摘要：  光伏产业近年及近期新技术产品盘点

关键字：  三星电子，太阳能电池，转换效率

(一)新产品

1.三星发布输出功率为260W的结晶硅型太阳能电池模块，转换效率为15.9%

韩国三星电子发布了转换效率为15.9%、输出功率为260W的结晶硅型太阳能电池模块，并且在正于韩国首尔近郊举办的“InternationalSolarEnergyExpo&Conference”(2011年2月16～18日，KINTEX)上进行了展示。该公司预定在2011年上半年开始试生产。

三星电子表示，目前已经投产结晶硅型太阳能电池模块的德国、日本和中国等竞争对手的普通产品的输出功率为230W，而三星的产品与之相比提高了约30W。另外，竞争对手的产品的转换效率为14%左右，而三星的产品达到15.9%，实现了差异化。

除此之外，三星电子还公开了薄膜CIGS型太阳能电池模块。薄膜CIGS型与结晶硅型相比，易于兼顾大面积化和低成本化。另外，制造工艺与液晶面板类似，对于一直在液晶领域积累技术的三星而言，具有技术优势。

2.德国AVANCIS开发出转换率15.5%的ZnO电极CIS太阳能电池

德国AVANCIS公司宣布，其30cm见方CIS型太阳能电池模块的转换效率达到了15.5%。据该公司介绍，这一转换效率值已得到美国国家可再生能源实验室(NREL)的认定。

AVANCIS曾于2010年1月宣布同一尺寸的模块达到了15.1%的转换效率。此次之所以能够提高性能，主要是因为“模块正面的电极采用了导电性较高的ZnO”。

AVANCIS公司目前正以年产20MW的规模生产转换效率为12%的太阳能电池面板。据介绍，该公司目前正在其总部建设年产100MW的第2工厂，还计划在韩国建设同等规模的第3工厂。该公司表示将在这些新工厂的面板生产中采用此次研发过程中开发的多项技术。

最近，包括CIS型在内的CIGS类太阳能电池方面，较大尺寸模块的转换效率超过15%的消息接连发布。2010年9月，日本SolarFrontier的30cm见方子模块达到了16.29%。2010年12月，美国MiaSole公司的1m见方太阳能电池面板达到了15.7%。

3.劳伦斯伯克利科学家创造新的全光谱太阳能电池

劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员正在开发一种新的商用太阳能电池，它可利用整个太阳的频谱辐射，包括低能量的红外线和高能量的紫外线。

实验室材料科学部的太阳能材料研究小组最近展示了新型的太阳能电池，使用了在半导体工业生产中最常见的流程。

“成功利用全太阳频谱的太阳能电池，其基本原则是要结合具不同能量带隙的半导体，”该小组的首席研究员WladekWalukiewicz解释说。

最初，研究小组将这些不同合金层的半导体层层相叠，并接线将不同的能量隙相互串联。他们形成的结晶层具有不同但密切配合的铟，造成一个对全太阳光谱敏感的光电设备。但研究人员认为，这种结构仍然太复杂，即使各层互相配合亦难以制造。为了简化结构，他们提出了一个高度不匹配的碲锌半导体合金。

研究人员注入氧气作为中介剂，在两个不同的能量带之中加入第三种能量带。这创建了三个不同的带隙覆盖整个太阳光谱。但生产这种合金依然复杂而费时。此外，这些太阳能电池大量生产的成本高。

寻找适合的物料

制造全光谱太阳能电池的关键是要找到合适的材料，其挑战在于以中介剂来平衡组合。

最新的太阳能电池是一种多波段半导体，由高度不匹配的砷化镓氮化合金组成。该合金的成分类似镓砷化物，是目前最常见的半导体之一。

科学家用氮气取代合金的一些砷原子，形成可对整个太阳光谱敏感的第三中间能带。此外，该合金可通过有机金属化学气相沉积而成。这是一种常见的半导体生产过程，其中的原子薄层沉积为半导体晶片。

全光谱测试

研究人员以新的多波段合金来测试太阳能电池，以确定有多少电流是由不同颜色的光所产生。

Walukiewicz先生指，中间带必须进行吸收而不具电荷，以防止短路。测试结果显示，新的合金对光频谱的所有部分，从红外线到紫外线均有强烈的反应。

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4.美华裔教授研制世界最新可拉伸太阳能电池

去年发明人工电子皮肤的斯坦福大学女教授鲍哲南，视探索比人类皮肤更敏感的“超级皮肤”为目标，她的研究团队近期又创造性地研制出世界最新的可拉伸太阳能电池，为人工电子皮肤增添了自我发电的新功能，同时将人类对电子皮肤的研究上升到新阶段。

鲍哲南表示，“我们已经证明了可以把太阳能电池做成像人工皮肤一样具有拉伸功能。这样的人工皮肤不仅可以模仿人类皮肤的敏感，更超越并增添了人类皮肤没有的发电功能”。

这种世界首创的新型太阳能电池由特别塑料做成，具有非常柔韧灵活的特性，它们可以被拉伸到自身长度的30%，功能不会改变。回复原位后没有任何损害，也不会丢失电力。以此制成人工电子皮肤可自我发电，不需要电源就能运作。同时，这种特别塑料由具有可生物分解功能材料制成，具有环保特点。

鲍哲南表示，她的成果与其他学者的区别在于，“已有的研究是把一个个太阳能电池用一根根线连接起来，做成一张网，这张网可以拉伸。但我们单独一个太阳能电池就可以拉伸。”

这个新功能将扩大人工电子皮肤的运用范围，鲍哲南说，“可折叠的野外露营帐篷，可以使用这种柔韧性强的太阳能电池，不用担心电池受损。”其他用途还包括衣物、机器人和假肢等。

5.新日铁化学和九州工业大学试制长20cm的圆筒式色素增感型太阳能电池

日本新日铁化学和九州工业大学宣布，试制出了长200mm、直径为30mm的圆筒式色素增感型太阳能电池。该类型电池的以往产品中，尺寸最大的是九州工业大学教授早濑修二的研究小组试制的长30mm、直径6mm的产品。此次的产品由新日铁化学试制。新日铁化学和九州工业大学表示：“目前已接近投产水平”。该研究是日本科学技术振兴机构(JST)研究项目的一部分。

圆筒型太阳能电池具有以下几个优点：(1)相对于光的入射角度的变化，发电输出的变化变小;(2)封装部分的比表面积等减小，因此认为有望提高耐久性等。

上述(1)已通过九州工业大学的测量数据得到验证，(2)的耐久性目前正在验证中，据悉在70天里的发电性能几乎没有发生变化。

新日铁化学预定在2011年3月2～4日举办“PVEXPO2011”展会上，展出此次试制的长200mm的圆筒式色素增感型太阳能电池。

6.HyperSolar发布新款微型聚光器组件原型

HyperSolar日前完成了新款超薄微型聚光组件的原型设计工作。而此聚光器的商业版与原型相比体积更小、效率更高，将在组件的光子和光学特性测试得到确认后正式发布。

最终的组件大约厚1cm，并能实现400%的光学放大，因此有可能将电池板上所需太阳能电池的数目降低75%，从而大大降低每瓦太阳能发电成本。与目前的聚光光伏解决方案不同的是，这款产品无需笨重的反射镜或透镜，以及复杂的太阳跟踪结构，HyperSolar的聚光器很薄，同时这种平板型自跟踪太阳能聚光器可用于传统平板太阳能电池板系统。聚光器不像其它同类产品那样，只有在占地数十平方公里的项目上才能体现出优势。即使是仅需要几平方英寸太阳能电池板的项目，只需与电池同等面积的HyperSolar聚光器，便可大大降低所需的昂贵太阳能电池数量。

