晶体硅太阳电池转换效率极限及路径探讨

2021年10月21日，主题为“乘风破浪‘粤’入零碳时代”、由高科技行业门户OFweek维科网主办，OFweek太阳能光伏网承办的“OFweek 2021（第十二届）太阳能光伏产业大会暨光伏行业年度颁奖典礼”在深圳福田大中华喜来登酒店6F汉厅隆重举办。

图：大会现场

会议现场高朋满座，气氛热烈。在下午主会场《光伏企业创新产品及解决方案》论坛中，中山大学材料学院副院长／教授高平奇院长，发表了主题为《晶体硅太阳电池转换效率极限及路径探讨》的精彩演讲。

图：中山大学材料学院副院长／教授高平奇

高平奇首先表示，在全球性的环境挑战下，现在很多物种已经面临危险，如果继续下去，人类也将受到威胁。因此，实现双碳目标是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革。

高平奇表示，太阳能电池效率对光伏组件效率提升起到了主导作用，从之前PERC电池技术、到现在关注度很高的TOPCon和HJT电池技术，都是遵循了这个规则。

从产业角度来说，电池企业就是需要将可规模化生产的技术，实现大规模量产。在实验室方面，现在电池效率的提升越来越困难，降低成本也是越来越难，这给很多科研人员和企业都造成了很大的压力。

那么，到底是哪些因素限制了电池效率的提升和成本下降呢？

目前所有电池都需要经过掺杂而成的，必然会受到一些外界因素的影响，导致对光的利用还不够充分。对于HJT电池技术来说更明显的影响，就是现在的硬件投入还是过大。如果未来发展太瓦级的产能，将会造成很多原材料的短缺，尤其是光伏银浆，即便是降低到5成甚至2成，都不足以支撑我们太瓦级的一个产业规模。这些都是需要考虑的问题。

高平奇认为，目前晶体硅太阳电池发展现状是三种高效晶体硅太阳电池技术的路径之争。主流的PERC电池、TOPCon电池、HJT电池。

“主流的PERC电池效率大概是23－23．5％，明年大概会突破24％，未来其变种电池在突破24％后的两三年时间，也快接近效率极限了。HJT电池效率现在是24％左右，不考虑规模化量产的话，已经接近25．5％的水平，未来几年大概可以达到28％左右。”高平奇说。

高平奇还表示，在硅片环节做得接近完美的情况下，晶硅太阳能电池的极限效率也就是在29．4％左右，但在封装成组件的过程中，一定会造成损失，因此组件效率最高就是在28％左右。

对此，未来想要提高电池效率，必须要通过这几个方式，主要有低阻、高质量硅片；薄硅片；高质量钝化（含接触）。为此，高平奇先生在进行了晶体硅免掺杂异质结电池的研究，并在实验设备不及企业实验室的情况下，实现了22．5％效率的免掺杂电池。

目前，高平奇教授团队拥有比较充足的人才，未来会跟企业进行一些合作，给企业进行培训，已经实现了一定的效果。

此外，高平奇还表达了他对光伏产业未来的看法。

按照20％的一个产能扩张的速度，到2030年至少有4000亿的设备投资，所以其实我们深圳当地有很多优秀的光伏行业的设备供应商，应该是一个很大的机会。还有就是铜电镀，主要是因为现在光伏银浆价格较高。

当然，高平奇也希望，在我国光伏产业已成为全球优势产业的情况下，未来中国能提出一种新的电池技术，具有成本低且效率稳定的优势，我们才能成为一个真正的光伏强国。