太阳能光伏发电的前沿技术
目前来说 太阳能光伏的技术研发 主要集中在太阳能电池组件
包括晶体硅组件 非晶硅组件 以及化合物组件
就目前量产的情况来说 晶体硅的效率最高 电池片效率可达到18%以上（实验室效率不做为准）
化合物薄膜电池为新的研发热点 他具有成本低 弱光适应性强等优点 如碲化镉太阳电池、砷化镓太阳电池、铜铟硒太阳电池等，效率已接近晶体硅水平，发展前景不错
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行业主要上市公司：隆基股份(601012)晶澳科技(002459)晶科能源(688223)通威股份(600438)天合光能(688599)等
本文核心数据：光伏发电板块上市公司研发费用光伏发电相关论文发表数量
全文统计口径说明：1)论文发表数量统计以“solar pv”、“solar
photovoltaic”为关键词，选择“中国”、“论文”筛选。2)统计时间截至2022年8月29日。3)若有特殊统计口径会在图表下方备注。
光伏发电行业技术概况
1、技术原理及类型
(1)光伏发电行业技术原理
光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术，其发电原理如下。
(2)光伏发电种类
光伏发电一般分为两类：集中式发电和分布式发电，集中式发电主要为大型地面光伏系统分布式发电主要应用于商业/工业、建筑屋顶。
2、技术全景图：主要为光伏电池技术路线
光伏发电行业的产业链中游为电池片、电池组件和系统集成，其中各类光伏电池技术为重点技术路线。根据半导体材料的不同，光伏电池技术主要包括晶硅电池、薄膜电池以及叠层和新结构电池(第三代电池)。
晶硅电池是研究最早、最先进入应用的第一代太阳能电池技术，按照材料的形态可分为单晶硅电池和多晶硅电池，其中单晶硅电池根据基体硅片掺杂不同又分为P型电池和N型电池。目前应用最为广泛的单晶PERC电池即为P型单晶硅电池，而TOPCon、HJT、IBC等新型太阳能电池技术主要是指N型单晶硅电池。
薄膜光伏电池分为硅基薄膜电池和化合物薄膜电池，以铜铟稼硒(CIGS)、锑化镉(CdTe)和砷化镓(GaAs)等的化合物薄膜电池为代表。
叠层、新结构电池包括有机太阳能电池、铜锌锡硫化物电池、钙钛矿太阳能电池、染料敏化太阳能电池、量子点太阳能电池等。
光伏发电行业技术发展历程：电池技术路线演变拉动
光伏发电行业技术发展主要是由光伏电池技术路线演变拉动的，从以硅系电池为代表的第一代光伏电池、到以铜铟稼硒(CIGS)、锑化镉(CdTe)和砷化镓(GaAs)等材料的薄膜电池为代表的第二代光伏电池，如今光伏电池技术已发展至第三代，第三代光伏电池技术主要包括有机太阳能电池、铜锌锡硫化物电池、钙钛矿太阳能电池、染料敏化太阳能电池、量子点太阳能电池等，具有薄膜化、转换效率高、原料丰富且无毒的优势。
光伏发电行业技术政策背景：政策加持技术水平提升
近年来，我国出台一系列光伏发电技术及研发的相关政策，通过政策指导，行业加快光伏发电技术的推广和革新，促进光伏发电产业的快速发展。
光伏发电行业技术发展现状
1、光伏发电行业技术科研投入现状
(1)国家重点研发计划项目
据已公开的国家重点研发计划项目，2018-2021年我国光伏发电技术相关国家重点研发计划项目共计15项。
注：2019年未公布光伏发电技术相关国家重点研发计划项目。
(2)A股上市企业研发费用
光伏发电行业经过多年发展，产品相对成熟，但行业整体研发投入水平较高。从A股市场来看，2017-2021年，我国光伏板块上市公司研发总费用逐年增长，2022年第一季度，光伏板块上市公司研发总费用约281.13亿元。
2、光伏发电技术科研创新成果
(1)论文发表数量
从光伏发电相关论文发表数量来看，2010年至今我国光伏发电相关论文发表数量呈现逐年递增的趋势，可见光伏发电科研热度持续走高。截至2022年8月，我国已有18289篇光伏发电相关论文发表。
注：统计时间截至2022年8月。
(2)技术创新热点