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7.NREL多枢纽电池用于高效聚光光伏(CPV)系统

美国能源部国家可再生能源实验室(NREL)与太阳能企业Amonix联合开发了一种能源效率可达31%的太阳能聚光系统。

这种系统名为Amonix7700聚光光伏太阳能电力生产器使用原由NREL的科学家们研发的高效多枢纽光伏电池。这些电池没有使用传统的硅，而使用砷化铟镓及磷化镓制成，在实验室条件下，这些电池可以将其吸收的太阳光的41.6%转化成电力。

尽管实产电池的性能通常不如其在实验室条件下的性能，但为Amonix7700生产的这些电池在实地测试中在组件层面可以取得31%的转化效率，在系统层面可以取得26%的转化效率。

据NREL称，31%和26%这两个比例数据是集中式光伏系统(CPV)所取得的最高的转化效率，这使Amonix7700系统可以比太阳能世界现在可用的任何系统都取得更多的“单位英亩能源”。

7700系统使用丙烯酸菲涅尔透镜，聚光程度可以达到通常程度的500倍，并将其导向7560个多枢纽光伏电池。一块用于传统太阳能面板的六平方英寸的硅晶片可以生产大约2.5瓦的电力，而在7700系统中，同样大小的晶片被切割进数百个电池中，然后与菲涅尔透镜镜片搭配，可以生产出超过1500瓦的电力。这减少了500倍的对于电池区域的需求。

20个单位的Amonix7700只占5英亩的土地，并可以生产超过1兆瓦的额定功率，这相当于为超过750户家庭供应足够的电力。

一个53千瓦的7700系统有着一个双轴追踪器，在白天可以追踪太阳光，在极端风力的情况下，也可以重新配置以保护电池板。驱动该追踪器的能源只占系统输出功率的1%。

7700系统还将晶片、电池及配置结构整合成一个单一单元，这节省了成本。这也使其便于运输，也便于快速安装。

Amonix拥有15年的开发CPV系统的经验，而NREL有着在光伏技术方面超过30年的研发经验。双方的合作将高效的多枢纽太阳能电池与Amonix的CPV系统结合起来，此项合作是通过由美国能源部的“太阳能科技计划”资助的“高性能光伏项目”来完成的。

(二)新材料

1.泰科电子面向太阳能光电推出全球最小TUV认证接线盒

泰科电子推出面向太阳能光电(PV)行业的最小型之一的接线盒—SOLARLOK小型接线盒。该接线盒尺寸为15.5mmx52mm，采用紧凑便捷的设计为太阳能电池板传输DC电力，并最大程度降低在电池板背面的可见性。

全新产品通过了TUV认证，能够满足严格的行业要求—产品使用寿命达到20年。该产品目标应用领域涵盖双轨晶硅PV模块与双轨薄膜PV模块，其中面向薄膜应用的产品额定电流为3A，晶硅应用的产品额定电流为12A。

全新接线盒所配的专用太阳能电缆组件有多种长度可供选择，以满足各种应用需求，从而降低采购成本。电缆组件中还包含IP67级SOLARLOK连接器，该连接器正确连接时可听到连接声以确保连接准确，且拥有防错插功能。

全新接线盒还拥有一项关键特性，包含一个弹簧夹，用于连接铜锡焊带，弹簧夹能够夹住接线盒内的接触导轨，从而提升整体可靠性与连接便捷性。该特性能避免使用焊接方式，降低了劳动强度。

接线盒可选额定电流范围从3A至12A的多种二极管，方便客户根据具体应用需求选择合适的二极管，从而提升性能表现。

SOLARLOK小型接线盒无需灌胶，从而节省了灌胶材料成本并消除了由灌胶对接线盒内部进行隔水密封所带来的复杂性。此外，全新接线盒盖利用两个锁闩固定安装在盒体上。连接器接口符合IP67密封要求。

