空 间 太 阳 能 电 池 发 展 的 新 路 线

空 间 太 阳 能 电 池
发 展 的 新 路 线
论 光 伏 玻 璃
市 场 的 技 术 发 展
通 过 量 子 点 和 纳 米 线
联 接 太 阳 能 电 池
2013 年 第 III 期
www.solar-international.net

编 辑 I 观 点
变 化 必 将 如 期 而 至
David Ridsdale
总 编 辑
虽 然 鲜 为 人 知 , 但 是 改 变 对 太 阳 能 和 光 伏 领 域 的 影 响 完 全 可 以 预 知 , 市 场 整 合 和 商 机 数 年 来 一 直 在 发 生 翻 天 覆
地 的 变 化 。 唯 一 的 看 点 可 能 是 这 种 改 变 的 速 度 , 但 是 在 该 行 业 看 来 任 何 事 都 不 足 为 奇 。
尽 管 企 图 通 过 贸 易 争 端 来 放 缓 改 变 的 步 伐 , 但 是 法 院 案 件 似 乎 对 全 球 运 动 的 影 响 不 大 。 最 近 中 国 和 欧 洲 之 间 发
生 的 贸 易 争 端 使 得 很 多 人 认 为 这 一 问 题 的 解 决 只 能 帮 助 中 国 顶 级 公 司 巩 固 其 在 制 造 业 的 领 导 地 位 。 迎 接 欧 洲 法
院 所 提 出 的 挑 战 后 , 许 多 欧 洲 公 司 发 现 日 子 变 得 愈 发 艰 难 了 。 其 中 包 括 他 们 挣 得 的 法 律 费 用 利 润 微 薄 。
这 对 于 中 小 型 公 司 而 言 无 疑 是 一 件 不 幸 的 事 情 , 尤 其 是 那 些 已 在 特 定 的 欧 洲 市 场 拓 展 业 务 的 公 司 。 欧 洲 新 兴 市
场 的 机 会 已 大 幅 减 少 , 而 大 型 企 业 正 在 借 助 自 己 的 影 响 力 瓜 分 既 有 的 市 场 份 额 。 随 着 亚 洲 成 为 全 球 经 济 增 长 的
主 要 市 场 , 本 地 公 司 比 试 图 在 该 地 区 发 展 业 务 的 欧 洲 公 司 具 有 更 大 的 优 势 。
尽 管 有 点 耸 人 听 闻 , 但 是 全 球 产 业 将 随 着 光 伏 和 太 阳 能 应 用 的 推 广 持 续 增 长 。 随 着 价 格 的 不 断 提 高 , 一 些 地 区
正 在 扩 大 光 伏 技 术 的 应 用 范 围 , 而 不 需 要 任 何 补 贴 支 持 。 虽 然 这 样 做 的 地 区 不 是 很 多 , 但 是 我 们 希 望 继 续 减 少
补 贴 , 同 时 行 业 能 够 凭 借 自 身 的 优 势 发 挥 作 用 。 没 有 补 贴 支 持 便 无 法 生 存 已 成 为 日 益 增 长 的 光 伏 产 业 的 最 大 弊
垢 之 一 , 而 要 实 现 无 补 贴 的 市 场 环 境 可 能 需 要 花 费 几 年 的 时 间 , 但 这 将 成 为 该 行 业 的 一 个 转 折 点 。
可 再 生 能 源 将 继 续 成 为 全 球 能 源 结 构 中 极 其 重 要 的 一 部 分 , 并 在 光 伏 和 太 阳 能 产 业 中 发 挥 重 要 的 作 用 。 除 非 能
源 储 存 技 术 在 最 近 几 年 便 能 实 现 , 否 则 不 会 出 现 这 一 增 长 趋 势 。 储 存 能 源 供 以 后 使 用 一 旦 实 现 将 成 为 未 来 行 业
增 长 的 转 折 点 。 一 些 有 前 途 的 技 术 无 需 使 用 昂 贵 和 不 可 再 生 的 电 池 选 件 。
太 阳 能 和 光 伏 领 域 的 公 司 未 来 一 年 或 两 年 的 业 务 重 点 将 放 在 寻 找 新 兴 地 区 的 机 会 上 。 预 测 和 实 际 数 据 表 明 , 日
本 以 及 新 兴 的 中 东 和 北 非 地 区 表 现 出 稳 健 、 强 劲 的 发 展 趋 势 。 当 中 东 和 北 非 地 区 建 立 物 流 和 制 定 政 策 后 , 它 将
有 望 成 为 该 行 业 中 发 展 最 快 的 地 区 。 虽 然 前 路 漫 漫 , 但 我 们 相 信 有 志 者 事 竟 成 。
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目 录
06 新 闻 评 论
£ CNPV 完 成 10 兆 瓦 太 阳 能 组 件 交 易
£ 杜 邦 与 国 电 光 伏 签 署 战 略 合 作 协 议
£ 昱 辉 阳 光 (ReneSola) 在 巴 基 斯 坦 完 成 交 易
£ Clenergy 为 中 国 提 供 最 大 的 太 阳 能 屋 顶
£ SolarWorld 实 施 债 务 重 组 计 划
2013 年 第 III 期 www.solar-international.net
08
08 空 间 太 阳 能 电 池 发 展 的 新 路 线 图
随 着 当 前 三 接 面 太 阳 能 电 池 的 转 换 效 率 已 经 接 近 30%,
似 乎 它 已 经 没 有 更 大 的 提 升 空 间 了 。 然 而 , 根 据 Solar
Junction 公 司 的 报 告 , 转 为 采 用 包 含 有 两 个 稀 氮 化 物 薄 层
的 六 接 面 太 阳 能 电 池 结 构 , 其 转 换 效 率 还 可 以 再 提 升 10
个 百 分 点 。
13 贸 易 战 主 导 全 球 思 维
投 资 者 和 制 造 商 对 于 2013 年 全 球 太 阳 能 产 业 最 终 结 局 如
何 保 持 审 慎 态 度 , 并 着 眼 于 全 局 而 并 非 个 别 地 区 。Mercom
Capital Group 首 席 执 行 官 及 联 合 创 始 人 Raj Prabhu 提 供 了
全 球 太 阳 能 预 测 并 预 计 在 不 稳 定 时 期 仍 会 出 现 稳 定 增 长 。
16
16 通 过 量 子 点 和 纳 米 线 联 接 太 阳 能 电 池
MIT 研 究 人 员 通 过 添 加 大 量 纳 米 线 提 高 了 量 子 点 光 伏 系
统 的 效 率 。
18 应 用 笔 记 PERC 太 阳 能 电 池
由 哈 默 尔 恩 太 阳 能 研 究 所 (ISFH) 与 Innolas Systems
联 合 完 成
19
19 CIGS 模 块 效 率 创 世 界 纪 录 高 达 14.6%
• CIGS 首 次 达 到 多 晶 硅 面 板 的 工 作 效 率
• 现 在 太 阳 能 发 电 成 本 和 矿 石 燃 料 发 电 成 本 持 平 , 并 明 显
低 于 海 上 风 能 发 电 成 本
• CIGSfab 的 高 效 能 制 造 工 艺 能 够 降 低 生 产 成 本
21 电 致 发 光 揭 示 多 结 太 阳 能 电 池 中 单 结 电 池 的
性 能
21
24 论 光 伏 玻 璃 市 场 的 技 术 发 展 趋 势 :
太 阳 能 超 白 光 伏 玻 璃 仍 将 占 据 市 场 主 导 地 位
近 几 十 年 来 , 技 术 创 新 成 为 中 国 光 伏 玻 璃 产 业 的 主 要 发 展
趋 势 。 许 多 光 伏 玻 璃 厂 家 看 到 了 镀 膜 减 反 射 玻 璃 市 场 和 透
明 导 电 氧 化 物 镀 膜 玻 璃 市 场 巨 大 的 发 展 空 间 , 投 资 热 情 高
涨 。 然 而 , 笔 者 认 为 在 未 来 几 年 内 , 以 上 两 种 玻 璃 的 市 场
占 有 率 不 会 升 高 , 直 至 全 球 光 伏 供 需 状 况 趋 于 平 衡 。
封 面 图 片 由 Solar Junction 提 供
Mitch Gaynor 设 计
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新 闻 I 评 论
CNPV 完 成 10 兆 瓦 太 阳 能 组 件 交 易
CNPV 光 伏 集 团 (CNPV Solar Power SA) 宣
布 与 印 度 斋 浦 尔 Rays Power Infra Private
Limited 的 实 时 交 易 进 展 , 此 次 交 易 是 双 方
30 多 兆 瓦 战 略 协 议 的 一 部 分 。
总 部 设 在 印 度 的 Rays Power 致 力 于 提 供 咨
询 - 工 程 - 承 包 - 试 运 行 服 务 , 并 专 注 于 建 立
太 阳 能 电 站 。
Rays Power 在 整 个 印 度 开 展 了 超 过 27 兆 瓦 的
工 程 , 包 含 0.5 兆 瓦 至 10 兆 瓦 的 规 模 不 等 的
项 目 , 未 来 还 有 望 进 行 40 兆 瓦 的 一 系 列 项
目 , 借 助 于 这 些 项 目 ,Rays Power 正 在 给
太 阳 能 领 域 带 来 显 著 的 变 化 。Rays Power
是 率 先 在 印 度 建 立 最 大 的 太 阳 能 发 电 园 区
的 私 营 公 司 , 该 公 司 将 在 拉 贾 斯 坦 邦 建 立
100 兆 瓦 太 阳 能 发 电 园 区 , 并 将 在 安 得 拉 邦
建 立 另 一 个 25 兆 瓦 太 阳 能 发 电 园 区 。
鉴 于 业 务 规 模 不 断 发 展 壮 大 ,“ 实 践 ” 经 验
也 越 来 越 丰 富 ,Rays Power 将 继 续 评 估 和 分
配 太 阳 能 光 伏 组 件 需 求 。 在 确 定 了 精 确 且 清
晰 明 了 的 要 求 , 并 用 心 了 解 采 购 优 质 太 阳
能 光 伏 组 件 的 总 成 本 之 后 ,Rays Power 把 30
多 兆 瓦 太 阳 能 组 件 需 求 分 配 给 了 CNPV, 其 中
10 兆 瓦 CNPV 组 件 已 交 付 使 用 , 剩 余 组 件 定
于 2013 年 下 半 年 交 付 使 用 。
昱 辉 阳 光 (ReneSola) 在 巴 基 斯 坦 完 成 交 易
昱 辉 阳 光 有 限 公 司 宣 布 将 为 巴 基 斯 坦 的 一 位
新 客 户 供 应 微 型 逆 变 器 、 组 串 式 逆 变 器 和 支
架 产 品 。 这 位 客 户 专 门 在 巴 基 斯 坦 、 印 度 和
非 洲 从 事 热 能 与 可 再 生 能 源 发 电 管 理 。
作 为 一 个 新 兴 市 场 , 巴 基 斯 坦 忍 受 着 能 源
短 缺 之 苦 , 而 且 为 了 节 约 用 电 , 时 常 需 要
卸 载 电 力 负 荷 或 者 进 行 有 计 划 的 停 电 。 不
过 , 该 国 的 大 片 区 域 却 是 世 界 上 日 照 最
为 充 沛 的 地 方 之 一 , 这 就 给 太 阳 能 相 关 投
资 带 来 了 重 要 机 遇 。 昱 辉 阳 光 已 经 为 巴 基
斯 坦 的 邻 国 印 度 供 应 了 当 地 生 产 的 光 伏 组
件 , 因 此 此 次 与 巴 基 斯 坦 新 客 户 签 约 表
明 , 昱 辉 阳 光 将 加 大 对 南 亚 太 阳 能 市 场 的
渗 透 力 度 。
昱 辉 阳 光 行 政 总 裁 李 仙 寿 先 生 表 示 :“ 我
们 希 望 为 巴 基 斯 坦 开 发 太 阳 能 基 础 设 施 做
出 贡 献 。 举 例 来 说 , 当 性 能 最 差 的 电 池 板
决 定 整 个 串 联 电 池 板 的 性 能 时 , 我 们 的 微
型 逆 变 器 能 够 通 过 让 太 阳 能 电 池 板 独 立 运
行 , 让 电 池 板 避 免 在 串 联 时 遭 遇 『 耶 诞 节
光 效 应 』(Christmaslighteffect), 从
而 大 幅 提 升 整 个 光 伏 系 统 的 性 能 。 我 们 相
信 , 我 们 的 逆 变 器 和 支 架 产 品 与 太 阳 能 组
件 一 样 , 将 帮 助 公 司 在 南 亚 新 兴 市 场 提 升
知 名 度 并 促 进 销 量 增 长 。”
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新 闻 I 评 论
SolarWorld 实 施 债 务 重 组 计 划
在 德 国 波 恩 特 别 股 东 大 会 上 ,SolarWorld
91% 以 上 的 股 东 投 票 同 意 根 据 公 司 的 财 务 状
况 和 资 产 负 债 表 采 取 资 本 重 组 措 施 。8 月 5 日
和 6 日 , 两 大 债 权 人 团 体 中 超 过 99% 的 股 票
持 有 人 也 接 受 了 这 项 提 议 。 投 票 结 果 表 明 ,
预 想 中 的 重 组 过 程 并 不 是 一 帆 风 顺 的 。
SolarWorld 公 司 监 事 会 主 席 Claus
Recktenwald 博 士 宣 布 ,Frank Asbeck 担
任 CEO 的 期 限 将 将 延 长 5 年 , 延 长 到 2019