通过创新词云可以了解光伏发电行业内最热门的技术主题词，分析该技术领域内最新重点研发的主题。通过智慧芽提取该技术领域中近约5000条专利中最常见的关键词，其中，光伏组件、太阳能、光伏板、太阳能板、光伏发电、太阳能电池板、逆变器等关键词涉及的专利数量较多，说明光伏发电行业研发和创新重点集中于光伏组件和光伏板等领域。
(3)专利聚焦领域
从光伏发电专利聚焦的领域看，目前光伏发电专利聚焦领域较明显，其主要聚焦于太阳能、光伏板、太阳能电池、光伏组件等。
主要光伏电池技术对比分析
从技术水平来看，硅、砷化镓、磷化铟、碲化镉和铜铟硒多元化合物(铜铟镓硒是其典型代表)是可选光伏材料中综合性能的最佳集合。而它们各方面性能的优劣，直接导致了目前光伏电池技术百花齐放的现状。
注：平均转换效率均只记正面效率。
光伏发电行业技术发展痛点及突破
1、光伏发电行业技术发展痛点
(1)硅基光伏电池：P型电池转换效率低
由于电池片的光电转换效率直接影响整个光伏系统的效益，因此光伏电池的光电转换效率十分重要，光电转换效率的提升主要依靠技术更新换代。现阶段，晶硅光伏电池面临着转换效率较低的问题，尤其是P型电池。
据德国哈梅林太阳能研究所(ISFH)，PERC电池的理论极限效率为24.5%，PERC产线的量产效率已经达到23%，逐步逼近理论极限效率。
(2)薄膜电池量产转换效率低
薄膜光伏电池具有衰减低、重量轻、材料消耗少、制备能耗低、适合与建筑结合(BIPV)等特点，但薄膜电池面临着量产转换效率低的问题，性价比较低。
2、光伏发电行业技术发展突破
(1)N型电池技术突破P型电池极限转换效率
相较于P型电池，N型电池技术少子寿命高、无光致衰减、弱光效应好且温度系数小，转换效率更高。面临P型电池逐步逼近理论效率极限，N型电池技术能够突破P型电池的理论效率极限并达到更高转换效率。据中国光伏行业协会(CPIA)，2022-2023年N型电池技术的平均转换效率就可以达到PERC电池的理论极限效率(24.5%)。
(2)钙钛矿电池可实现高转换效率
钙钛矿电池是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的第三代太阳能电池，钙钛矿材料的吸光能力强于晶硅材料，因此钙钛矿电池能够实现高转换效率。除了拥有高转换效率，钙钛矿电池还具备价格低、投资小、制备简单等优势。
光伏发电行业技术发展方向及趋势：降本增效
2022年8月，工信部五部门联合印发的《加快电力装备绿色低碳创新发展行动计划》，提出通过5-8年时间，在太阳能装备方面重点发展高效低成本光伏电池技术，包括推动TOPCon、HJT、IBC等晶体硅太阳能电池技术和钙钛矿、叠层电池组件技术产业化，开展新型高效低成本光伏电池技术研究和应用等。
可见，未来光伏发电技术将向着降本增效方向发展，一方面由于现有光伏电池逐渐逼近最高理论转换效率，因此更高转换效率的电池将成为光伏电池技术发展方向另一方面，光伏组件转换效率的提升以及制造成本的降低，是降低光伏电站建设成本，并最终降低光伏发电成本的关键因素。
「前瞻碳中和战略研究院」聚焦碳中和领域的政策、技术、产品等开展研究，瞄准国际科技前沿，服务国家重大战略需求，围绕“碳中和”开展有组织、有规划科研攻关，促进碳中和技术成果转化和推广应用，为企业创新找到技术突破口，为各级政府提供碳达峰、碳中和的战略路径管理咨询和技术咨询。院长徐文强博士毕业于美国加州大学伯克利分校，二十余年来一直深耕于低碳清洁能源和绿色材料领域的基础研究、产品开发和产业化，拥有55项专利、33篇论文，并已将30多种产品推向市场，创造商业价值50+亿元，专注于氢能、太阳能、储能等清洁能源研究。
以上数据参考前瞻产业研究院《光伏发电行业技术趋势前瞻及投资价值战略咨询报告》。
行业主要上市公司：隆基股份(601012)晶澳科技(002459)晶科能源(688223)通威股份(600438)天合光能(688599)等
本文核心数据：光伏发电板块上市公司研发费用光伏发电相关论文发表数量
全文统计口径说明：1)论文发表数量统计以“solar pv”、“solar
photovoltaic”为关键词，选择“中国”、“论文”筛选。2)统计时间截至2022年8月29日。3)若有特殊统计口径会在图表下方备注。
光伏发电行业技术概况
1、技术原理及类型
(1)光伏发电行业技术原理
光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术，其发电原理如下。
(2)光伏发电种类
光伏发电一般分为两类：集中式发电和分布式发电，集中式发电主要为大型地面光伏系统分布式发电主要应用于商业/工业、建筑屋顶。
2、技术全景图：主要为光伏电池技术路线
光伏发电行业的产业链中游为电池片、电池组件和系统集成，其中各类光伏电池技术为重点技术路线。根据半导体材料的不同，光伏电池技术主要包括晶硅电池、薄膜电池以及叠层和新结构电池(第三代电池)。
晶硅电池是研究最早、最先进入应用的第一代太阳能电池技术，按照材料的形态可分为单晶硅电池和多晶硅电池，其中单晶硅电池根据基体硅片掺杂不同又分为P型电池和N型电池。目前应用最为广泛的单晶PERC电池即为P型单晶硅电池，而TOPCon、HJT、IBC等新型太阳能电池技术主要是指N型单晶硅电池。
薄膜光伏电池分为硅基薄膜电池和化合物薄膜电池，以铜铟稼硒(CIGS)、锑化镉(CdTe)和砷化镓(GaAs)等的化合物薄膜电池为代表。
叠层、新结构电池包括有机太阳能电池、铜锌锡硫化物电池、钙钛矿太阳能电池、染料敏化太阳能电池、量子点太阳能电池等。
光伏发电行业技术发展历程：电池技术路线演变拉动
光伏发电行业技术发展主要是由光伏电池技术路线演变拉动的，从以硅系电池为代表的第一代光伏电池、到以铜铟稼硒(CIGS)、锑化镉(CdTe)和砷化镓(GaAs)等材料的薄膜电池为代表的第二代光伏电池，如今光伏电池技术已发展至第三代，第三代光伏电池技术主要包括有机太阳能电池、铜锌锡硫化物电池、钙钛矿太阳能电池、染料敏化太阳能电池、量子点太阳能电池等，具有薄膜化、转换效率高、原料丰富且无毒的优势。
光伏发电行业技术政策背景：政策加持技术水平提升
近年来，我国出台一系列光伏发电技术及研发的相关政策，通过政策指导，行业加快光伏发电技术的推广和革新，促进光伏发电产业的快速发展。
光伏发电行业技术发展现状
1、光伏发电行业技术科研投入现状
(1)国家重点研发计划项目
据已公开的国家重点研发计划项目，2018-2021年我国光伏发电技术相关国家重点研发计划项目共计15项。
注：2019年未公布光伏发电技术相关国家重点研发计划项目。
(2)A股上市企业研发费用
光伏发电行业经过多年发展，产品相对成熟，但行业整体研发投入水平较高。从A股市场来看，2017-2021年，我国光伏板块上市公司研发总费用逐年增长，2022年第一季度，光伏板块上市公司研发总费用约281.13亿元。
2、光伏发电技术科研创新成果
(1)论文发表数量
从光伏发电相关论文发表数量来看，2010年至今我国光伏发电相关论文发表数量呈现逐年递增的趋势，可见光伏发电科研热度持续走高。截至2022年8月，我国已有18289篇光伏发电相关论文发表。
注：统计时间截至2022年8月。
(2)技术创新热点
通过创新词云可以了解光伏发电行业内最热门的技术主题词，分析该技术领域内最新重点研发的主题。通过智慧芽提取该技术领域中近约5000条专利中最常见的关键词，其中，光伏组件、太阳能、光伏板、太阳能板、光伏发电、太阳能电池板、逆变器等关键词涉及的专利数量较多，说明光伏发电行业研发和创新重点集中于光伏组件和光伏板等领域。
(3)专利聚焦领域
从光伏发电专利聚焦的领域看，目前光伏发电专利聚焦领域较明显，其主要聚焦于太阳能、光伏板、太阳能电池、光伏组件等。
主要光伏电池技术对比分析
从技术水平来看，硅、砷化镓、磷化铟、碲化镉和铜铟硒多元化合物(铜铟镓硒是其典型代表)是可选光伏材料中综合性能的最佳集合。而它们各方面性能的优劣，直接导致了目前光伏电池技术百花齐放的现状。
注：平均转换效率均只记正面效率。
光伏发电行业技术发展痛点及突破
1、光伏发电行业技术发展痛点
(1)硅基光伏电池：P型电池转换效率低
由于电池片的光电转换效率直接影响整个光伏系统的效益，因此光伏电池的光电转换效率十分重要，光电转换效率的提升主要依靠技术更新换代。现阶段，晶硅光伏电池面临着转换效率较低的问题，尤其是P型电池。
据德国哈梅林太阳能研究所(ISFH)，PERC电池的理论极限效率为24.5%，PERC产线的量产效率已经达到23%，逐步逼近理论极限效率。
(2)薄膜电池量产转换效率低
薄膜光伏电池具有衰减低、重量轻、材料消耗少、制备能耗低、适合与建筑结合(BIPV)等特点，但薄膜电池面临着量产转换效率低的问题，性价比较低。
2、光伏发电行业技术发展突破
(1)N型电池技术突破P型电池极限转换效率
相较于P型电池，N型电池技术少子寿命高、无光致衰减、弱光效应好且温度系数小，转换效率更高。面临P型电池逐步逼近理论效率极限，N型电池技术能够突破P型电池的理论效率极限并达到更高转换效率。据中国光伏行业协会(CPIA)，2022-2023年N型电池技术的平均转换效率就可以达到PERC电池的理论极限效率(24.5%)。
(2)钙钛矿电池可实现高转换效率
钙钛矿电池是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的第三代太阳能电池，钙钛矿材料的吸光能力强于晶硅材料，因此钙钛矿电池能够实现高转换效率。除了拥有高转换效率，钙钛矿电池还具备价格低、投资小、制备简单等优势。
光伏发电行业技术发展方向及趋势：降本增效
2022年8月，工信部五部门联合印发的《加快电力装备绿色低碳创新发展行动计划》，提出通过5-8年时间，在太阳能装备方面重点发展高效低成本光伏电池技术，包括推动TOPCon、HJT、IBC等晶体硅太阳能电池技术和钙钛矿、叠层电池组件技术产业化，开展新型高效低成本光伏电池技术研究和应用等。
可见，未来光伏发电技术将向着降本增效方向发展，一方面由于现有光伏电池逐渐逼近最高理论转换效率，因此更高转换效率的电池将成为光伏电池技术发展方向另一方面，光伏组件转换效率的提升以及制造成本的降低，是降低光伏电站建设成本，并最终降低光伏发电成本的关键因素。
「前瞻碳中和战略研究院」聚焦碳中和领域的政策、技术、产品等开展研究，瞄准国际科技前沿，服务国家重大战略需求，围绕“碳中和”开展有组织、有规划科研攻关，促进碳中和技术成果转化和推广应用，为企业创新找到技术突破口，为各级政府提供碳达峰、碳中和的战略路径管理咨询和技术咨询。院长徐文强博士毕业于美国加州大学伯克利分校，二十余年来一直深耕于低碳清洁能源和绿色材料领域的基础研究、产品开发和产业化，拥有55项专利、33篇论文，并已将30多种产品推向市场，创造商业价值50+亿元，专注于氢能、太阳能、储能等清洁能源研究。
以上数据参考前瞻产业研究院《光伏发电行业技术趋势前瞻及投资价值战略咨询报告》
这种再生能源每单位面积的输出功率密度低，所需要的面积大约为烧煤电站的20倍。因此，它不适用于像日本这样的小国由一家电力公司进行中央供电。这种发电应大规模在建筑物上使用，如住宅、工厂、学校和办公室的屋顶。在日本，白天用电量最高；在中午太阳电池的输出功率也最高，因此，这种发电技术最适合。根据日本环境报学中心进行的研究，在日本太阳能电池的市场潜力为1.34亿千瓦，相对应的市场规模为每年670万千瓦。在美国和印度，沙漠面积巨大，目前正在进行的计划是建造188兆（美国）或50兆瓦（印度）的光伏发电厂。由于世界上许多地区适用于大规模光伏发电，作为“新日照计划”的一部分，发展一种全球性的干净能源系统，即世界能源网（WENEF）正在进行中，该计划的目的是在这些地区实现中央光伏发电，用所发出的电使水分解产生氢，氢既可用做能源，又可用做蓄能和输能介质。从保护全球环境和能量生产角度看，实现这一计划很重要。
太阳电池可粗分为4类：单晶、多晶、化合物半导体和非晶。目前发电最常用且实际应用比例最高的应推晶体型。单晶型的光伏转换效率为15%，多晶型为13%，而非晶型为8%，目前正在研究如何提高效率的问题。
本发明受国际专利WO2016142056A1的保护。
中微子光伏发电技术(Neutrinovoltaic)，基于使用石墨烯(石墨单原子层)和掺杂硅交替层的多层纳米材料(类似锂离子电池叠片工艺)，将电磁辐射和热量转化为电能。
2010 年，安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫因“二维材料-石墨烯的高级实验”获得诺贝尔物理学奖，为其在各个科学技术领域的应用开辟了广阔的领域。诺贝尔委员会表示，获奖者能够“证明单层碳具有源自令人惊叹的量子物理学世界的非凡特性”。石墨烯是碳的二维同素异形改性，由一层一个原子厚的碳原子形成。碳原子处于 sp² 杂化状态，并通过六边形二维晶格中的 σ 键和 π 键连接。
Neutrino Energy Group 制造的纳米材料含有交替涂在金属箔上的石墨烯和合金硅层，通常是铝箔，以降低电流源(电极)的生产成本.石墨烯是一种二维材料，可以表现为三维材料。它是将热辐射和电磁辐射转化为电流的指示器。石墨烯薄膜结构非常坚固和具有弹性。石墨烯的导热系数很高，这与高导电性相结合，提供了比铜薄膜中可能的最大电流高出一百万倍的电流传输能力。当温度升高时，根据费米-狄拉克分布，一些电子进入导电区，在价区留下“空穴”。这就决定了石墨烯在室温下的导电性。导电电子和石墨烯中的“空穴”的有效质量为零，即它们不能静止，但总是以“费米速度”移动，在石墨烯中，费米速度约为106米/秒，这是相对论的。由于石墨烯中电荷载体的迁移率非常高，至少比硅中的迁移率高2个数量级，以及它们沿薄膜运动的“弹道”性质。室温下电子导电和石墨烯空穴的自由行程长度超过1微米。
各种电磁辐射和温度的影响导致了“石墨烯”波的出现，这些波可以通过放大显微镜观察到。通过接触硅层，石墨烯释放电子，从而产生电流。石墨烯的主要特性，使其能够用于产生电流，是其原子的增加振荡。现在科学界已经证明，石墨烯不可能存在于二维平面上，而只能存在于三维平面上。来自阿肯色大学的一组科学家对石墨烯进行了研究，石墨烯被应用于铜板上。他们用扫描隧道显微镜观察了原子位置的变化.这是一个非常有意义的发现，在石墨烯有一个波浪，就像海面上的波浪，这是由于小的自发运动的结合，并导致更大的自发运动的出现。一个原子的热位移(原子的布朗运动)与其他原子的热位移相加，产生水平极化的表面波，在声学上被称为列瓦波。由于石墨烯晶体晶格的特殊性，它的原子在串联中振荡，这与液体中分子的自发运动不同。
阿肯色大学的蒂巴多教授在接受《研究前沿》杂志采访时说：“这是利用二维材料运动作为不竭能源的关键。串联振动在石墨烯板中产生涟漪，从而利用最新的纳米技术从周围空间提取能量。”
Neutrino Energy Group的实验结果得到了ETH(Eidgenössische Technische Hochschule，Zürich)教授Vanessa Wood及其同事的独立验证，结果表明，当材料的尺寸小于10到20纳米，即比人类头发直径小5000倍时，纳米颗粒表面外原子层的波动很大，对这种材料的行为方式起着重要作用。这些原子振动，或“声子”，负责电荷和热量如何在材料中转移。考虑到，例如：如果石墨烯原子的振荡比硅原子的振荡强100倍，那么电磁辐射的外效应频率叠加，包括中微子的作用在内，对石墨烯波振荡的内部频率加强了这种振荡，并导致原子振荡的共振。共振中的原子振荡使电子在接触合金硅时产生更大的输出。
有必要特别注意中微子的影响。 2015 年，诺贝尔物理学奖授予了两个研究中微子特性的实验小组 Super-Kamiokande 和 SNO 的负责人 Takaaki Kajita 和 Arthur B. McDonald。他们的工作有力地证明了中微子的三种味道，它们能够振荡——在飞行中自发地彼此转化。在与基本粒子的反应中诞生的可能是某一类中微子，而在空间中传播的可能是某一质量的中微子。正是质量的证明，即能量的存在，是将中微子能量转化为电流的理论可能性的关键论据。
直到最近，人们仍然认为中微子不与物质相互作用，宇宙中微子穿透地球，没有遇到任何障碍。但是，橡树岭国家实验室(美国)的 COHERENT 合作的最新出版物使完整的图景成为可能。她的作品汇集了来自四个国家19个研究所的80人，包括俄罗斯(以AI Alikhanov命名的ITEP(NC“库尔恰托夫研究所”)、MEPHI大学和MIPT)。 2017 年的第一次实验，其结果发表在《科学》杂志上，旨在研究中微子与铯和碘原子核的相互作用。由于中微子是电中性的并且与物质的相互作用非常弱，因此观察这种相互作用需要开发探测器技术。由于铯和碘的原子核比较大和重，中微子是电中性的，与物质的相互作用非常弱，原子核与中微子相互作用的反冲非常微弱，得到的结果无法得出最终结论被绘制。