【正文】 2023年 3月 4日星期六 上午 11時(shí) 38分 39秒 11:38: 1最具挑戰(zhàn)性的挑戰(zhàn)莫過于提升自我。 2023年 3月 4日星期六 11時(shí) 38分 39秒 11:38:394 March 2023 1空山新雨后，天氣晚來秋。 上午 11時(shí) 38分 39秒 上午 11時(shí) 38分 11:38: 沒有失敗，只有暫時(shí)停止成功！。 , March 4, 2023 雨中黃葉樹，燈下白頭人。 52 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2023/3/4 光譜轉(zhuǎn)換技術(shù) ? 光譜轉(zhuǎn)換也是一個(gè)熱門的課題，通過將太陽光譜中的上轉(zhuǎn)換和下轉(zhuǎn)換技術(shù)，可以將近紅外波段和紫外波段的光波轉(zhuǎn)換為可見波段，從而增加太陽電池的能量轉(zhuǎn)換效率。 ? 在新南威爾士，當(dāng) 350 nm波段的光照射的時(shí)候，人們觀測(cè)到量子效率約為 ，當(dāng)波長縮短為 250 nm時(shí)，量子效率達(dá)到 。 W252。這種熱載流子電池的極限效率可以達(dá)到很高，在非聚光情況下甚至可以超過 65%，而結(jié)構(gòu)相對(duì)于其他電池而言，比如多能帶疊層電池，要簡單得多。研究者發(fā)現(xiàn)，當(dāng)薄層為 1 nm左右時(shí)，帶隙可以提高到 eV，接著他們又做了 2 nm的量子點(diǎn)超晶格結(jié)構(gòu)，帶隙同樣可以提高到 eV。迄今而至，在非聚光條件下，三結(jié)電池的世界紀(jì)錄由 NREL保持，采用GaInP/GaInAs/Ge體系，轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了 32%； ? 二結(jié)電池的世界紀(jì)錄由日本能源公司保持，采用 GaInP/GaAs體系，轉(zhuǎn)換效率達(dá)到 %。 ? 三年后， NREL刷新了 GaInP/GaAs疊層電池的效率紀(jì)錄，達(dá)到 %。 ? 36 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2023/3/4 37 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2023/3/4 商業(yè)化的薄膜電池簡介 ? 非晶硅 微晶硅薄膜（ aSi/μcSi ） ? 59%, ? Kaneka, Ersol, United Solar, Sharp ? 杜邦，新奧， 百世德，正泰，天裕，強(qiáng)生，普樂，拓日，創(chuàng)益等 ? 碲化鎘薄膜 CdTe ? First Solar， ＧＥ ? 911%, ? 銅銦鎵硒薄膜 CIGS ? Wuerth Solar，昭和殼牌等 ? 1011% ? 晶體硅薄膜 CSG ? 810% 38 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2023/3/4 化合物多能帶疊層太陽電池 ? 多能帶疊層電池是目前唯一一個(gè)已突破 ShockleyQueisser極限并且已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的電池。 ? 光吸收和發(fā)射過程的對(duì)稱性可用于太陽電池性能的理論極限的推導(dǎo)。 31 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2023/3/4 ? 標(biāo)準(zhǔn)太陽電池的效率損失 ? 標(biāo)準(zhǔn)單結(jié)太陽電池能量損失來自如圖 2 1所示的幾種過程 32 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2023/3/4 圖 2 1 標(biāo)準(zhǔn)太陽電池能量損失過程。 ? 則溫度為 6000K（ Tsource）和 300K（ Tsink）的兩個(gè)熱庫之間的能量轉(zhuǎn)換效率受卡諾循環(huán)限制（ 1 Tsource/ Tsink）為 95%。 26 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2023/3/4 ? 晶體管之父 William Bradford Shockley 或許沒有想到，他關(guān)于半導(dǎo)體的工作不僅引發(fā)了一次產(chǎn)業(yè)革命，在數(shù)十年后又為另外一個(gè)龐大行業(yè)提供了研究的基礎(chǔ)。 24 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2023/3/4 ? 第三代光伏技術(shù)的核心理念是高效、長壽與低價(jià)。屆時(shí)，光伏發(fā)電將成為真正的替代能源。 =＄ （ 硅片每瓦成本 ） ? 電池生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)每瓦成本 ：（ 125 125㎜ ） =＄ （ 20） ? 組件生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)每瓦成本 （含電池外的其它材料）：＄ （ 30） ? 由材料到電池組件的總成本： ? ＄ +＄ +＄ +＄ ＄ ? 折合人民幣：＄ ￥ =￥ ? 最新發(fā)展：材料到組件成本 20 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2023/3/4 太陽電池制造成本：組件 系統(tǒng)安裝 并網(wǎng)發(fā)電 ? 并網(wǎng)光伏電站安裝每瓦價(jià)格按組件 1倍價(jià)格計(jì)算 ： ? ￥ 2 ≈ ￥ 19, 1kW = ￥ 19000 ? 1 kWh = 1度電，在廣州晶體硅太陽電池每瓦平均年發(fā)電 , 在青?？梢园l(fā)電 ? 1kW電池 20年發(fā)電量 ： ? 1kW 1500h/每年 20年 = 30000 度電 （西寧） ? 1kW 1100h/每年 20年 = 22023 度電 （廣州） ? （青海： 1500小時(shí)，廣東 1100小時(shí)） ? 每度電安裝總成本 / 20年的發(fā)電量 ： ? ￥ 19000 247。 70片 /kg=＄ ；（尺寸 125，厚度 180） ? ＄ 247。小時(shí) =￥ 17170/度（每度電） ? 每度電安裝總成本 /20年的發(fā)電量 ? ￥ 17170 /度（每度電） 247。 ? 與第一代太陽電池相比，第二代電池的好處是采用沉積技術(shù)，減少材料制備過程的有毒物質(zhì)和降低了價(jià)格，代價(jià)是效率的降低和穩(wěn)定性的問題。 ? 按照 Martin A. Green當(dāng)初的設(shè)想，薄膜太陽電池將在 2023年后成為市場(chǎng)的主流， 2023后第三代電池將迅速發(fā)展。 27 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2023/3/4 William Bradford Shockley (February 13, 1910 – August 12, 1989) W. Shockley and H. J. Queisser, J. Appl. Phys., 32 (1961) 510 28 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2023/3/4 關(guān)于光電轉(zhuǎn)換效率 ? 卡諾循環(huán) —— 太陽電池的熱力學(xué)效率極限 ? 太陽輻射可以近似為溫度為 6000K（太陽光球的溫度）的黑體輻射（黑體即為完美的吸收體和光發(fā)射體）。否則，太陽光轉(zhuǎn)換為有用功（包括電能）的熱力學(xué)極限效率計(jì)算結(jié)果為 %，與無限層 Tandem電池的理論效率相同。 ? 另一個(gè)重要損失是過程（ 4）：光激發(fā)電子空穴對(duì)的復(fù)合。