简说晶硅和薄膜太阳能光伏发电两者的区别及优缺点

硅材料是一种半导体材料，太阳能电池发电的原理主要是利用这种半导体的光电效应，一般半导体的分子结构是这样的：正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边四个电子。而黄色的表示掺入的硼原子，因此，硼元子周围只有三个电子，所以就能产生蓝色的空穴，这样的空穴，因为没有电子而变得很不稳定，容易吸收电子中和，形成p型半导体。

光伏电池是一种对光有响应并能将光能转化为电能的器件，所用的太阳能属于可再生能源。2018年底全球光伏累计装机量达480GW，预计2030年有望达到1721GW，发展空间巨大。

晶硅光伏电池产业链分为硅料、硅片、电池片、组件、系统五个环节，2018年我国硅料、硅片、电池片、组件产量占全球总产量的比重分别为58%、90%、73%、72%，是全球最大的光伏生产国，并诞生了江苏中能、隆基股份、天合光能等一批优秀的光伏制造公司。我国光伏行业仍处于成长期，未来发展空间大。

中国是全球最大的光伏生产国

光伏电池是一种对光有响应并能将光能转化为电能的器件。光伏发电所用的太阳能具有普遍性、清洁性、长久性等特点，属于可再生能源。

光伏电池主要分为晶硅电池和非晶硅电池（太阳能薄膜电池）。目前，晶硅电池占绝对比重（90%左右）。晶硅电池产业链包括硅料（多晶硅）、硅片、电池片、组件、系统五个环节。其中上游为硅料、硅片，中游为电池片、组件，下游为光伏发电系统。

硅料：当熔融的单质硅凝固时，硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核，如果这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则形成多晶硅。多晶硅料是生产多晶硅片和单晶硅片的直接材料。

硅片：硅料可以进一步加工成硅片，硅片分为单晶硅片和多晶硅片；电池片：硅片可以进一步加工成电池片。电池片正面和背面的金属电极用来收集光激发的自由电子和空穴，内部的PN结作用是将光激发的自由电子输送给N型硅，将自由空穴输送给P型硅，形成电流。

组件：将不同规格的光伏电池片组合在一起称作组件。该过程需将电池片先串联获得高电压，再并联获得高电流，然后通过一个二极管（防止电流回输）输出；系统：将光伏组件、逆变器等零部件组合起来，构成最后的光伏发电系统。

根据CPIA（中国光伏行业协会）数据，2018年我国多晶硅、硅片、电池片、组件有效产能分别达116.1GW、146.4GW、128.1GW、130.1GW，产量分别为77.7GW、109.2GW、87.2GW、85.7GW（其中多晶硅产能和产量分别为38.7万吨和25.9万吨，折算成GW）。

2018年我国多晶硅、硅片、电池片、组件产量占全球总产量的比重分别为58%、90%、73%、72%。我国是全球最大的光伏生产国。

全球光伏生产中心建立的背后是，我国诞生了一批知名的光伏制造企业。如在多晶硅领域的江苏中能、新特能源、新疆大全；硅片环节的协鑫、隆基、中环；电池片和组件领域的晶澳、晶科、天合等。我国包揽了多晶硅、硅片、电池片、组件四大环节前十名公司的绝大多数。

我国光伏行业仍处于成长期 未来发展空间大

2010-2018年，我国多晶硅产量从4.5万吨增加到了25.9万吨，增长了近6倍。

2010-2018年，我国电池片、硅片、组件产量分别增加了近8倍、10倍和8倍之多，我国光伏行业仍处于成长期，未来发展空间巨大。

—— 以上数据来源于前瞻产业研究院发布的《中国光伏发电产业市场前瞻与投资战略规划分析报告》。

1．外观形态区别单晶硅：电池片呈正方形、倒圆角形，深蓝色；多晶硅：电池片呈正方形，天蓝色。2．转化率区别：单晶硅：16-18%，实验室最高转化率可达到25%，光电转化效率高，可靠性高，发电量稍高；多晶硅：14-16%,实验室最高转化率可达到20.4%，光电转化效率稍低。3．单、多晶硅电池片产业链对比单、多晶硅电池片光伏产业链对比，从硅料到硅棒、硅片、电池、组件再到系统。单晶和多晶的差别主要在于原材料的制备方面，单晶硅是直拉提升法，多晶硅是注定方法，后端制造工艺只有一些细微差别。4．晶体品质差异单晶硅片、是一种完整的晶格排列：多晶硅片，它是多个微小的单晶组合，有缺陷，杂质多，因此降低了多晶电池的转换效率。各种因素综合作用使得单晶硅光伏组件比多晶硅高出数十倍，从而表新出转换效率优势。5．电学性能差异单多晶硅的少子寿命对比。蓝色代表少子寿命较高的区域，红色代表少子寿命较低的区域。很明显，单晶的少子寿命是明显高于多晶的。