年 1 月 9 日 。
Asbeck 说 :“ 我 们 的 重 组 概 念 已 通 过 压 倒
多 数 的 方 式 被 各 方 接 受 。 基 于 票 据 持 有 人
及 股 东 作 出 的 这 一 正 确 决 定 ,SolarWorld
公 司 将 再 次 奠 定 稳 定 的 财 政 基 础 。 现 在
我 们 将 尽 快 小 心 谨 慎 地 采 取 这 一 被 大 家 认
可 的 措 施 。”SolarWorld 的 管 理 董 事 会 假
定 , 债 务 重 组 决 议 将 于 2013 年 11 月 至 2014
年 2 月 期 间 进 行 。
杜 邦 与 国 电 光 伏 签 署
战 略 合 作 协 议
杜 邦 中 国 集 团 有 限 公 司 与 国 电 光 伏 有 限 公
司 签 署 了 战 略 合 作 协 议 , 致 力 于 提 高 光 伏
电 站 的 电 力 输 出 、 质 量 和 可 靠 性 , 以 满 足
全 球 日 益 增 长 的 能 源 需 求 。
合 作 协 议 。
根 据 该 协 议 , 杜 邦 公 司 与 国 电 光 伏 将 就
光 伏 材 料 的 研 发 和 电 站 技 术 方 面 进 行 多
层 次 合 作 。 杜 邦 公 司 将 提 供 重 要 的 光 伏
材 料 并 与 国 电 光 伏 一 起 优 化 高 效 太 阳 能
电 池 和 面 板 、 集 成 边 框 、 新 的 保 护 组 件
背 板 和 其 他 系 统 组 件 的 性 能 和 应 用 。 两
家 公 司 还 将 对 面 板 可 靠 性 和 失 效 模 式 进
行 实 地 调 研 , 藉 此 进 一 步 了 解 材 料 对 光
伏 电 站 日 常 运 营 的 重 要 影 响 。 双 方 希 望
通 过 这 些 实 地 研 究 , 改 善 光 伏 组 件 的 电
力 输 出 、 质 量 及 可 靠 性 , 并 帮 助 光 伏 行
业 持 续 降 低 系 统 成 本 , 从 而 加 速 推 动 更
广 泛 的 太 阳 能 应 用 。
Clenergy 为 中
国 提 供 最 大 的
太 阳 能 屋 顶
金 海 浆 纸 业 有 限 公 司 位 于 中 国 最 南 端 的 海
南 省 , 是 迄 今 为 止 世 界 上 规 模 最 大 的 单 一
制 浆 生 产 线 , 现 已 建 成 中 国 最 大 的 太 阳 能
屋 顶 发 电 站 。 该 公 司 选 择 太 阳 能 园 区 解 决
方 案 提 供 商 Clenergy 来 担 任 此 项 目 的 优 质
供 应 商 , 负 责 在 制 浆 生 产 线 设 备 的 顶 部 安
装 一 个 太 阳 能 发 电 系 统 。
金 海 浆 纸 厂 地 处 儋 州 市 洋 浦 经 济 开 发 区 ,
占 地 4 平 方 公 里 , 主 要 生 产 桉 木 浆 。37 兆 瓦
屋 顶 光 伏 电 站 项 目 目 前 已 进 入 最 后 施 工 阶
段 , 预 计 近 期 将 全 部 完 工 。 集 中 连 片 光 伏 电
站 建 成 后 , 预 计 年 发 电 量 将 达 4800 万 kW/h
以 上 。
Clenergy 通 过 为 金 海 浆 纸 厂 的 梯 形 板 屋 顶
安 装 eZRack 太 阳 能 屋 顶 光 伏 系 统 , 来 实 现
这 一 目 标 。Clenergy 的 项 目 工 程 师 声 称 ,
这 个 项 目 最 大 的 挑 战 是 沿 海 一 带 的 强 风 荷
载 和 海 水 腐 蚀 。Clenergy 的 通 用 屋 顶 安 装
系 统 SolarRoof 已 做 好 迎 接 此 挑 战 的 准 备 。
从 SolarRoof 多 功 能 接 口 组 件 中 精 心 挑 选 的
屋 顶 挂 钩 可 帮 助 系 统 牢 固 地 安 装 梯 形 钢 板 。
此 外 ,SolarRoof 系 列 产 品 安 装 起 来 既 简 单
又 高 效 , 而 获 得 专 利 的 导 轨 、Z 模 块 和 剪 接
套 件 可 消 除 现 场 切 割 和 焊 接 需 要 。
安 装 系 统 材 料 包 括 电 镀 铝 以 及 具 有 出 色 表
面 涂 层 的 不 锈 钢 , 以 确 保 高 水 平 的 耐 腐 蚀
性 。 高 品 质 的 材 料 与 结 构 结 合 使 用 , 可 共
同 提 高 系 统 的 使 用 寿 命 , 使 其 适 合 在 沿 海
地 区 的 恶 劣 环 境 ( 甚 至 是 强 台 风 环 境 ) 下
使 用 。
国 电 光 伏 总 经 理 徐 忠 以 及 杜 邦 电 子 与 通 讯
大 中 华 区 总 经 理 Walt Cheng 于 近 日 在 上 海
举 办 的 可 再 生 能 源 产 业 论 坛 上 签 署 了 战 略
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太 阳 能 接 线 故 事
空 间 太 阳 能 电 池 发 展 的
新 路 线 图
S. Missirian, J. Allen, V. Sabnis, H. Yuen; Solar Junction
随 着 当 前 三 接 面 太 阳 能 电 池 的 转 换 效 率 已 经 接 近 30%, 似 乎 它
已 经 没 有 更 大 的 提 升 空 间 了 。 然 而 , 根 据 Solar Junction 公
司 的 报 告 , 转 为 采 用 包 含 有 两 个 稀 氮 化 物 薄 层 的 六 接 面 太 阳 能
电 池 结 构 , 其 转 换 效 率 还 可 以 再 提 升 10 个 百 分 点 。
8 www.solar-international.net I 2013 年 第 III 期

太 阳 能 接 线 故 事
面 太 阳 能 产 业 是 依 靠 削 减 其 发 电 成 本 来 得 到 发 展 , 可 以 通 过 制
地
造 比 上 一 代 电 池 转 换 效 率 更 高 的 产 品 来 得 到 实 现 。 但 是 目 前 对
成 本 的 降 低 似 乎 已 经 见 底 , 我 们 还 可 以 通 过 以 下 两 种 方 法 来 实
现 成 本 的 进 一 步 下 降 : 对 一 个 已 确 定 电 能 价 格 的 太 阳 能 发 电
系 统 来 说 , 可 以 通 过 增 加 其 发 电 的 功 率 容 量 来 降 低 成 本 。 另 外 ,
也 可 以 通 过 建 立 一 个 较 小 规 模 的 、 更 为 廉 价 的 太 阳 能 系 统 来 进 行 与 先 前 运 行
的 太 阳 能 电 站 具 有 等 量 功 率 的 发 电 。
Solar Junction 公 司 ( 总 部 位 于 美 国 加 州 圣 何 塞 ) 已 经 提 高 了 聚 光 型 光
伏 (CPV) 系 统 中 三 接 面 太 阳 能 电 池 的 转 换 效 率 , 该 CPV 系 统 具 有 追 踪 太 阳 在
天 空 中 位 置 的 设 计 , 并 且 可 以 通 过 反 光 镜 或 者 透 镜 将 太 阳 光 聚 焦 在 太 阳 能 电 池
上 。 该 电 池 具 有 高 质 量 的 InGaAsNSb 接 面 , 在 相 当 于 925 个 太 阳 的 光 强 下 , 其
光 电 转 换 效 率 可 以 达 到 43.5% 这 样 一 个 破 纪 录 的 数 值 ( 已 经 过 美 国 国 家 可 再 生
能 源 实 验 室 NREL 认 证 )。 这 种 光 伏 性 能 的 新 基 准 是 我 们 采 用 了 新 型 接 面 材 料
技 术 的 成 果 , 我 们 称 之 为 可 调 光 谱 晶 格 匹 配 (A-SLAM, adjustable spectrum
lattice matched) 技 术 。 这 种 新 技 术 的 成 果 并 非 仅 仅 在 于 创 造 了 一 个 新 的 转
换 效 率 记 录 , 更 重 要 的 是 在 于 它 将 为 达 到 50% 以 上 转 换 效 率 的 下 几 代 太 阳 能
技 术 的 发 展 奠 定 了 基 础 。
我 们 所 开 发 的 核 心 技 术 还 使 太 阳 能 电 池 在 商 业 和 军 事 卫 星 上 的 应 用 达 到 了
新 的 转 换 效 率 水 平 。 我 们 正 在 让 我 们 的 技 术 能 适 用 应 于 这 些 市 场 , 因 为 它 们 对
太 阳 能 电 池 的 高 效 率 和 高 可 靠 性 有 着 很 高 的 要 求 。
当 今 的 卫 星 市 场
当 前 发 射 的 大 部 分 卫 星 均 由 平 均 转 换 效 率 在 30% 以 下 的 三 接 面 太 阳 能 电 池
进 行 供 电 , 其 中 的 三 个 接 面 是 以 串 联 方 式 连 接 , 从 顶 部 接 面 到 底 部 接 面 的 能 带
间 隙 依 次 变 窄 。 这 种 排 布 结 构 的 的 底 部 接 面 通 常 采 用 Ge 材 料 制 成 , 中 部 和 顶
部 接 面 分 别 采 用 InGaAs 和 InGaP 材 料 制 成 ( 如 图 1 所 示 )。 通 过 将 太 阳 光 谱 分
割 成 不 同 的 波 段 进 行 吸 收 , 以 此 来 提 升 太 阳 能 电 池 的 输 出 电 压 以 充 分 利 用 太 阳
光 能 。 相 比 单 接 面 的 太 阳 能 电 池 , 这 种 三 接 面 电 池 结 构 能 极 大 地 提 升 太 阳 能 的
转 换 效 率 。
提 高 空 间 太 阳 能 电 池 的 转 换 效 率 具 有 很 大 的 经 济 效 益 , 因 为 这 能 使 电 池 具
有 更 高 的 输 出 功 率 , 最 终 有 利 于 卫 星 制 造 商 来 实 现 一 系 列 经 济 上 的 权 衡 。 例 如 ,
具 有 更 高 转 换 效 率 的 太 阳 能 电 池 可 以 采 用 更 小 、 重 量 更 轻 的 电 池 阵 列 就 能 满 足
给 定 的 电 功 率 需 求 。 卫 星 发 射 的 成 本 约 为 每 磅 重 量 需 要 10,000 美 元 , 减 轻 太
阳 能 电 池 阵 列 的 重 量 将 能 极 大 地 降 低 卫 星 的 发 射 成 本 。 或 者 , 具 有 更 高 转 换 效
率 的 太 阳 能 电 池 能 输 出 更 大 的 功 率 , 可 使 卫 星 携 带 更 多 的 有 效 负 载 , 比 如 更 多
数 量 的 脉 冲 转 发 器 等 , 这 将 会 给 卫 星 运 行 商 带 来 更 高 的 经 济 效 益 , 可 提 升 其 投
资 回 报 率 。
遗 憾 的 是 , 传 统 的 空 间 太 阳 能 电 池 结 构 (InGaP、GaAs 和 Ge 的 组 合 ) 已
经 接 近 了 其 技 术 的 极 限 , 在 最 近 几 年 里 , 其 转 换 效 率 一 直 在 28.5% 到 29.5% 之
间 徘 徊 不 前 。 需 要 开 发 一 种 新 的 材 料 体 系 来 满 足 下 一 代 卫 星 不 断 增 长 的 对 电 功
率 的 需 求 , 并 能 保 持 空 间 太 阳 能 电 池 在 过 去 阶 段 对 转 换 效 率 的 提 升 速 率 - 即 能
保 持 每 年 转 换 效 率 有 1% 的 绝 对 增 长 率 。
稀 氮 化 物 材 料
我 们 电 池 具 有 超 高 转 换 效 率 的 源 由 是 将 原 来 的 Ge 接 面 改 为 InGaAsNSb 接
面 ( 如 图 1 所 示 ), 这 将 会 增 加 低 能 带 电 池 的 禁 带 宽 度 , 使 其 从 0.67eV 提 高 到
了 1.0eV, 使 得 这 种 新 电 池 能 从 入 射 太 阳 光 子 中 获 取 更 多 的 能 量 , 它 能 增 加 输
出 电 压 的 同 时 又 保 持 具 有 足 够 大 的 接 面 电 流 , 使 得 这 种 电 池 能 具 有 更 高 的 转 换
效 率 。
底 部 接 面 采 用 稀 氮 化 物 的 子 电 池 结 构 并 不 是 一 个 最 新 的 理 念 , 早 在 十 年
图 1: 普 通 三 接 面 电 池 结 构 ( 上 图 ) 具 有 一 个 Ge 材
料 制 作 的 底 部 接 面 ,InGaAs 材 料 制 作 的 中 部 接 面 和
InGaP 材 料 制 作 的 顶 部 接 面 。 在 Solar Junction 公 司
的 三 接 面 电 池 结 构 ( 下 图 ) 中 , 采 用 了 GaInNAsSb 取
代 Ge 材 料 来 制 作 电 池 的 底 部 接 面 。
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太 阳 能 接 线 故 事
图 2: Solar Junction 将 晶 圆 加 工 成 面 积 为 0.7cm2 的 CPV 电 池 , 远 小 于 面 积 为 26cm 2 的 空 间 太 阳 能 电 池 。 在