因此，研究人员进行了中微子与氩原子核相互作用的实验，氩原子核比铯和碘的原子核轻。发现低能中微子参与与氩原子核的弱相互作用。这个过程称为相干弹性中微子核散射 (CEVNS)。中微子，就像网球击打保龄球一样，“击中”原子的大而重的原子核，并向其传递微量能量。结果，核心几乎在不知不觉中弹跳起来低能中微子参与与物质原子核的弱相互作用。由于石墨烯是碳，其原子质量比氩原子质量轻，因此中微子与碳核相互作用的影响会比与氩更明显，导致石墨烯原子的振动幅度增加(石墨烯波)。因此上，可以认为以每秒 600 亿个粒子的强度落在地球表面 1 cm2 上的中微子的能量可以转化为电流，这种转化不受天气条件或季节的影响，并在白天和晚上都保持稳定。
瑞士理工学院对 Neutrinovoltaic 技术的独立测试表明，在混凝土掩体和法拉第笼中地下 30-35 米深度的能量电池的测试测试完全排除了除中微子之外的任何辐射对直流电的影响生成过程。在这些条件下，只有中微子可以与测试的纳米材料相互作用。然而，即使在这样的条件下，这些设备也测量到了 2.5-3.0 W 的功率，这是从 A4 纸尺寸的大小的金属箔获得的，该金属箔的一侧涂有多层纳米涂层，由 Neutrino Energy Group 制造。
麻省理工学院也在研究通过使用石墨烯和氮化硼获得直流电的可能性，但其成就和既定目标要温和得多，并且处于初级阶段。虽然需要注意的是，现阶段麻省理工学院仍然只是研究石墨烯以获得直流电。该研究所的科学家目前正在研究使用石墨烯和氮化硼将太赫兹(或 T 射线)波(频率介于微波和红外光之间的电磁波)转化为有用的能量。太赫兹波在我们的日常生活中很普遍，如果使用，它们的集中能量有可能作为替代能源。麻省理工学院的科学家们发现，通过将石墨烯与氮化硼结合，石墨烯中的电子必须扭曲其向一个大方向上的运动。任何传入的太赫兹波都必须像许多微型空中交通管制员一样“携带”石墨烯电子，以便它们可以像直流电一样沿一个方向流过材料。整体效应就是物理学家所说的“倾斜散射”，即电子云在一个方向上偏转其运动。 Neutrino Energy Group 制造的纳米材料中石墨烯层和掺杂的硅层叠加也发生了类似的机制。麻省理工学院材料研究实验室的主要研究员 Hiroki Isobe 表示：“如果我们能够将这种能量转化为我们日常生活中可以使用的能源，它将有助于解决我们现在面临的能源问题。”
一层石墨烯材料的铝箔片可以产生非常微弱的电流，但我们的任务是创造一种能够稳定输出工作电流的电池技术，并且该电池的尺寸比较紧凑(具有较高的能量转化效率和能量密度)。否则，这项技术就无法在商业上得到应用。这项技术是通过制造多层纳米材料来完成的，通过增加多次输出电流和电压来实现必要的效果。”通过这种硅和石墨烯层的组合，辐射开始了一个谐振过程，然后由一个电转换器储存下来。金属载体的覆盖面为正极，未覆盖面为负极。
多片涂有创新纳米材料的铝箔片，如同锂离子电池的叠片工艺类似，把极片依次串联组合，构成了一个能量电池单元。当多个电源单元的采用不同的组合连接方式时，形成所需尺寸和功率特性的直流电源。尺寸为9cmX32cmX42cm Neutrinovoltaic 电池(尺寸类似旅行小皮箱)，输出功率为4.5至5.5千瓦/小时。如此紧凑的尺寸和高转化率，使得Neutrinovoltaic电池用于供电的自主电源成为可能，包括给独立的房屋和电动 汽车 供电。
请访问neutrinovoltaic官方网站或者搜索 Neutrino Voltaic，Neutrino Energy 获取更多信息。
将太阳能直接转换为电能的技术称为光伏发电技术。在国际上，光伏发电技术的研究已有100多年的历史。目前这一能源高端产品已经成熟。我国于1958年开始研究太阳电池，1971年首次成功地应用于我国发射的“东方红”二号卫星上。1973年开始将太阳电池用于地面。2002年，国家有关部门启动“送电到乡工程”，在西部七省区的近800个无电乡所在地安装光伏电站，该项目拉动了我国光伏工业快速发展。截止到2004年底，我国太阳电池的累计装机已经达到6.5万千瓦。
太阳能发电根据利用太阳能的方式主要有通过热过程的太阳能热发电（塔式发电、抛物面聚光发电、太阳能烟囱发电、热离子发电、热光伏发电及温差发电等）和不通过热过程的光伏发电、光感应发电、光化学发电及光生物发电等。
