太阳能光伏电池 距离“66%”还有多远？
人类应如何逐步摆脱对化石燃料的依赖？这是世界各国政府和科学家一直致力于解决的问题。可再生能源无疑是替代化石燃料的首选，而太阳能作为一种易获得、储量丰富的可再生能源，是研究人员努力发掘的焦点。然而太阳能光伏电池的转化效率低下却始终是人类利用太阳能的拦路虎。目前，常规太阳能光伏电池最高转换效率仅为16%-30%。但这一现状马上就会有革命性的突破。美国研究人员最近在太阳能电池技术上的新突破可能会让太阳能电池的转换效率连跳两级，从现在的30%直接增加到66%！随着国际研发团队的不断“拔高”，国内光伏企业也枕戈待旦，2011年度纷纷祭出了各自的杀手锏，其角力烈度也可见一斑。“熊猫”，类别：单晶，隶属：英利绿色能源控股有限公司平均转换效率：18.7%，实验室效率：19.89%。“熊猫”N型单晶硅高效太阳能光伏电池是由保定英利绿色能源控股有限公司与欧洲着名太阳能光伏电池研究机构荷兰国家能源研究中心（ECN）及全球领先的光伏设备和自动化系统供应商阿姆泰克（Amtech）公司联合研发的。该产品采用磷扩散来形成有效背场，通过类似正面的栅线设计来实现接触的方式，使电池能够双面发电，其规模化生产的电池转换效率达18.7%，其实验室转换效率达19.89%，为中国首款高效N型硅太阳能电池的量产项目。“神鸟”，类别：多晶，隶属：天威新能源控股公司平均转换效率：18%，实验室效率：18.55%。作为衡量太阳能光伏电池性能的核心指标，在“神鸟”电池诞生之前，世界范围内，多晶硅光伏电池光电转化率最高水平为16.8%。从16.8%到18%，天威新能源将多晶硅电池的光电转化率提高了1.2个百分点。同样一块多晶硅片的发电能力将因此提高7%，这就意味着，一个装配着神鸟太阳能光伏电池的太阳能发电厂的净效益将提高7%。为了提高这1.2%，天威新能源花巨资全球引进尖端人才，投资7000多万元建立晶体硅光伏技术中心和院士工作站；与世界顶级新能源研究机构澳洲新南威尔士大学光伏研究中心以及荷兰国家能源研究中心签署正式的战略合作协议，在成都建立南京大学天威新能源研究院。针对光伏行业低成本和高转换效率的发展要求，2010年下半年，新能源控股公司立项研发高效多晶太阳电池，并将这款电池命名为“神鸟”。神鸟高效电池技术集成了从高质量大晶粒多晶硅锭和硅片工艺到具有优异短波光谱响应的世界顶级电池制造工艺。“鑫单晶”,类别：单晶，隶属：保利协鑫能源控股有限公司平均转换效率：无消息，实验室效率：18.5%。“鑫单晶”是由保利协鑫能源控股有限公司与其战略合作伙伴阿特斯阳光电力在该新型硅片基础上联合推出“GCL-CSI”双品牌高功率（265W）太阳能光伏组件，其转换效率最高可达18.5%，接近传统的直拉单晶硅片，但是却拥有更多优点。如同其他企业已经推出的类单晶产品，“鑫单晶”的成本要低于直拉单晶硅片，与定向凝固多晶铸锭成本相近；并且其光衰减要优于直拉单晶太阳能硅片，平均低一个百分点以上。目前保利协鑫的“鑫单晶”太阳能硅片产能已经达到2000万片/月，并获得了阿特斯等下游企业总计超过3000万片/月的订单。保利协鑫预计在2011年底可以达到1亿片/月的“鑫单晶”硅片产能。采用“鑫单晶”硅片制造的高功率电池和光伏组件可以降低每瓦10%以上的发电成本，将拥有更强的竞争力。“Pluto”，类别：单晶、多晶，隶属：无锡尚德太阳能电力有限公司平均转换效率：单晶19%、多晶17%，实验室效率：单晶25%。Fraunhofer研究所对“Pluto”测试的结果是单晶硅太阳能光伏电池的转换效率达到18.8%，及多晶硅光伏电池达到17.2%。同时尚德日前已宣称两类电池已经在其Pluto生产线中批量产出34MW，并且这是利用普通的太阳能级硅片达到的结果。尚德总裁施正荣博士表示，Pluto技术的特点是在不使用更高级别硅片的前提下，实现了太阳能工业的高效率，高稳定性及高功率输出的基本要求。相信采用Pluto技术的尚德产品能使客户节省成本，减少使用面积，尤其适用于与建筑物一体化的屋顶等应用。专利正申请中的Pluto技术是由澳大利亚NSW大学研发的PERL技术，在实验室中已达到创纪录的25%效率。Pluto技术与传统的丝网印刷技术相比能提高电池的功率输出近12%。独特的织构化技术具有更低的反射率，即便在太阳光不是直射情况下能确保吸收更多的太阳光线，另外表面更窄的金属引线能减少阴影的损失。并且Pluto技术能用于尚德的各类产品制造中。
1、光伏玻璃是太阳能电池组件之一，太阳能组件以单晶硅或多晶硅电池为主，通过其将光能转换为电能，光伏玻璃用来封装硅片，目的可以提高其光的吸收性和广电的转换效率，是一种专用玻璃。 2、光伏(PV or photovoltaic)
2、土地资源方面。张北县域面积广阔、地势平坦，共4185平方公里，位居全市土地面积第二大县，土地类型丰富，适宜常规电站、复合型电站等多种能源开发项目建设。
3、电网条件方面。相继投运张北-雄安1000千伏特高压输变电工程、±500千伏张北柔性直流电网试验示范工程，电网结构和电力外送能力得到显著增强。技术上创造12项世界第一的张北柔性直流电网工程，自从2020年投运后，已助力26个冬奥场馆实现了100%清洁能源供应。
4、科技支撑方面。国家风光储输示范工程是世界上规模最大，集风电、光伏发电、储能及输电工程四位一体的可再生能源项目，荣获第四届中国工业大奖；国家能源大型风电并网研发（实验）中心张北风电试验基地已成为我国大规模新能源接入后电力系统安全稳定运行的技术试验平台，成为展示我国新能源技术最新成果的窗口。
5、就地消纳能力方面。张北气候冷凉，符合国际先进数据中心自然冷却方式的理想条件，PUE值（数据中心总设备能耗/IT设备能耗）小于1.2，是目前全国最低（PUE全国平均数值2），服务器上架数量已达38万台（用电需求将近15.2亿度），预计到2025年服务器上架数量可突破200万台（用电需求超过80亿度）。
“熊猫”光伏发电是利用电势差的原理来把光能转发为电能。
世界上首座熊猫外形的光伏电站在山西大同郊外落成，近日已开始正式并网发电。电站由黑白两种颜色组成。如果从高处俯瞰，熊猫的黑色部分，比如爪子和耳朵，由单晶体硅太阳能电池组成白色部分由薄膜太阳能电池组成。
大同熊猫电站鸟瞰图（图片来自网络）
据悉，全部投入使用后，电站能在25年内提供32亿千瓦时的绿色电力，相当于节约煤炭105.6万吨，减少二氧化碳排放270万吨。
这只被网友们成为“世界上最可爱的发电站”是怎么工作的呢？这主要依靠的是太阳能光伏发电。
太阳能光伏发电原理
在国际市场硅原材料持续紧张的背景下，薄膜太阳电池已成为国际光伏市场发展的新趋势和新热点。
太阳光能照射在一些特殊材料上，会引起材料中电子的移动，形成电势差。太阳能光伏发电，就是依据这个原理，利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能。
“国宝”发电站（图片来自新华网）
利用光生伏打效应将太阳辐射能直接转换为电能，即当光线照射太阳电池表面时，一部分光子被太阳能材料吸收，光子激发电子跃迁至导带成为自由电子。于是不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生了电位差。有了电压，就像筑高了大坝，如果两者之间连通，就会形成电流。太阳光光伏发电过程其实就是由光子（光波）转化为电子、光能量转化为电能量的过程。
太阳能光伏发电示意图（图片来自网络）
光伏电池的基本结构
光线照射在光伏电池上产生出光生电流和电压，从而获得电功率。这一转变过程首先需要材料吸收光线，使电子获得更高的能量，接着具有更高能量的电子从电池移动到外电路中，释放出额外的这部分能量，再回到太阳能电池中。
太阳能电池工作的基本过程：产生光生载流子——收集光生载流子从而产生电流——产生较大的光生电压——将产生的功率分配给负载及寄生电阻。
太阳能电池工作的基本结构（图片来自网络）
光伏发电电池类型
光伏电池分为晶体硅电池和薄膜电池。晶体硅太阳能电池包括单晶硅太阳电池，多晶硅太阳电池和非晶硅太阳电池。
其中，单晶硅太阳电池是当前开发得最快的一种太阳电池，它的构和生产工艺已定型，产品已广泛用于空间和地面。高纯的单晶硅棒是单晶硅太阳电池的原料，硅纯度要求99.999％，为了降低生产成本，现在地面应用的太阳电池等采用太阳能级的单晶硅棒，材料性能指标有所放宽。有的也可使用半导体器件加工的头尾料和废次单晶硅材料，经过复拉制成太阳电池专用的单晶硅棒。
熊猫发电站的黑色部分由单晶硅太阳能电池组成（图片来自网络）
薄膜电池顾名思义就是将一层薄膜制备成太阳能电池，目前已经能进行产业化大规模生产的薄膜电池主要有三种：硅基薄膜太阳能电池、铜铟镓硒薄膜太阳能电池（CIGS）、碲化镉薄膜太阳能电池（CdTe）。
硅基薄膜太阳能电池（图片来自网络）
光伏发电的其他用途
除了光伏电站外，光伏发电还有很多应用实例，小到太阳能充电器、太阳能路灯、太阳能航标灯，大到太阳能汽车、人造卫星、月球车、太阳能飞行器、光伏建筑一体化等。
人造卫星的太阳能充电板（图片来自网络）
中国是目前世界上太阳光伏组件市场出口份额最大的国家之一，我国目前的太阳能发电产业正步入专业化、规模化和国际化的健康发展轨道。
图片来自网络
1、具有双面发电特性，组件背面可有效利用环境中的反射光，最高可比常规组件提升30%的发电量；
2、良好的弱光性，比常规组件有更长的有效工作时间；
3、与铝背场电池的双玻组件相比，有更低的工作温度，显著提升晴天发电能力；
4、具有顽强抵抗盐雾、氨气等腐蚀性气体侵蚀及PID（潜在电势诱导衰减）风险的能力，有效保证客户的系统发电量与投资收益；
5、满足远高于IEC标准的测试要求，具有优异的耐久性；
6、无边框设计，保证最优的自清洁性能，节省运营成本；
7、提供30年线性质保，比25年常规组件线性质保提升23.1%的额外功率增益。
中国光伏十大名牌排行：
1、 天合光伏
天合光伏公司创建于1997年，是第一家获得UL 客户测试数据项目认证(CTDP)的光伏企业。2015年，公司光伏组件累计出货量接近17吉瓦，销售额突破30亿美元。占据重要的市场份额。成为全球最大的太阳能组件供应商。
2、晶澳太阳能
晶澳太阳能于2005年创建至今，经过两年的发展厅在美国挂牌上市，成为全球领先的高性能光伏产品制造商，应用于住宅、商业和地面光伏电站发电系统。在业界有着不凡的地位。
3、英利
英利于1998年成立以来，在业界有着悠久的历史， 2007年6月在美国纽交所上市，是全球领先的太阳能光伏企业。
4、展宇光伏
展宇光伏是全球光伏行业领跑者，汇聚全球顶级的晶硅电池厂商、组件集成商和行业上下游资源，从晶硅电池、高效率光伏组件、 全智慧光伏系统到全面的解决方案，构建一体的产业链，并形成从项目前期融资、产品定制、安装、售后完善的的服务体系。
5、杜邦光伏
杜邦光伏在业界有着25年的生产经验，不管是在材料的研发，技术应用上都受到同行的一致好评，为世界光伏产业界提供最完整、全方位的创新材料组合。
6、协鑫