2.霍尼韦尔拓展其用于太阳能面板的抗反射涂层材料产品线

霍尼韦尔公司电子材料部近日宣布推出一种新配方以拓展其用于太阳能面板的SOLARC?抗反射涂层材料产品线，这种新配方更便于应用并减少材料用量。

这种被称为霍尼韦尔SOLARCRPV的新产品专用于单面辊涂应用，其优势在于使太阳能面板制造商更方便应用而且材料用量比其他涂层方式更少。

霍尼韦尔SOLARC产品系列是在半导体应用的先进材料基础上开发而成。它是一种透明的涂层材料，可以改进光伏玻璃的透射率，从而提高PV组件的效率和功率输出。该涂层还能显著降低玻璃的眩光，使PV组件能更好地融入周围的环境。

目前市面上的大多数PV组件因为上层盖板玻璃对光的反射作用，都会损失约4%的潜在功率输出。光反射除了会导致发电量减少，还会造成令人不悦的眩光，如果在住宅的屋顶上安装这种设备，尤其令人反感。

霍尼韦尔SOLARC产品系列会显著减少光反射，可以让更多的太阳光抵达太阳能电池，从而可以转化成更多的能量。随着PV行业中越来越多地采用抗反射涂层，霍尼韦尔SOLARC技术可在光学性能、耐用性和生产成本之间实现最佳平衡。霍尼韦尔于2009年首次推出应用于喷涂的SOLARC抗反射涂层配方。

SOLARCRPV抗反射涂层专用于单面辊涂应用，其优势在于比其他涂层方式更低的材料消耗量，同时保持了SOLARC抗反射涂层出色的透射率和较高的耐用性。在单面应用中，SOLARCRPV抗反射涂层还可实现空气和玻璃之间的极佳折射率，同时可以避免双面涂层应用中出现的玻璃和EVA胶接触表面之间折射率不匹配的现象。

霍尼韦尔的SOLARCRPV抗反射涂层在550纳米处能提升4%的透射率，在PV电池工作的太阳光谱带(从350纳米到1100纳米)范围内可持续产生3%到3.5%的平均透射增益。在一系列模仿PV组件在其生命周期中可能会经受的严酷环境条件的加速老化测试中，SOLARC系列抗反射涂层的耐用性也被证明非常出色。

霍尼韦尔SOLARCRPV材料技术源自其在高新技术产业中50年的不懈创新，并通过严格的内部开发程序以及业界公认的测试方法在实验室中进行了验证。

SOLARCRPV抗反射涂层材料的推出进一步扩大了霍尼韦尔面向PV行业提供的材料产品，这些产品中已包含了背板产品、印刷用磷硼掺杂剂、太阳能级的电子化学品、涂锡铜色带以及精密热电偶。

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3.莱布尼茨新材料研究所开发新型阻挡层材料，提高CIGS光伏电池效率

近日，来自德国莱布尼茨新材料研究所(LeibnizInstituteforNewMaterials，简称INM)的科学家开发出了一种类似玻璃的阻挡层材料，可以将金属衬底与吸收层有效分离。据称，该材料可以使金属衬底铜铟镓硒太阳能电池的效率提高13%。

INM称这种扩散阻挡层不但透明柔软，厚度也仅有几个微米，使用溶胶凝胶(sol-gel)工艺制备。科学家称他们已经使用浸渍涂布(dipcoating)与狭缝涂布(slotcoating)相结合的方法制造出了A3尺寸(297mmx420mm)的薄层。通过使用卷轴式喷涂工艺，可以生产长达50米，宽度接近0.5米的连续薄膜。

这种新开发的薄层“可以阻隔离子的扩散，从而防止了金属衬底的腐蚀和氧化，”该研究项目的负责人PeterWilliamdeOliveira表示，“同时，该阻挡层还起到绝缘层的作用，减少吸收层和衬底材料间的漏电。”

INM将在2011国际纳米技术综合展(NanoTech2011)上发布这一阻挡层和其他新技术。

4.研究发现铝粒子可提高薄膜太阳能电池光电转化效率

新加坡A*STAR研究院高性能计算机研究所的科研人员尤里·阿基莫夫和魏诚美发现，通过沉积铝粒子的方法可以提高薄膜太阳能电池的光电转化效率，这种金属纳米粒子能防止光线的逃逸和反射，使更多的直射光直接进入太阳能电池。阿基莫夫说，该技术可以使我们进一步降低太阳能电池的生产成本，并增强太阳能电池的竞争力。