主要应用的是直接利用太阳能的光伏发电(PV，Photovoltaic)和间接利用太阳能的太阳能热发电(CSP，Concentrating Solar Power)两种方式。其中直接利用光能进行发电的光伏发电由光伏(PV)电池、平衡系统组成；间接利用光能是将太阳能转换成热能，由储热进行发电的太阳能热发电（光=热-电），CSP根据收集太阳能设备的布置方式可分为槽式( Linear CSP)、塔式(Power Tower CSP)和盘式(Dish/EngineCSP)三种类型。
(1)光伏发电。
光伏发电站[photovoltaic (PV) power station]是将太阳辐射能通过光伏电池组件直接转换成直流电能，并通过功率变换装置与电网连接在一起，向电网输送有功功率和无功功率的发电系统，一般包括光伏阵列（将若干个光伏电池组件根据负载容量大小要求，串、并联组成的较大供电装置）、控制器、逆变器、储能控制器、储能装置等。
并网型光伏发电系统是指将光伏电池输出的直流电力，经过并网光伏逆变器将直流电能转化为与电网同频率、同相位的正弦波交流电流，接人电网以实现并网发电功能。光伏发电的发电原理是由组成光伏方阵的光伏电池决定。光伏电池工作原理是利用光伏电池的光生伏特效应（又称光伏效应）进行的能量转换，其中光伏效应是利用半导体p-n结的光生伏特效应，当光照射到半导体上时，太阳光的光子将能量提供给电子，电子跳跃到更高的能带，激发出电子空穴对，电 ，子和空穴分别向电池的两端移动，此时光生电场除了抵消势垒电场外，还使p区带正电，n区带负电，在n区和p区间形成电动势，既光照使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。这样，如果外部构成通路，就会产生电流，形成电能。
光伏电池根据其使用的材料可分为：硅系光伏电池、化合物系光伏电池、有机半导体系光伏电池。硅系光伏电池可分为结晶硅系和非晶硅系光伏电池。其中结晶硅系光伏电池又可分为单晶硅和多晶硅光伏电池。
比较成熟且广泛应用的是晶硅类电池。晶硅材料光伏电池优点是原材料非常丰富，可靠性较高，特性比较稳定，一般可使用20年以上。在能量转换效率和使用寿命等综合性能方面，晶硅光伏电池的单晶硅光伏电池在硅材料光伏电池中转换效率最高，转换效率的理论值为24%～26%，多晶硅的转换效率略低，转换效率的理论值为20%，但价格更便宜；同时单晶硅和多晶硅电池又优于非晶硅电池。大规模工业化生产条件下，单晶硅电池的转换效率已达到了16%～18%，多晶硅电池的转换效率为12%～14%。采用多薄层、多p—n结的结构形式的薄膜电池可实现40%～50%以上的光电转换效率，基本原理是在非硅材料衬底上铺上很薄的一层光电材料，大大减少了光电材料的硅半导体消耗，降低了光伏电池的成本。硅薄膜光伏电池由于原材料储量丰富，且无毒，无污染，因此更具持续发展的前景。
(2)太阳能热发电。
太阳能热发电，也叫聚焦型太阳能热发电(Concentrating Solar Power，简称CSP)，与传统发电站不一样的是，它们是通过大量反射镜以聚焦的方式将太阳能光直射聚集起来，加热工质，产生高温高压的蒸汽，将热能转化成高温蒸汽驱动汽轮机来发电。当前太阳能热发电按照太阳能采集方式可划分为：槽式太阳能热发电、塔式太阳能热发电和碟式太阳能热发电。
光伏发电是根据光生伏特效应原理，利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能。不论是独立使用还是并网发电，光伏发电系统主要由太阳电池板（组件）、控制器和逆变器三大部分组成，它们主要由电子元器件构成，但不涉及机械部件。
所以，光伏发电设备极为精炼，可靠稳定寿命长、安装维护简便。理论上讲，光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合，上至航天器，下至家用电源，大到兆瓦级电站，小到玩具，光伏电源可以无处不在。