一、硅太阳能电池 1．硅太阳能电池工作原理与结构 太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应，一般的半导体主要结构如下： 硅材料是一种半导体材料，太阳能电池发电的原理主要就是利用这种半导体的光电效应。一般半导体的分子结构是这样的： 上图中，正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。 当硅晶体中掺入其他的杂质，如硼（黑色或银灰色固体，熔点2300℃，沸点3658℃，密度2.34克/厘米，硬度仅次于金刚石，在室温下较稳定，可与氮、碳、硅作用，高温下硼还与许多金属和金属氧化物反应，形成金属硼化物。这些化合物通常是高硬度、耐熔、高导电率和化学惰性的物质。）、磷等，当掺入硼时，硅晶体中就会存在一个空穴，它的形成可以参照下图说明：

图中，正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子，而黄色的表示掺入的硼原子，因为硼原子周围只有3个电子，所以就会产生如图所示的蓝色的空穴，这个空穴因为没有电子而变得很不稳定，容易吸收电子而中和，形成P（positive）型半导体。 （附，什么是P型半导体呢？在半导体材料硅或锗晶体中掺入三价元素杂质可构成缺壳粒的P型半导体，掺入五价元素杂质可构成多余壳粒的N型半导体。） 同样，掺入磷原子以后，因为磷原子有五个电子，所以就会有一个电子变得非常活跃，形成N（negative）型半导体。黄色的为磷原子核，红色的为多余的电子，如下图所示：

P型半导体中含有较多的空穴，而N型半导体中含有较多的电子，这样，当P型和N型半导体结合在一起时，就会在接触面形成电势差，这就是PN结。

当P型和N型半导体结合在一起时，在两种半导体的交界面区域里会形成一个特殊的薄层，界面的P型一侧带负电，N型一侧带正电。这是由于P型半导体多空穴，N型半导体多自由电子，出现了浓度差。N区的电子汇扩散到P区，P区的空穴会扩散到N区，一旦扩散就形成了一个有N指向P的“内电场”，从而阻止扩散进行。达到平衡后，就形成了这样一个特殊的薄层形成电势差，从而形成PN结。当晶片受光后，PN结中，N型半导体的空穴往P型区移动，而P型区中的电子往N型区移动，从而形成从N型区到P型区的电流。然后在PN结中形成电势差，这就形成了电源。下面就是这样的电源图。

由于半导体不是电的良导体，电子在通过p-n结后如果在半导体中流动，电阻非常大，损耗也就非常大。但如果在上层全部涂上金属，阳光就不能通过，电流就不能产生，因此一般用金属网格覆盖p-n结（如图 梳状电极），以增加入射光的面积。 另外硅表面非常光亮，会反射掉大量的太阳光，不能被电池利用。为此，科学家们给它涂上了一层反射系数非常小的保护膜（如图），实际工业生产基本都是用化学气相沉积沉积一层氮化硅膜，厚度在1000埃左右。将反射损失减小到5%甚至更小。一个电池所能提供的电流和电压毕竟有限，于是人们又将很多电池（通常是36个）并联或串联起来使用，形成太阳能光电板。 2．硅太阳能电池的生产流程 通常的晶体硅太阳能电池是在厚度350～450μm的高质量硅片上制成的，这种硅片从提拉或浇铸的硅锭上锯割而成。 上述方法实际消耗的硅材料更多。为了节省材料，目前制备多晶硅薄膜电池多采用化学气相沉积法，包括低压化学气相沉积（LPCVD）和等离子增强化学气相沉积（PECVD）工艺。此外，液相外延法（LPPE）和溅射沉积法也可用来制备多晶硅薄膜电池。 化学气相沉积主要是以SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4或SiH4,为反应气体,在一定的保护气氛下反应生成硅原子并沉积在加热的衬底上，衬底材料一般选用Si、SiO2、Si3N4等。但研究发现，在非硅衬底上很难形成较大的晶粒，并且容易在晶粒间形成空隙。解决这一问题办法是先用 LPCVD在衬底上沉积一层较薄的非晶硅层，再将这层非晶硅层退火，得到较大的晶粒，然后再在这层籽晶上沉积厚的多晶硅薄膜，因此，再结晶技术无疑是很重要的一个环节，目前采用的技术主要有固相结晶法和中区熔再结晶法。多晶硅薄膜电池除采用了再结晶工艺外，另外采用了几乎所有制备单晶硅太阳能电池的技术，这样制得的太阳能电池转换效率明显提高。 二、纳米晶化学太阳能电池 非晶硅薄膜太阳能电池