常规太阳能电池由于厚度较大，光线大多被吸收，沉淀的纳米粒子几乎没起到任何作用。但对于较薄的薄膜太阳能电池，纳米粒子却发挥出了很大的作用，它们增加了光线在进入太阳能电池后的散射，增加了光线在薄膜中停留的时间，使薄膜太阳能电池的光电转化效率足以与传统的太阳能电池相媲美。

研究人员模拟了多种不同类型以及尺寸的纳米材料，以测定其对太阳能电池吸光效率的影响，并决定从铝粒子和银粒子中确定最终“人选”，为此研究人员还专门对两者在太阳能电池中的性能进行了比较。

一般而言，大多数人都会认为银粒子应被优先考虑。因为在光谱中的可见光范围内，它们具有较好的谐振性能，更容易将光线集中到太阳能电池之中。但实际情况却并非如此：虽然银粒子具有更强的光线捕获能力，但其本身也会吸收相当数量的光线，这将影响太阳能电池转化效率。而由于谐振波段超出了太阳光光谱，铝粒子就可避免这一情况的发生。此外，铝颗粒更容易被氧化处理，并且即使形状和大小不同，其性能都较为稳定。而且更重要的是，其散射特性比银粒子更为强劲。

研究发现，铝合金制成的纳米颗粒与其他金属粒子相比，光捕获性能更强，更适合于薄膜太阳能电池。相信这一技术能帮助太阳能电池变得更轻更薄更高效，使其具备更大的商业价值。

(三)新技术

1.弗劳恩霍夫太阳能系统研究所宣布硅基太阳能电池效率接近20%

弗劳恩霍夫太阳能系统研究所(FraunhoferInstituteforSolarEnergySystemsISE)的研究人员在测试了多种先进太阳能电池结构后得出结论，目前大面积硅基太阳能电池的效率已经接近20%。与传统p型硅太阳能电池不同，研究人员使用了负载流子的n型硅搭配p型发射极的结构。

“我们采用了三种不同的方式制造发射极，对于n型硅电池我们使用铝浆合铸和硼扩散两种技术制作p型发射极，对于p型太阳能电池我们则使用磷扩散的方法，”弗劳恩霍夫太阳能系统研究所的项目负责人christianSchmiga表示。

在研究硅铝合金发射极n型硅太阳能电池的过程中，弗劳恩霍夫太阳能系统研究所的研究人员已经取得了19.3%的转换效率。研究人员使用网印铝浆结合短时间高温烧结的工艺形成发射极。而采用硼扩散发射极的n型太阳能电池在增加了一层氧化铝之后，转化效率高达19.6%。

而采用磷扩散的p型太阳能电池在使用了激光电极烧结(LFC)技术后效率也达到了19.6%。

以上几种测试的电池均采用125x125mm2单晶硅片进行加工。弗劳恩霍夫太阳能系统研究所的研究团队表示这三种技术工艺简单，加工迅速，均不含其他调整或处理特殊结构的步骤。目前业界生产中80%的晶硅太阳能电池效率在14%到19%之间。不过在公布了以上测试结果后，弗劳恩霍夫太阳能系统研究相信工业生产效率突破20%只是时间问题。

2.Solar3D使用Silvaco仿真软件加速高效太阳能电池的开发

Solar3D近期安装了Silvaco公司的计算机仿真软件，在这款软件的帮助下Solar3D对年底前完成其新款太阳能电池的原型设计表示乐观。Solar3D公司表示，Silvaco的仿真软件可以轻松完成光线逐点反射的复杂分析计算。Solar3D将使用这种软件设计光学元件和透镜，减少太阳光的反射和电子的复合。

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Solar3D的技术总监ChangwanSon博士表示，“我们经过慎重的考虑才选出了最合适的仿真工具。通过比较精确性、可用性、完整性和其他指标，Silivaco公司以很大的优势脱颖而出。我们对Silvaco的产品和其支持团队十分满意。他们在培训中给与了我们很大的帮助。这款软件将保证我们高效率地完成电池的原型设计。”

