池的發電成本。通過集約化生產節約人力資源降低單位電池制造成本。通過合理的機制建立優秀的技術團隊、充分保證技術上的持續創新是未來光伏企業發展的核心競爭力所在。

降低硅片厚度是減少硅材料消耗、降低晶硅太陽電池成本的有效技術措施，是光伏技術進步的重要方面。30多年來，太陽電池硅片厚度從上世紀70年代的450～500μm 降低到目前的150～180μm，降低了一半以上，硅材料用量大大減少，對太陽電池成本降低起到了重要作用，是技術進步促進成本降低的重要范例之一。

在電池制造工藝方面， 人類可以說無所不用其極。通過離子注入技術提高摻雜的均勻性。利用不足100微米的金剛線，提高切割速度，降低線損和硅片厚度。在電池表面等離子制絨，延長入射光光程，并通過內表面反射減少反射損失，提高轉換效率。僅靠工藝的改進對電池效率的提升空間已經越來越有限，電池效率的進一步提升將依賴新結構、新工藝的建立。具有產業化前景的新結構電池包括選擇性發射極電池、異質結電池、背面主柵電池及N型電池等。這些電池結構采用不同的技術途徑解決了電池的柵線細化、選擇性擴散、表面鈍化等問題，可以將電池產業化效率提升2～4個百分點。

太陽能電池轉換效率受到光吸收、載流子輸運、載流子收集的限制。對于硅太陽能電池，其轉換效率的理論最高值是28%。目前少數公司量產的單晶硅高效電池的轉化效率已達到24%，逼近此理論極限。為了打破這個天花板，科學家們已經把視野跳出硅電池的范疇，尋找轉化效率更高的電池材料和結構。硒、碲、非晶硅薄膜、有機材料等紛紛進入電池研究的視野。

在光伏學界，第三代太陽電池的概念已經提出。被譽為“太陽能之父”的新南威爾士大學馬丁格林（MartinGreen）教授認為第三代太陽電池必須具有如下幾個條件：薄膜化，轉換效率高，原料豐富且無毒。目前第三代太陽電池還在進行概念和簡單的試驗研究。已經提出的第三代太陽電池主要有疊層太陽電池、多帶隙太陽電池和熱載流子太陽電池等。

通俗的來說，疊層電池是用多個單結電池吸收不同波段的光能；熱載流子電池在同個基體電池內增加“接力點”，使得能量過小本來不能被吸收的光子也可以成功激發空穴對。而作為具體的實現手段，就需涉及到采用納米多層膜微結構的材料制作，突破常規光伏電池的基本原理，有望獲得較高的能量轉換效率。隨著量子點材料在發光材料中的成功應用，量子點材料光伏電池的研發也將取得一定成果，它代表著太陽能電池的未來發展方向。

凡此種種，不一而足。電池的每一個百分點的效率進步無不凝聚著人類探索自然的智慧和勇氣，每一個百分點的成本降低無不彰顯著人類在制造實踐中的巧思和靈感。