光伏行业主要上市公司：目前国内光伏产业主要上市公司有太阳能(000591.SZ)、爱旭股份(600732.SH)、康跃科技(300391.SZ)、天合光能(688599.SH)、通灵股份(301168.SZ)、奥特维(688516.sh)、振江股份(603507.SH)、拓日新能(002218.SZ)、阳光电源(300274.SZ)、科士达(002518.SZ)、晶澳科技(002459.SZ)、正泰电器(601877.SH)等。
本文核心数据：中国分布式光伏发电累计装机数据、中国分布式光伏发电新增装机数据等
新增装机占比过半
相较于大型光伏发电站，分布式光伏发电具有输出功率相对较小、污染小，环保效益突出、能够在一定程度上缓解局地的用电紧张状况以及可以发电用电并存等特点。
近年来，随着我国光伏发电产业发展的持续深入，全国各地都在鼓励开展多种形式的分布式光伏发电应用。充分利用具备条件的建筑屋顶(含附属空闲场地)资源,鼓励屋顶面积大、用电负荷大、电网供电价格高的开发区和大型工商企业率先开展光伏发电应用。
国家能源局统计数据显示，2013年以来，我国分新增分布式光伏装机容量呈现震荡上行的发展态势，到2021年全国新增分布式光伏装机29.28GW，首次实现对光伏电站新增装机容量的反超，占全国新增光伏装机总量的53.4%。
从新增分布式光伏装机分布情况来看，在各地政策推动下，近两年，户用分布式光伏的贡献超过工商业分布式光伏新增，2021年，全国新增户用分布式光伏装机容量为21.6GW，占总新增量的73.7%新增工商业分布式光伏装机容量为7.7GW，占总新增量的26.3%。
具体到各地区，目前我国分布式光伏发电在光伏产业发展较为成熟的山东、河北、河南等地推进迅速。2021年，山东省新增分布式光伏装机容量为8.67GW，占全国总新增量的29.61%河北和河南紧随其后，新增分布式光伏装机容量分别为5.17GW和3.59GW，分别占全国总新增量的17.65%和12.26%。
累计装机山东遥遥领先
累计装机建设方面，我国分布式光伏累计装机容量已经由2013年的3.1GW增长至2021年的107.51GW，总规模增长迅速。此外分布式光伏累计装机容量占全国光伏发电累计装机容量的比重也在不断提升，由2013年的16.0%提升至2021年的35.1%。
具体到各地区来看，山东省分布式光伏发电建设凭借先发优势及近年来持续的大规模投入，全国分布式光伏累计装机容量稳居全国第一，且大幅领先于第二位。截至2021年，山东以23.34GW的累计装机容量排名第一浙江和河北位列二三位，分布式光伏累计装机容量分别为12.65GW和12.63GW。
以上数据参考前瞻产业研究院《中国光伏发电行业市场需求与投资战略规划分析报告》。
光伏发电，是利用光线照射到半导体上以后在半导体不同部位形成电位差的技术原理，用专业设备将光能转换为电能的一种技术。
光伏发电设备，由以下几类设备组成：
1，太阳电池板。
2，控制器。
3，逆变器。
其中太阳能电池板可以通过串联方式来获得更大的面积，可以接收更多的光线，从而提高发电效率和发电量。
作为一种清洁高效的新型发电形式，光伏发电拥有诸多优点，拥有广阔的发展前景。
具体来说，光伏发电拥有以下几方面优点：
1，资源丰富。
光伏发电所使用的资源，就是太阳光。……这可以认为是取之不尽用之不竭的资源。
只要有充足光照的地方，就可以安装光伏发电设施进行发电。
2，清洁、无污染。
光伏发电利用的资源是太阳光，这是一种清洁无污染的资源。……且光伏发电设备在工作过程中不会产生废料，不会污染环境，因此光伏发电是与风能发电等新型能源一样的清洁无污染的发电模式。
3，系统简单，对场地要求低。
光伏发电整个系统结构简单，安装容易，对场地的要求也不高。……无需专用场地，只要能够迎着太阳光摆的下相关设备，整个系统就可以开始工作，这样的状态对于偏远地区来说非常有利。
4，高效。
光伏发电的光能-电能转化效率高，是一种非常高效的新型能源。
5，空间占用率高。
光伏发电设备对场地的要求很低，不必使用专用场地，利用田间地头就可以安装、发电，还可以利用屋顶等空间来安装设备，极大地提升了空间利用率。
6，建设周期短，见效快。
光伏发电设备因为结构简单，且无需燃料以及输变电线路建设，安装完成即可开始工作，所以建设周期短，收效快。所以成为一种具有广阔应用前景的新型发电方式。