Solar3D公司的太阳能电池技术采用的三维结构据称可以增强对阳光的吸收，可以确保光子在该微光伏结构内激发电子。Solar3D的首席执行官吉姆·尼尔森(JimNelson)总结道：“升级系统为我们年底前完成原型设计带来了极大的信心。这一举措将帮助我公司迎来一个新纪元，未来我们将可以使用已有的技术为复杂过程建模，这将帮助我们了解并设计新的产品。仿真技术对新技术的开发有着深刻的影响。”

3.喷墨打印技术将助力太阳能电池喷

墨打印机是打印机产品中最为常见的一种产品。当然，这种技术并不过时，虽然我们一直认为在办公领域激光技术会取代喷墨技术，但是如果我们把目光放长远，就会发现，其实喷墨打印机可以完成很多东西的制作，比如高贵的花屏，或者是我们这篇文章的主题—太阳能电池的未来。

正如一台的打印行为是通过喷头将墨水喷射在纸张上一样，科学家认为这是无法打印硅的根本原因。然而如果利用不接触介质的喷墨，太阳能电池板的成品将会更薄而且更有效率，新一代的电池也将会就此而研发出来。

所以喷墨打印机可以取代现有的生产方式来进行太阳能电池的制造。而丝网印刷，则已经成为了过去时。“喷墨打印机可以完成规则图像的打印制作，所以对于今后的太阳能电池的制造更为方便。”在美国可再生能源实验室工作的科学家MaikelVanHest介绍说。

4.日本北陆先端科技大开发出利用液体硅制造太阳能电池的技术

日本北陆先端科学技术大学院大学(JAIST)最近宣布，该校世界首次采用“液体硅(Si)”涂覆工艺成功地制作出了非晶硅太阳能电池。据该校介绍，通过仅涂覆pin型i层的工艺制作的电池单元的转换效率为1.79%。今后，如果这一效率得到提高的话，则有望应用于采用卷对卷法制造硅类太阳能电池的量产用途。

此次负责开发的是JAISTMaterialScience(JAIST材料科学)研究科教授下田达也的研究小组。该研究小组称，此次采用的液体硅是由日本JSR公司开发的产品，氢键合在硅的5节环上而形成的CPS(环戊硅烷，化学式为Si5H10)为起始材料。

虽然JAIST没有公布液体硅的详细情况，但日本JSR于2006～2007年开发的是通过向碳氢溶媒中的CPS照射UV，使部分CPS发生聚合，从而生成聚硅烷(SiH2呈链状键合而成的高分子)。当时，日本JSR以及JAIST等机构从这种液体硅中制作出了非晶硅TFT。

此次JAIST等对液体硅的成分进行了优化，另外还采用了硅掺杂时使用的硼以及磷，开发出了分别具备p型、i型及n型半导体特性的“硅油墨”。将这种硅油墨涂覆在基板上并进行处理，则可形成聚硅烷膜。如果进一步对其进行加热，则氢元素便会从聚硅烷中脱离出来，从而形成固体的非晶硅。

过去在形成均匀的聚硅烷膜的阶段曾经存在着无法解决的难题，但JAIST等在详细调查了控制参数之后，解决了这一难题。另外，JAIST称，对聚硅烷膜的烧制条件也进行了优化，从而将同样是此前一大难题的悬空键(DanglingBond)的密度降低到了1×1016/cm3。

JAIST采用此次开发的工艺，在玻璃基板上制作出了pin型非晶硅太阳能电池。此前仅对i层采用此次的涂覆工艺、对p层及n层采用CVD法制作的电池单元，其转换效率为1.79%。而对pin层全部采用涂覆工艺制作出的电池单元的转换效率则达到了0.51%。不过，此次的i层的膜厚为120nm，相对于已有非晶硅太阳能电池的250nm厚度来说还比较薄。如果能加大这一厚度，那么效率就有可能提高。