一 片 CPV 晶 圆 上 可 以 制 作 约 100 个 电 池 , 而 对 于 空 间 太 阳 能 电 池 来 说 , 每 片 晶 圆 只 能 制 作 2 个 电 池 ( 在 某 种
情 况 下 每 片 晶 圆 上 只 能 制 作 1 个 电 池 )。
图 3: 对 顶 部 的 接
面 进 行 偏 置 , 它 所
产 生 的 电 致 发 光 可
以 用 来 评 估 该 接 面
的 均 匀 性 及 其 材 料
质 量 。
前 很 多 研 究 机 构 和 商 业 实 体 就 开 始 了 这 一 尝 试 , 但 是 他 们 没 能 生 长 出 具 备 高 性 能 光 伏 器 件 所 需 的 足 够 好 材 料
性 质 的 稀 氮 化 物 接 面 。 这 些 失 败 迫 使 很 多 企 业 放 弃 了 稀 氮 化 物 的 尝 试 转 而 采 用 了 对 材 料 进 行 转 化 变 性 (IMM,
inverted metamorphic) 的 方 法 。
这 种 对 材 料 进 行 转 化 变 性 (IMM) 方 法 在 转 换 效 率 的 提 升 方 面 有 着 不 错 的 发 展 前 景 。 然 而 , 这 只 是 它 能
在 空 间 太 阳 能 电 池 应 用 中 具 备 着 吸 引 力 的 部 分 因 素 。CPV 是 通 过 大 面 积 排 布 电 池 来 降 低 系 统 的 成 本 , 并 且 CPV
电 池 还 必 须 在 经 受 电 离 辐 射 后 其 性 能 不 能 有 太 大 幅 度 的 衰 减 。 空 间 太 阳 能 市 场 采 用 CPV 技 术 还 有 对 成 本 敏 感
性 和 低 技 术 风 险 方 面 的 要 求 , 这 会 将 给 IMM 技 术 带 来 不 少 挑 战 ; 由 于 IMM 的 制 造 过 程 较 为 复 杂 , 涉 及 到 要 沿
着 反 向 顺 序 来 进 行 外 延 层 的 生 长 , 需 要 形 成 厚 的 应 变 缓 冲 层 , 以 及 外 延 层 的 剥 离 和 晶 圆 键 合 等 一 系 列 的 问 题 ,
才 能 制 作 出 具 有 1eV 宽 禁 带 的 子 电 池 。
这 种 复 杂 的 制 造 工 艺 将 会 明 显 地 增 加 生 产 成 本 , 并 且 在 空 间 应 用 时 还 需 要 关 注 晶 格 匹 配 材 料 的 超 强 度 使
用 问 题 , 材 料 会 在 具 有 极 端 热 应 力 的 太 空 环 境 中 加 速 老 化 , 商 业 卫 星 上 的 太 阳 能 电 池 阵 列 需 要 能 经 受 几 千 个
10 www.solar-international.net I 2013 年 第 III 期

太 阳 能 接 线 故 事
最 低 -170℃ 到 最 高 100℃ 间 的 热 循 环 。 此 外 , 要 将 电 池 集 成 到 工 业
标 准 的 太 阳 能 阵 列 中 还 存 在 与 之 相 关 的 复 杂 性 问 题 , 会 给 空 间 太 阳
能 电 能 市 场 带 来 很 大 的 和 潜 在 的 不 可 接 受 的 风 险 。 然 而 , 幸 好 我 们
在 材 料 技 术 上 取 得 了 突 破 , 才 获 得 了 很 多 人 难 以 获 得 的 成 功 。 这 项
成 果 是 利 用 了 MBE 技 术 的 优 势 并 结 合 具 有 专 利 权 的 硬 件 改 进 和 工 艺
IP, 使 得 我 们 在 开 发 生 长 高 质 量 InGaAsNSb 材 料 上 获 得 了 众 多 的 成
果 , 所 采 用 的 稀 氮 化 物 材 料 是 真 正 意 义 上 的 一 种 性 能 非 常 出 众 的 材
料 。 经 过 恰 当 的 生 长 工 艺 , 生 产 出 来 的 材 料 具 有 从 0.8eV 到 1.4eV
连 续 变 化 的 禁 带 宽 度 , 并 能 与 其 上 方 和 下 方 的 材 料 保 持 晶 格 上 的 匹
配 。 对 应 用 在 太 空 环 境 中 太 阳 能 电 池 来 说 , 晶 格 匹 配 是 一 项 至 关 重
要 的 属 性 。 这 个 产 业 非 常 保 守 , 对 电 池 的 可 靠 性 有 着 非 常 严 格 的 评
估 标 准 , 对 于 所 配 置 的 太 阳 能 电 池 要 具 备 长 耐 久 性 的 在 轨 性 能 。 截
止 到 当 前 为 止 , 所 有 为 航 天 器 供 电 的 抗 辐 射 多 接 面 太 阳 能 电 池 都 采
用 了 晶 格 匹 配 材 料 。
具 有 可 变 禁 带 宽 度 的 InGaAsNSb 材 料 可 以 用 来 设 计 多 达 6 个 接
面 的 光 电 器 件 , 其 中 两 个 接 面 是 由 不 同 组 分 的 稀 氮 化 物 制 成 。 增 加
子 电 池 的 数 量 可 以 提 升 器 件 的 整 体 转 换 效 率 , 使 得 我 们 在 设 计 空 间
太 阳 能 电 池 时 可 将 多 个 技 术 代 的 发 展 路 线 图 整 合 在 一 起 (AMo 图 谱 )。
用 于 卫 星 上 太 阳 能 电 池 阵 列 的 制 造 商 会 采 用 尺 寸 介 于 26cm 2 到
30cm 2 之 间 的 大 面 积 光 电 池 , 这 种 尺 寸 形 状 的 电 池 可 以 将 晶 圆 的 利
用 率 达 到 最 大 化 , 同 时 又 可 保 持 其 最 高 的 电 池 转 换 效 率 ( 如 图 2 所
示 )。 这 种 电 池 有 着 相 对 较 大 的 有 源 区 面 积 , 同 时 为 了 能 将 具 有 竞
争 力 成 本 与 可 接 受 良 率 这 两 种 要 素 结 合 在 一 起 , 制 造 商 必 须 要 采 用
经 过 很 好 控 制 的 生 产 技 术 来 达 到 极 低 的 缺 陷 密 度 。 如 果 在 外 延 生 长
或 者 后 续 工 艺 中 产 生 问 题 导 致 在 晶 圆 上 出 现 了 一 个 缺 陷 , 那 么 其 后
果 也 将 几 乎 是 毁 灭 性 的 , 使 这 种 空 间 电 池 将 可 能 会 因 此 而 遭 受 50%
或 100% 的 量 率 损 失 , 而 在 同 样 的 情 况 下 , 对 CPV 系 统 中 所 使 用 较
小 面 积 的 电 池 则 可 能 只 有 1% 的 良 率 损 失 。
高 质 量 的 外 延 生 长 是 制 造 均 匀 的 、 连 续 多 接 面 太 阳 能 电 池 的 一
