【正文】 難以控制，導(dǎo)致廢品率上升。 1980年 Henry計(jì)算了，當(dāng)結(jié)數(shù)分別為 1， 2， 3，和 36時(shí)，對應(yīng)的效率為 37， 50， 56和 72%。這個(gè)報(bào)導(dǎo)引起了眾多實(shí)驗(yàn)室的廣泛關(guān)注和興趣，不久，這一紀(jì)錄被日本能源公司以 %打破?？紤]到電流匹配問題， 1990年， AM 27%的電池在美國國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（ NREL）被制備出來。 1982年， Fan J等人對多結(jié)電池進(jìn)行了設(shè)計(jì)和理論預(yù)測，理論預(yù)測顯示，這種 Si襯底的AlGaAs/GaAs/GaInAs（或 GaAsP）的多結(jié)電池效率將達(dá)到 3640%。這就是疊層電池光譜分割技術(shù)的原理，通過將太陽光譜進(jìn)行切割，讓不同帶隙的材料吸收對應(yīng)部分的光以提高效率。 ? 半導(dǎo)體具有如下性質(zhì)：能量低于帶隙的光無法被價(jià)帶的電子吸收并使之躍遷到導(dǎo)帶。最大聚光倍數(shù)下的效率極限可以作為有關(guān)聚光和非聚光電池研究的參考數(shù)據(jù)，還可以作為經(jīng)典熱力學(xué)結(jié)果的參考。 ? 在極限聚光倍數(shù)下（ 46200倍，此數(shù)值是根據(jù)卡諾循環(huán)得到的計(jì)算結(jié)果），理想太陽電池的轉(zhuǎn)換效率極限可以達(dá)到 %。 ? , , . 32 (1961) 510 35 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2023/3/4 ? 另外一個(gè)損失是由于接觸和 pn結(jié)處的電壓降，電池輸出電壓低于帶隙寬度可產(chǎn)生的電勢，如圖 2 1所示。推導(dǎo)引用了“黑體輻射”理論，這一理論為量子力學(xué)的誕生奠定了基礎(chǔ)。此時(shí)，載流子壽命取決于電池內(nèi)部的輻射復(fù)合，即光激發(fā)過程的逆過程。 ? 另一個(gè)重要損失是過程（ 4）：光激發(fā)電子空穴對的復(fù)合。能量較低的紅光光子與能量較高的藍(lán)光光子在激發(fā)電子空穴對產(chǎn)生輸出時(shí)是等效的。 (1)晶格熱振動(dòng)損失；(2)、 (3)pn結(jié)和接觸電壓損失； (4)復(fù)合損失。其它一些模型，例如熱載流子和能量級聯(lián)電池的極限效率也是這一數(shù)值。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。 ? UNSW研究中心對轉(zhuǎn)換效率為 %的器件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及發(fā)展前途作了全面研究。 29 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2023/3/4 sinlim ????? KKTTksourceit? 30 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2023/3/4 ? 這個(gè)數(shù)值沒有考慮電池的光子發(fā)射損失，因?yàn)槟Ｐ图僭O(shè)這些損失能量又回到了太陽，使太陽保持自身的溫度。在 Shockley和 Queisser的研究中，認(rèn)為太陽電池也是黑體模型，溫度采用地表溫度 300K。 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）。 ? 雖然 Shockley預(yù)言了半導(dǎo)體太陽電池的極限效率，但是他的結(jié)果僅適用了單個(gè) pn結(jié)的器件，隨著 技術(shù)日益完善，采用新材料、具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的新型光伏器件的制備技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn) 。 1961年，他與 Queisser 通過理論計(jì)算發(fā)現(xiàn)，半導(dǎo)體中光電轉(zhuǎn)換的效率極限約為 32%。無論命名如何，學(xué)術(shù)界一直以來對這一領(lǐng)域都保持了巨大的熱情和興趣，特別是憑借迅猛發(fā)展的納米技術(shù)和材料技術(shù)，科學(xué)家們有機(jī)會應(yīng)對 ShockleyQueisser 極限效率的挑戰(zhàn)。 ? 按照 Martin A. Green當(dāng)初的設(shè)想，薄膜太陽電池將在 2023年后成為市場的主流， 2023后第三代電池將迅速發(fā)展。但是具有沖擊低價(jià)、高效這一目標(biāo)的潛力。 ? 第三代光伏技術(shù)包括： 疊層太陽電池； 熱載流子電池； 多電子空穴對電池； 雜質(zhì)能級以及多能帶太陽電池； 熱光伏電池和； 運(yùn)用新材料等制備的電池，如染料敏化電池。 ? 目前他們主要在全硅疊層電池和熱載流子電池方面進(jìn)行研究。 ? 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。 ? Martin A. Green在研究中發(fā)現(xiàn)了晶體硅（第一代）電池的問題：雖然轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到很高，甚至接近單結(jié)電池極限，但是需要高質(zhì)量低缺陷的昂貴晶體材料和復(fù)雜耗時(shí)的工藝。 22 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2023/3/4 新型太陽電池發(fā)展 ? 三代太陽電池的概念和論述來自國際著名的太陽電池的研究專家Martin A. Green教授。成本還會繼續(xù)下降。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。 79片 /kg=＄ 247。 30000 度 = /度 （西寧） ? ￥ 19000 247。 70片 /kg = ＄ ? ＄ 247。 70片 /kg=＄ ；（尺寸 125，厚度 180） ? ＄ 247。淺談太陽電池物理與 新型太陽電池技術(shù)發(fā)展 沈 輝 中山大學(xué)太陽能系統(tǒng)研究所 順德中山大學(xué)太陽能研究院 2 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2023/3/4 主要內(nèi)容 ? 國內(nèi)外能源市場分析 ? 國內(nèi)光伏發(fā)展現(xiàn)狀 ? 回答兩個(gè)焦點(diǎn)問題 ? 太陽電池物理基礎(chǔ)問題 ? 太陽電池成本分析 ? 新型太陽電池發(fā)展 ? 關(guān)于光電轉(zhuǎn)換效率 ? 商業(yè)化的薄膜電池簡介 ? 化合物多能帶疊層太陽電池 ? 全硅疊層太陽電池 ? 熱載流子太陽電池 ? 多電子 空穴對太陽電池 ? 光譜轉(zhuǎn)換技術(shù) ? 結(jié)束語 3 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2023/3/4 國內(nèi)外能源市場分析 4 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2023/3/4 5 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy