双面发电 "熊猫"光伏组件弱光性到底有多强

N型高效太阳能电池的名字。英利熊猫电池是已量产的全球三大N型高效电池之一，具有双面发电、低辐照度发电、初始光衰低等特性。、电池熊猫是英利自主研发的N型高效太阳能电池的名字，是全球三大高效率太阳能电池之一。

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。

中国英利的“熊猫N型”组件，转换效率24%

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。

1、风能太阳能方面。张北风能资源丰富，不限电条件下年平均利用小时可达3000小时。太阳能资源富集，按常年数据分析，常规多晶（单晶）光伏组件采用固定支架方式，年均可利用小时数1700小时以上；采用英利熊猫双面双玻组件和跟踪支架系统，年均利用小时可达2021.17小时。风能、太阳能资源均属国家二类优质资源区，享受着“一类地区的资源、二类地区的电价”，是全国新能源开发利用条件最好的地区之一。

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