全球太陽能光伏行業(yè)產(chǎn)業(yè)整合步伐加快，由于投資過熱、產(chǎn)品價(jià)格持續(xù)下跌，產(chǎn)業(yè)規(guī)模小、技術(shù)實(shí)力不足的企業(yè)被逐漸淘汰，廠商提高核心競(jìng)爭(zhēng)力的手段，除了壓縮成本外，太陽能電池轉(zhuǎn)換效率成了廠商不斷攀比的另一高地。不管是何種太陽能電池的研發(fā)與創(chuàng)新，提高太陽能電池轉(zhuǎn)換效率、降低太陽能光伏電池生產(chǎn)成本是所有電池生產(chǎn)企業(yè)及研發(fā)機(jī)構(gòu)關(guān)注的核心問題。

金屬和塑料“三明治”提升有機(jī)太陽能電池效率

由普林斯頓大學(xué)機(jī)電工程系納米結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室主任周郁教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)，通過使用納米結(jié)構(gòu)的金屬和塑料“三明治”來收集和誘捕光線，將有機(jī)太陽能電池效率提升了175%。這項(xiàng)技術(shù)也應(yīng)能提高傳統(tǒng)的無機(jī)太陽能集熱器，如標(biāo)準(zhǔn)的矽太陽能電池板的效率。此項(xiàng)新技術(shù)使研究團(tuán)隊(duì)最終創(chuàng)造出一個(gè)僅反射4%光線，即光吸收率高達(dá)96%的太陽能電池。在陽光直射情況下，其光電轉(zhuǎn)換效率要比常規(guī)太陽能電池高出52%；在陰天或電池不直接面向太陽，光線以更大角度入射到太陽能板時(shí)，該結(jié)構(gòu)可獲得更高的效率。通過捕捉斜射光線，新結(jié)構(gòu)可額外提升81%的效率，從而使最終的效率增長(zhǎng)達(dá)到了175%。

銀納米島提升黑矽太陽能電池轉(zhuǎn)換效率

美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）的科學(xué)家利用納米技術(shù)，制成了轉(zhuǎn)換效率可達(dá)18.2%的黑矽太陽能電池。通常情況下，制造太陽能電池需要涂復(fù)額外的抗反射涂層以降低能源流失，但這將顯著提高成本。針對(duì)這一問題，NREL量身定做了一種納米結(jié)構(gòu)的表面，可確保太陽能電池能夠有效地收集生成的電力。研究人員在矽芯片上制成了銀納米島，并將其短暫地浸入液體之中，使每平方英寸的矽芯片表面上形成數(shù)十億納米尺寸的小孔。這些小孔比擊中它們的光波還要小，因此太陽光無法識(shí)別出表面密度的突然變化，因而能夠減少不必要的陽光反射，也能節(jié)約相應(yīng)的成本。同時(shí)，科學(xué)家還能通過控制納米結(jié)構(gòu)的載流子復(fù)合和表面的化學(xué)組成等，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)紀(jì)錄的黑矽太陽能電池轉(zhuǎn)化效率。

氧化鋁充當(dāng)溶液太陽能電池惰性支架

由英國(guó)牛津大學(xué)科學(xué)家?guī)ьI(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)，以違反直覺的方式，用低光敏性的氧化鋁（Al2O3）替代光激發(fā)能力良好的二氧化鈦（TiO2）作為電極，將溶液可處理的太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率提升至10.9%，創(chuàng)造了新的紀(jì)錄。他們認(rèn)為這是因?yàn)檠趸X能夠充當(dāng)惰性支架，迫使電子停留其中，并通過超薄的吸收體層進(jìn)行傳送。這項(xiàng)工作使低成本的溶液處理太陽能電池離晶體半導(dǎo)體的完美性能又近了一步，也為今后的研發(fā)開辟了廣泛的可能性。

