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第三代太陽能電池面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

2013-11-05 08:51

　　太陽能電池發(fā)展階段

　　太陽能電池發(fā)展經(jīng)歷了三個階段。以硅片為基礎(chǔ)的"第一代"太陽能電池其技術(shù)發(fā)展已經(jīng)成熟，但單晶硅純度要求在99.999%，生產(chǎn)成本太高使得人們不惜犧牲電池轉(zhuǎn)換率為代價開發(fā)薄膜太陽能電池。第二代太陽電池是基于薄膜材料的太陽電池。薄膜技術(shù)所需材料較晶體硅太陽電池少得多，且易于實(shí)現(xiàn)大面積電池的生產(chǎn)，可有效降低成本。薄膜電池主要有非晶硅薄膜電池、多晶硅薄膜電池、碲化鎘以及銅銦硒薄膜電池，其中以多晶硅為材料的太陽能電池最優(yōu)。太陽能光電轉(zhuǎn)換率的卡諾上限是95%，遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)太陽能電池的理論上限33%，表明太陽能電池的性能還有很大發(fā)展空間。第三代太陽電池具有如下條件：薄膜化，轉(zhuǎn)換效率高，原料豐富且無毒。目前第三代太陽電池還處在概念和簡單的試驗(yàn)研究。已經(jīng)提出的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。其中，疊層太陽能電池是太陽能電池發(fā)展的一個重要方向。

　　2013年9月，德國弗朗霍夫太陽能系統(tǒng)研究所、法國聚光光伏制造商Soitec公司、德國柏林亥姆霍茲研究中心攜手宣布，他們制造出一款在太陽光濃度為297下光電轉(zhuǎn)化效率高達(dá)44.7%的四結(jié)光伏電池，創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄。他們表示，最新研究有望大幅降低太陽能發(fā)電的成本并為獲得轉(zhuǎn)化效率高達(dá)50%的太陽能電池鋪平了道路。最新研制出的四結(jié)太陽能電池中的單個電池由不同的III-V族（元素周期表中III族的B，Al，Ga，In和V族的N，P，As，Sb等）半導(dǎo)體材料制成，這些結(jié)點(diǎn)逐層堆積，單個子電池能吸收太陽光光譜中不同波長的光。

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太陽能電池高效太陽能電池 GaAs疊層太陽能電池 CPV系統(tǒng)