在太阳能电池中硅系太阳能电池无疑是发展最成熟的，但由于成本居高不下，远不能满足大规模推广应用的要求。为此，人们一直不断在工艺、新材料、电池薄膜化等方面进行探索，而这当中新近发展的纳米TiO2晶体化学能太阳能电池受到国内外科学家的重视。 以染料敏化纳米晶体太阳能电池（DSSCs）为例，这种电池主要包括镀有透明导电膜的玻璃基底，染料敏化的半导体材料、对电极以及电解质等几部分。 阳极：染料敏化半导体薄膜（TiO2膜） 阴极：镀铂的导电玻璃 电解质：I3/I 如图所示，白色小球表示TiO2，红色小球表示染料分子。染料分子吸收太阳光能跃迁到激发态，激发态不稳定，电子快速注入到紧邻的TiO2导带，染料中失去的电子则很快从电解质中得到补偿，进入TiO2导带中的电于最终进入导电膜,然后通过外回路产生光电流。 纳米晶TiO2太阳能电池的优点在于它廉价的成本和简单的工艺及稳定的性能。其光电效率稳定在10％以上，制作成本仅为硅太阳电池的1/5～1/10．寿命能达到20年以上。但由于此类电池的研究和开发刚刚起步，估计不久的将来会逐步走上市场。 三、染料敏化TiO2太阳能电池的手工制作 1.制作二氧化钛膜 (1)先把二氧化钛粉末放入研钵中与粘合剂进行研磨 (2)接着用玻璃棒缓慢地在导电玻璃上进行涂膜 (3)把二氧化钛膜放入酒精灯下烧结10～15分钟，然后冷却 2.利用天然染料为二氧化钛着色 如图所示，把新鲜的或冰冻的黑梅、山梅、石榴籽或红茶，加一汤匙的水并进行挤压，然后把二氧化钛膜放进去进行着色，大约需要5分钟，直到膜层变成深紫色，如果膜层两面着色的不均匀，可以再放进去浸泡5分钟，然后用乙醇冲洗，并用柔软的纸轻轻地擦干。 3.制作正电极 由染料着色的TiO2为电子流出的一极（即负极）。正电极可由导电玻璃的导电面（涂有导电的SnO2膜层）构成，利用一个简单的万用表就可以判断玻璃的那一面是可以导电的，利用手指也可以做出判断，导电面较为粗糙。如图所示，把非导电面标上‘+’，然后用铅笔在导电面上均匀地涂上一层石墨。 4.加入电解质 利用含碘离子的溶液作为太阳能电池的电解质，它主要用于还原和再生染料。如图所示，在二氧化钛膜表面上滴加一到两滴电解质即可。 5.组装电池 把着色后的二氧化钛膜面朝上放在桌上，在膜上面滴一到两滴含碘和碘离子的电解质，然后把正电极的导电面朝下压在二氧化钛膜上。把两片玻璃稍微错开，用两个夹子把电池夹住，两片玻璃暴露在外面的部分用以连接导线。这样，你的太阳能电池就做成了。 6.电池的测试 在室外太阳光下，检测你的太阳能电池是否可以产生电流。

编辑本段结构

正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。 PN结

当硅晶体中掺入其他的杂质，如硼、磷等，当掺入硼时，硅晶体中就会存在着一个空穴，它的形成可以参照下图： 正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。而黄色的表示掺入的硼原子，因为硼原子周围只有3个电子，所以就会产生蓝色的空穴，这个空穴因为没有电子而变得很不稳定，容易吸收电子而中和，形成P（positive）型半导体。 同样，掺入磷原子以后，因为磷原子有五个电子，所以就会有一个电子变得非常活跃，形成N（negative）型半导体。黄色的为磷原子核，红色的为多余的电子。 N型半导体中含有较多的空穴，而P型半导体中含有较多的电子，这样，当P型和N型半导体结合在一起时，就会在接触面形成电势差，这就是PN结。 当P型和N型半导体结合在一起时，在两种半导体的交界面区域里会形成一个特殊的薄层)，界面的P型一侧带负电，N型一侧带正电。这是由于P型半导体多空穴，N型半导体多自由电子，出现了浓度差。N区的电子会扩散到P区，P区的空穴会扩散到N区，一旦扩散就形成了一个由N指向P的“内电场”，从而阻止扩散进行。达到平衡后，就形成了这样一个特殊的薄层形成电势差，这就是PN结。 当晶片受光后，PN结中，N型半导体的空穴往P型区移动，而P型区中的电子往N型区移动，从而形成从N型区到P型区的电流。然后在PN结中形成电势差，这就形成了电源 由于半导体不是电的良导体，电子在通过p－n结后如果在半导体中流动，电阻非常大，损耗也就非常大。但如果在上层全部涂上金属，阳光就不能通过，电流就不能产生，因此一般用金属网格覆盖p－n结（如图 梳状电极），以增加入射光的面积。 原理图