膠體量子點(diǎn)薄膜光電轉(zhuǎn)換率達(dá)7%

來自加拿大多倫多大學(xué)和沙特阿拉伯阿卜杜拉國(guó)王科技大學(xué)的研究人員借助在膠體量子點(diǎn)（CQD）薄膜領(lǐng)域發(fā)展中獲得的突破，制成了迄今為止效率最高的膠體量子點(diǎn)太陽能電池。研究人員利用廉價(jià)材料制成了太陽能電池，據(jù)證實(shí)，其轉(zhuǎn)換率達(dá)到了7.0%，創(chuàng)世界紀(jì)錄。多倫多大學(xué)指出，這項(xiàng)進(jìn)步為進(jìn)一步的研究和電池效率的提高開辟了多條道路，這有利于開發(fā)可靠的、低成本的新一代太陽能。多倫多大學(xué)工程系教授泰德•薩金特（TedSargent）是此次研究的主導(dǎo)者。他表示：“我們的世界迫切需要?jiǎng)?chuàng)新的、具有成本效益的方法將豐富的太陽能轉(zhuǎn)化為可用的電能。

聚合物薄膜替代載體提高效率

Empa瑞士聯(lián)邦材料科學(xué)與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)研發(fā)成功轉(zhuǎn)換效率18.7%的CIGS柔性太陽能電池。此前，該研究小組已經(jīng)研發(fā)出17.5%效率的CIGS太陽能電池，而通過完善銅銦鎵硒層的結(jié)構(gòu)特性和專用的低溫沉積來生成涂層，從而達(dá)到18.7%的效率。這證明在金屬箔上復(fù)蓋屏障涂層上祛除雜質(zhì)沒有必要，而切聚合物薄膜作載體比金屬箔更容易實(shí)現(xiàn)更高的效率。實(shí)驗(yàn)室證明柔性CIGS太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)接近在多晶矽或玻璃上沉積的CIGS電池，縮小了柔性基板與傳統(tǒng)基板之間的差距。

塑料也能制造太陽能電池

美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校的科學(xué)家們研制出了廉價(jià)的、光電轉(zhuǎn)化效率為10.6%的塑料太陽能電池。塑料太陽能電池具有很多優(yōu)點(diǎn)：柔軟、輕量且價(jià)格便宜，但其性能還無法與傳統(tǒng)的由矽等無機(jī)材料制造的太陽能電池相匹敵。加州大學(xué)洛杉磯分校的材料學(xué)教授楊陽領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊(duì)希望制造出一種能同薄膜太陽能電池相媲美的塑料太陽能電池。最終，他們使用日本住友化學(xué)工業(yè)公司研發(fā)的一種新的光伏塑料制造出了轉(zhuǎn)化效率為10.6%的塑料太陽能電池。

聚光光伏電池轉(zhuǎn)換效率提升至43.5%

近日夏普公司宣布，他們所研發(fā)的太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率已達(dá)到43.5%，在此之前，太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的最高紀(jì)錄為36.9%，同樣是由夏普所創(chuàng)。由公司發(fā)布的聲明來看，他們的太陽能電池基于透鏡，可將陽光直接集中以更好產(chǎn)生電能。聚光光伏電池轉(zhuǎn)換效率創(chuàng)紀(jì)錄達(dá)到43.5%，尺寸為1厘米。為了取得更高的轉(zhuǎn)換效率，夏普采用其專有技術(shù)，堆疊了三個(gè)吸光層，通過它們有效地轉(zhuǎn)換陽光為電力。另外，夏普還優(yōu)化了電極之間的間距，在聚光電池表面，最大限度地降低了電池的電阻。

低成本發(fā)電是太陽能電池發(fā)展趨勢(shì)，這是光伏技術(shù)的發(fā)展方向。光電轉(zhuǎn)化效率是衡量光伏電池單位面積將光能轉(zhuǎn)化為電能的重要技術(shù)指標(biāo)，據(jù)計(jì)算，太陽能光伏電池轉(zhuǎn)換效率每提高一個(gè)百分點(diǎn)，將使太陽能電池組件的發(fā)電成本降低7%左右。高效電池就是光伏的突圍之匙，有技術(shù)實(shí)力，而且能將技術(shù)變成生產(chǎn)力的企業(yè)，將最終勝出，迎來光伏的下一個(gè)春天。