个 关 键 性 工 艺 。MBE 相 比 于 MOCVD 有 着 诸 多 优 势 , 包 括 其 生 长 能 力
上 具 有 更 佳 的 薄 层 均 匀 性 、, 更 少 的 缺 陷 率 以 及 更 低 杂 质 浓 度 下 的
更 陡 突 变 界 面 。 对 一 个 大 小 为 24cm 2 的 空 间 太 阳 能 电 池 进 行 偏 置 ,
其 顶 部 接 面 所 产 生 的 电 致 发 光 现 象 就 可 以 来 标 示 MBE 工 艺 的 质 量
( 如 图 3 所 示 )。 接 面 层 产 生 高 度 均 匀 的 电 致 发 光 , 表 明 外 延 层 中
几 乎 不 存 在 由 分 流 缺 陷 所 产 生 的 暗 点 。 我 们 制 作 电 池 的 转 换 效 率
在 29%-30% 之 间 (AMo 图 谱 ), 由 于 我 们 的 稀 氮 化 物 子 电 池 具 有 更
高 的 电 压 ( 如 图 4 所 示 ), 使 得 整 个 电 池 输 出 电 压 要 高 于 当 前 其 他
同 类 太 阳 能 电 池 产 品 。 图 4 的 图 表 还 强 调 了 今 后 对 电 池 进 一 步 的
改 进 空 间 , 如 对 填 充 因 子 进 行 进 一 步 优 化 , 它 在 当 今 所 生 产 的 电
池 中 受 到 了 并 不 具 有 最 佳 顶 部 格 栅 金 属 设 计 的 影 响 。
考 虑 到 在 航 天 器 中 的 应 用 , 太 阳 能 电 池 必 须 要 在 空 间 环 境 中 呈
现 出 高 可 靠 性 同 时 还 要 保 证 能 以 高 的 转 换 效 率 进 行 工 作 。 这 将 意 味
着 卫 星 在 寿 命 长 达 15 年 的 运 行 过 程 中 , 多 接 面 叠 层 结 构 必 须 能 经
受 住 持 续 不 断 的 空 间 辐 射 。 这 种 环 境 中 器 件 性 能 的 退 化 在 很 大 程 度
上 是 由 于 受 到 离 子 辐 射 的 轰 击 而 造 成 的 , 最 终 会 导 致 在 晶 格 结 构 中
出 现 位 错 。 太 阳 能 阵 列 的 设 计 者 对 付 这 种 退 化 的 手 段 是 采 用 更 厚 的
辐 射 防 护 罩 , 以 及 在 阵 列 中 添 加 更 多 的 电 池 , 但 这 样 做 会 增 加 卫 星
的 重 量 及 其 成 本 。 需 要 能 确 保 在 整 个 卫 星 的 运 行 寿 命 期 间 电 池 阵 列
都 能 提 供 充 足 的 电 能 , 以 使 有 效 负 载 和 总 线 子 系 统 能 够 进 行 正 常 的
工 作 。 这 些 设 计 者 对 太 阳 能 电 池 的 期 望 不 仅 仅 在 于 其 具 有 高 的 初 始
转 换 效 率 , 还 在 于 经 过 一 定 的 辐 射 累 积 后 , 电 池 性 能 只 能 有 一 个 最
图 4: 在 相 同 的 晶 圆 上 制 作 的 两 个 大 小 为 24cm2 的 Solar Junction
电 池 , 它 的 的 电 流 - 电 压 曲 线 表 明 采 用 稀 氮 化 物 子 电 池 的 输 出 电 压
得 到 了 提 升 。 这 两 个 全 新 三 接 面 电 池 的 开 路 电 压 为 2.85V, 比 当 前
采 用 的 空 间 太 阳 能 电 池 要 高 出 200mV。 这 两 个 电 池 的 电 流 - 电 压 曲
线 实 际 上 时 基 本 重 合 的 , 表 明 在 外 延 生 长 和 电 池 制 造 工 艺 中 其 晶 圆 -
晶 圆 间 的 片 间 均 匀 性 达 到 了 很 高 的 程 度 。 电 致 发 光 图 像 还 表 明 在 电
池 内 部 和 各 电 池 之 间 也 都 具 有 高 度 的 均 匀 性 。
图 5: 将 来 自 于 Solar Junction(SJAM01)、 波 音 - 光 谱 实 验 室 (XTJ)
和 Emcore 公 司 (ZTJ) 的 电 池 置 于 能 量 为 1Mev 的 质 子 辐 射 ( 同 时
还 伴 随 其 他 影 响 ) 的 环 境 中 , 其 最 高 辐 射 强 度 可 达 3x1011 p+/cm2
( 注 意 :Emcore 和 波 音 - 光 谱 实 验 室 的 数 据 来 自 于 已 公 布 的 商 用 三
接 面 太 阳 能 电 池 的 抗 辐 射 性 能 )。
2013 年 第 III 期 I www.solar-international.net 11

太 阳 能 接 线 故 事
小 的 且 可 预 期 的 下 降 。 此 外 , 设 计 者 们 还 想 卫 星 在 轨
道 上 15 年 寿 命 将 要 终 结 之 时 , 器 件 仍 能 提 供 充 足 的 电
能 。 当 置 于 强 辐 射 环 境 中 时 , 任 何 会 导 致 太 阳 能 电 池
出 现 性 能 迅 速 下 降 的 技 术 都 是 令 人 不 可 接 受 的 。
大 量 的 测 试 表 明 我 们 的 电 池 有 着 十 分 优 秀 的 抗 高
强 度 辐 射 的 能 力 。 在 一 定 辐 射 剂 量 的 轰 击 下 来 评 估 太
阳 能 电 池 能 否 在 航 天 器 上 应 用 ( 如 图 5), 结 果 表 明 我
们 的 电 池 性 能 足 以 与 来 自 美 国 Boeing-Spectrolab 实
验 室 和 Emcore 公 司 当 前 已 商 业 化 三 接 面 的 电 池 性 能 想
媲 美 。 上 述 辐 射 强 度 超 出 了 航 天 器 在 地 球 同 步 轨 道 上
所 预 期 的 15 年 运 行 寿 命 期 间 所 遭 受 到 的 辐 射 破 坏 。 这
些 结 果 表 明 我 们 含 稀 氮 化 物 的 太 阳 能 电 池 具 有 足 够 的
抗 辐 射 性 能 , 超 过 了 航 天 器 在 恶 劣 的 空 间 环 境 中 长 期
运 行 的 要 求 。 此 外 , 还 揭 示 了 在 较 低 的 辐 射 影 响 水 平 下 ,
我 们 的 器 件 相 比 现 在 正 在 开 发 的 其 他 太 阳 能 电 池 具 有
更 高 的 初 始 发 电 功 率 。
这 些 电 池 所 遭 受 的 辐 射 强 度 超 出 了 航 天 器 在 地 球 同 步 轨 道 上
15 年 运 行 寿 命 期 间 预 期 所 遭 受 的 辐 射 剂 量 。 由 于 处 于 早 期 开 发 阶