另外硅表面非常光亮，会反射掉大量的太阳光，不能被电池利用。为此，科学家们给它涂上了一层反射系数非常小的保护膜（如图），将反射损失减小到5％甚至更小。一个电池所能提供的电流和电压毕竟有限，于是人们又将很多电池（通常是36个）并联或串联起来使用，形成太阳能光电板。

编辑本段发电原理

太阳电池是一种对光有响应并能将光能转换成电力的器件。能产生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅， 非晶硅，砷化镓，硒铟铜等。它们的发电原理基本相同，现已晶体硅为例描述光发电过程。 P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅，形成P-N结。 当光线照射太阳电池表面时，一部分光子被硅材料吸收光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，成为自由电子在P-N结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的的实质是：光子能量转换成电能的过程。

编辑本段生产流程

通常的晶体硅太阳能电池是在厚度350～450μm的高质量硅片上制成的，这种硅片从提拉或浇铸的硅锭上锯割而成。 上述方法实际消耗的硅材料更多。为了节省材料，目前制备多晶硅薄膜电池多采用化学气相沉积法，包括低压化学气相沉积（LPCVD）和等离子增强化学气相沉积（PECVD）工艺。此外，液相外延法（LPPE） 生产线

化学气相沉积主要是以SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4或SiH4,为反应气体,在一定的保护气氛下反应生成硅原子并沉积在加热的衬底上，衬底材料一般选用Si、SiO2、Si3N4等。但研究发现，在非硅衬底上很难形成较大的晶粒，并且容易在晶粒间形成空隙。解决这一问题办法是先用 LPCVD在衬底上沉积一层较薄的非晶硅层，再将这层非晶硅层退火，得到较大的晶粒，然后再在这层籽晶上沉积厚的多晶硅薄膜，因此，再结晶技术无疑是很重要的一个环节，目前采用的技术主要有固相结晶法和中区熔再结晶法。多晶硅薄膜电池除采用了再结晶工艺外，另外采用了几乎所有制备单晶硅太阳能电池的技术，这样制得的太阳能电池转换效率明显提高。

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》。

1.按所用的材料来分 主要可分为硅太阳能光伏电池和化合物太阳能光伏电池两大类。硅太阳能光伏电池还可分为晶体硅太阳能光伏电池和非晶体硅太阳能光伏电池两种。晶体硅太阳能光伏电池还可再分为单晶硅太阳能光伏电池、多晶硅...

2.按电池的构造来分 大体可分为块(片)状或薄膜状两种太阳能光伏电池。块(片)状太阳能光伏电池又可分为单晶硅太阳能光伏电池、多晶硅太阳能光伏电池以及其他块(片)状太阳能光伏电池。薄膜状太阳能光伏电池又可分为非晶硅

高效电池生产技术”主要技术内容：开发电池效率达到22%以上的高效电池生产技术，包括重点背场钝化（PERC）电池、金属穿孔卷绕（MWT）电池、N型电池、异质结电池（HIT）、背接触电池（IBC）电池、叠层电池、双面电池等，并实现产业化生产。

单晶硅电池和多晶硅电池没有太大的区别，它们的寿命和稳定性都很好。

虽然单晶硅电池平均转换效率要比多晶硅高1%左右，但由于单晶硅电池只能做成正方形(四边都是圆弧状)，因此当组成太阳能电池板的时候就会有一部分面积填不满；而多晶硅是正方形，所以不存在这样的一个问题。

晶硅组件：单块组件成功率相对较高。同样占地面积下，装机容量要比薄膜组件高。

但组件厚重易碎，高温性能较差，弱光性差，年度衰减率高。

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。