协鑫光伏拥有先进的技术和管理经验，不断促进经济发展。经过二十年的打拼，成为中国领先高效能源企业。
7、韩华新能源有限公司
韩华新能源有限公司是一家全球性能源公司，主要从事从晶体硅、太阳能电池等组件到项目开发与融资。业务还涉及到大型公共事业、商业及住宅/小型商业的太阳能装置。
8、阿特斯阳光电力
阿特斯阳光电力是中国第一家美国光伏一体化企业，专业从事硅锭、硅片、太阳能电池片等产品的研发、生产和销售。业务还涉及到太阳能电站系统的设计和安装。
9、海润光伏
海润光伏公司主要以晶硅太阳能电池及太阳能组件的研发和生产，努力拓展全球光伏电站开发、建设和运营，是中国最大的晶硅太阳能电池生产企业之一。
10、尚德电力控股有限公司
尚德电力控股有限公司是国内第一家在美国交易所上市的企业，专业从事晶体硅太阳电池光伏发电系统等产品的研发、制造与销售为一体。
1、晶科能源有限公司。
2、晶澳太阳能科技股份有限公司。
3、天合光能股份有限公司。
4、阿特斯阳光电力集团。
5、隆基绿能科技股份有限公司。
6、东方日升新能源股份有限公司。
7、无锡尚德太阳能电力有限公司。
8、浙江正泰新能源开发有限公司。
9、协鑫集成科技股份有限公司。
10、唐山海泰新能科技股份有限公司。
注意：
由于单片太阳电池输出电压较低，加之未封装的电池由于环境的影响电极容易脱落，因此必须将一定数量的单片电池采用串、并联的方式密封成太阳电池组件，以避免电池电极和互连线受到腐蚀，另外封装也避免了电池碎裂，方便了户外安装，封装质量的好坏决定了太阳电池组件的使用寿命及可靠性。
太阳电池组件是由高效晶体硅太阳能电池片、超白布纹钢化玻璃、EVA、透明TPT背板以及铝合金边框组成。具有使用寿命长，机械抗压外力强等特点。
太阳电池常规组件的结构形式有下列几种，玻璃壳体式结构、底盒式组件、平板式组件、无盖板的全胶密封组件。
国内四大光伏企业：无锡尚德（虽然破产，但我记得被顺风收购了，是顺风不是顺丰),晶澳光伏，英利光伏（2010年，2014年两届世界杯都能看见，英利的广告牌在足球上，有钱任性，就是这么败家），还有阿特斯。
其他大型的还有赛维，协鑫，天合光能，阳光电能。
中型光伏企业：中环，海润等等。
小型企业一大堆，近两年倒了一大批，都是金融危机和欧美双反反倾销闹的。
最后说句，很多很多很多很多大型国企也通过收购，并购，融资，收买下游电站的环节参与到了国内外光伏厂家。比如我就知道总装集团，总装备部其下有几个大型国有企业也进来这一行浑水摸鱼。
最后说句，你也问了国外光伏企业，我举几个美国First Solar，日本夏普，德国Q-Cells，美国sun power一大堆。说句题外话，没有中间人介绍或者你自己有硬关系，和外国光伏企业打交道，以现在这个趋势你是挣不到什么钱的，不知道你企业什么规模，说白了你也就无非是做来料加工，扣掉原料和人工成本，挣几个小钱而已。
好像说多了，希望能帮助到你。
新技术的不断创新与发展也是对现有技术和产业的挑战，无论是光伏产业技术创新还是薄膜技术的发展，都面临着新的挑战，在光伏多晶硅硅料生产企业中，未来10年将出现一批5—10万吨级超大型的多晶硅企业，无论是在规模上还是在技术上将取得进一步发展，成本优势将进一步明显，在光伏电池端的研究，各大电池公司也相继推出高效电池，如晶奥的赛秀高效电池、常州天合TSM-PC14高效电池、英利的熊猫高效电池等利用自身优势参与国际太阳能的技术研究，引进、吸收再创新提高电池效率，降低成本；面对光伏产业的发展，薄膜电池技术也取得飞速发展，高效的双节薄膜非晶/微晶电池，CIGS、CIS、CdTe等等研发和产业化进程在进一步加大，对光伏产业发展提出了新的挑战。