段 含 稀 氮 化 物 的 太 阳 能 电 池 性 能 还 没 有 进 行 充 分 的 优 化 , 在 经 过
3x10 11 /cm 2 辐 射 强 度 的 照 射 后 , 其 标 准 化 残 留 功 率 因 子 为 76%, 但
这 已 经 与 当 今 市 场 上 最 好 的 可 行 技 术 处 于 同 等 的 水 平 了 。
我 们 正 在 寻 找 一 些 低 风 险 的 方 法 , 来 进 一 步 优 化 我 们 电 池 的
抗 辐 射 性 能 。 当 电 池 置 于 等 效 于 长 达 15 年 的 地 球 同 步 轨 道 工 作
的 辐 射 剂 量 条 件 下 , 我 们 的 期 望 标 准 化 的 残 留 功 率 因 子 能 很 快 地
得 到 改 善 , 使 其 残 留 功 率 值 能 达 到 初 始 功 率 值 的 85% 以 上 。 为 了
达 到 这 个 目 标 , 我 们 的 技 术 就 需 要 远 远 领 先 于 任 何 其 他 能 实 现 高
转 换 效 率 的 方 法 。
获 得 更 高 转 换 效 率 的 途 径
我 们 仅 用 了 一 年 多 的 时 间 就 使 我 们 太 阳 能 电 池 的 性 能 达 到 了
处 于 全 球 领 先 的 三 接 面 电 池 供 应 商 产 品 的 同 等 性 能 水 平 。 这 种 飞 速
的 、 巨 大 的 进 步 源 于 我 们 在 电 池 中 采 用 了 1eV 能 带 禁 带 的 高 质 量 子
电 池 , 我 们 期 望 这 种 InGaP/GaAs/InGaAsNSb 器 件 很 快 就 可 以 达 到
32%(AMo) 的 转 换 效 率 。 尽 管 这 很 让 人 感 到 吃 惊 , 但 是 这 种 优 秀 的
三 接 面 电 池 还 只 是 我 们 稀 氮 化 物 技 术 取 得 成 功 的 开 端 而 已 。 我 们 已
经 规 划 了 一 个 发 展 路 线 图 , 就 是 要 通 过 在 晶 格 匹 配 结 构 中 加 入 额 外
的 子 电 池 , 来 使 太 阳 能 电 池 的 性 能 得 到 持 续 不 断 的 提 升 。 这 最 终 将
会 导 致 六 接 面 结 构 的 出 现 , 它 将 具 有 40% 的 (AMo) 转 换 效 率 。
图 6: Solar Junction 的 发 展 路 线 图 是 希 望 通 过 增 加 额 外 接 面 的 方 式 将 太 阳 能
电 池 的 转 换 效 率 提 高 到 40%。
形 成 非 常 简 单 而 且 直 接 , 因 为 当 前 我 们 常 规 生 长 的 具 有 光 伏 质 量 的
InGaAsNSb 材 料 时 , 其 禁 带 宽 度 就 介 于 0.88eV 到 1.4eV 之 间 。
这 一 发 展 路 线 图 最 终 节 点 是 集 中 在 增 加 具 有 更 宽 禁 带 的 顶 部
电 池 上 , 以 及 为 优 化 电 池 整 体 性 能 而 对 其 他 一 些 材 料 的 能 带 禁 带 进
行 调 整 , 可 使 得 太 阳 光 谱 的 各 个 波 段 能 在 整 个 器 件 上 获 得 良 好 的 分
配 。 其 中 的 调 整 包 括 了 在 顶 部 的 两 个 接 面 中 加 入 了 铝 , 从 而 能 更 好
的 捕 获 太 阳 光 谱 中 的 高 能 量 波 段 , 能 使 太 阳 能 电 池 的 转 换 效 率 达 到
40%。 这 一 量 值 标 志 着 光 伏 业 发 展 一 个 新 的 里 程 碑 , 它 可 装 备 在 卫
星 上 来 提 供 更 多 的 电 能 使 卫 星 能 执 行 比 现 在 更 多 的 任 务 。
从 三 接 面 电 池 转 变 到 六 接 面 电 池 所 需 的 全 部 步 骤 都 相 对 较 为 简
单 而 直 接 ( 其 概 貌 详 见 图 6)。 首 先 是 通 过 在 Ge 衬 底 上 设 计 制 作 已
有 的 0.67eV 禁 带 的 子 电 池 , 这 种 有 源 接 面 与 当 前 已 商 业 化 的 三 接
面 电 池 结 构 非 常 相 似 , 将 能 增 加 太 阳 能 电 池 的 输 出 电 压 并 且 能 将 转
换 效 率 提 高 到 35% - 36% 之 间 。 这 种 独 特 的 设 计 结 构 具 有 巨 大 吸 引
力 , 能 够 以 等 同 的 形 状 、 适 用 性 和 功 能 直 接 用 来 替 代 当 前 具 有 29%
转 换 效 率 的 三 接 面 电 池 。 这 就 是 我 们 要 在 空 间 领 域 “ 进 入 市 场 ” 的
产 品 。
我 们 五 接 面 电 池 的 设 计 涉 及 到 将 铝 添 加 到 InGaAs 子 电 池 中 以
对 其 能 带 禁 带 进 行 轻 微 地 调 节 , 并 将 由 采 用 一 个 稀 氮 化 物 接 面 变 为
采 用 两 个 稀 氮 化 物 接 面 , 在 四 接 面 电 池 中 所 用 的 0.99eV 接 面 是 由
两 个 禁 带 宽 度 分 别 为 0.93eV 和 1.18eV 的 接 面 所 取 代 。 这 种 结 构 的
12 www.solar-international.net I 2013 年 第 III 期

行 业 I 分 析
贸 易 战 主 导 全 球 思 维
投 资 者 和 制 造 商 对 于 2013 年 全
球 太 阳 能 产 业 最 终 结 局 如 何 保 持
审 慎 态 度 , 并 着 眼 于 全 局 而 并 非
个 别 地 区 。Mercom Capital Group 首
席 执 行 官 及 联 合 创 始 人 Raj Prabhu 提
供 了 全 球 太 阳 能 预 测 并 预 计 在 不 稳 定 时
期 仍 会 出 现 稳 定 增 长 。
尽
管 行 业 在 过 去 几 年 间 经 历 了 种 种 困 难 , 但 全 球
太 阳 能 装 机 量 仍 在 继 续 增 长 , 主 要 原 因 是 德 国
无 视 预 期 并 在 2012 年 完 成 了 7.6 GW 的 装 机 量 。 最 终 装 机 量 仍 在
不 断 汇 总 , 但 2012 年 全 球 装 机 量 将 最 终 介 于 30-32 GW 范 围 内 。
我 们 预 计 2013 年 的 装 机 量 将 达 34.5 GW。 然 而 ,2012 年 整 个 行
业 深 陷 产 能 过 剩 和 破 产 泥 沼 。 另 一 个 主 要 话 题 也 引 发 了 业 内 高 度 关
切 , 并 将 在 2013 年 继 续 发 酵 , 那 就 是 贸 易 战 。
反 倾 销 案 和 贸 易 保 护 措 施 在 全 球 已 司 空 见 惯 , 因 为 在 严 重 供 过 于 求
和 急 剧 下 跌 的 价 格 面 前 , 各 个 国 家 都 试 图 保 护 自 己 国 内 的 制 造 商 。
迄 今 为 止 , 美 国 已 宣 布 针 对 中 国 制 造 商 征 收 最 终 反 倾 销 关 税 , 随 之
而 来 的 是 欧 盟 同 样 针 对 中 国 提 起 类 似 的 诉 讼 。
与 此 同 时 , 中 国 也 宣 布 了 针 对 美 国 、 欧 盟 和 韩 国 多 晶 硅 供 应 商 的 反
倾 销 案 , 而 印 度 也 不 甘 寂 寞 , 最 近 针 对 进 口 自 马 来 西 亚 、 中 国 、 台
湾 和 美 国 的 太 阳 能 电 池 开 展 了 反 倾 销 调 查 , 让 太 阳 能 贸 易 战 进 一 步
升 级 。 新 近 加 入 贸 易 战 行 列 的 是 欧 盟 , 于 2013 年 2 月 底 针 对 进
口 自 中 国 的 太 阳 能 玻 璃 开 展 反 倾 销 调 查 。
低 迷 的 组 件 价 格 (2012 年 c-Si 组 件 总 体 价 格 下 跌 了 约 30%) 继
2013 年 第 III 期 I www.solar-international.net 13

行 业 I 分 析
续 在 推 高 装 机 量 , 即 便 价 格 在 2012 年 11 月 左 右 开 始 企 稳 , 一 级
c-Si 组 件 现 货 价 格 已 从 大 约 0.65/W 上 涨 至 目 前 的 0.67/W。
除 德 国 外 , 去 年 装 机 量 出 现 增 长 的 部 分 市 场 还 有 意 大 利 、 中 国 、 法
国 、 日 本 、 美 国 、 印 度 和 英 国 。 希 腊 、 保 加 利 亚 、 比 利 时 和 澳 大 利
亚 也 同 样 表 现 不 俗 。
目 前 的 预 测 显 示 ,2013 年 装 机 量 有 相 当 一 部 分 将 来 源 于 太 阳 能 新
兴 市 场 , 如 中 国 、 日 本 和 印 度 。 尽 管 2013 年 的 预 测 表 明 将 继 续 增
长 , 但 增 长 的 影 响 可 能 会 与 从 前 有 所 不 同 。 在 德 国 安 装 8GW 的 影
响 不 同 于 在 中 国 安 装 8GW 的 影 响 。 对 于 国 外 供 应 商 和 服 务 提 供 商
而 言 , 进 入 进 这 些 市 场 所 面 临 的 挑 战 要 大 得 多 。
德 国
2012 年 德 国 的 总 光 伏 装 机 量 达 到 7,603 MW, 再 次 创 下 年 度 增 长 纪
录 , 尽 管 德 国 联 邦 网 络 管 理 局 (Bundesnetzagentur) 的 政 策 对 市
场 形 成 了 拖 累 。 德 国 在 过 去 三 年 里 创 下 了 引 人 注 目 的 装 机 量 纪 录 ,
三 年 间 分 别 实 现 了 7,400 MW(2010 年 )、7,500 MW(2011 年 )
和 7,600 MW(2012 年 ) 的 装 机 量 。
为 了 缓 和 装 机 量 增 速 ,Bundesnetzagentur 宣 布 在 2012 年 11 月
1 日 至 2013 年 1 月 31 日 期 间 下 调 光 伏 上 网 电 价 (FiT), 每 个 月
的 FiT 下 调 2.5%。 下 调 补 贴 似 乎 有 所 收 效 ,11 月 的 装 机 量 下 降 至
435 MW,12 月 为 300 MW, 而 2013 年 1 月 更 是 下 降 到 了 275 MW。
鉴 于 补 贴 逐 月 下 调 2.5% 在 缓 和 装 机 量 增 速 方 面 收 效 明 ,
esnetzagentur 于 2013 年 2 月 宣 布 在 2013 年 2 月 至 4 月 延
至 2013 年 1 月 , 德 国 的 累 计 光 伏 装 机 量 已 达 32.7 GW。 德 国 的
目 标 通 过 补 贴 让 太 阳 能 计 划 的 总 装 机 量 达 到
52 GW。
意 大 利
意 大 利 以 Conto Energia V 取 代 了 原 先 的
太 阳 能 政 策 Conto Energia IV, 前 者 的 补
贴 上 限 预 算 为 7 亿 欧 元 ( 约 9 亿 美 元 )
并 且 还 为 欧 洲 生 产 的 太 阳 能 面 板 提 供 高 达
约 20 欧 元 ( 约 25 美 元 )/MWh 的 FiT 溢
价 。 据 意 大 利 能 源 监 管 局 (GSE) 透 露 , 截
至 2013 年 2 月 , 光 伏 鼓 励 政 策 所 花 费 的 年
度 成 本 已 高 达 65.7 亿 欧 元 ( 约 85.5 亿 美
元 )。 一 旦 鼓 励 政 策 的 年 度 成 本 达 到 67 亿
欧 元 (87 亿 美 元 ),Conto Energia V 计 划
将 宣 告 结 束 。 在 达 到 该 上 限 后 , 意 大 利 将 不
再 为 新 的 光 伏 装 机 量 提 供 鼓 励 政 策 。 意 大 利
光 伏 鼓 励 政 策 将 在 剩 余 的 最 后 1.3 亿 欧 元 (
约 1.69 亿 美 元 ) 预 算 耗 尽 时 结 束 。GSE 提
供 的 2012 年 光 伏 装 机 量 初 步 估 算 表 明 意 大
利 安 装 了 约 3,577 MW。 随 着 Conto Energia
上 限 的 日 益 邻 近 , 意 大 利 光 伏 装 机 量 将 进 一
步 下 滑 , 但 对 于 意 大 利 而 言 , 由 于 极 好 的 太
阳 辐 射 量 和 高 昂 的 电 力 成 本 , 积 极 的 方 面 在
于 该 国 大 部 分 地 区 都 已 经 达 到 了 平 价 上 网 ,
意 大 利 的 太 阳 能 项 目 在 成 熟 市 场 中 具 有 较 高
的 投 资 回 报 。
美 国
美 国 继 续 保 持 了 强 劲 的 装 机 量 增 长 , 并 且 有
望 在 2012 年 实 现 3,000-3,500 MW 的 装 机
量 , 而 这 一 数 字 在 2011 年 仅 为 1,850 MW。
装 机 量 的 持 续 攀 升 得 益 于 公 用 事 业 规 模 项 目 ; 第 三 方 筹 资 的 居 民 和
商 业 装 机 量 以 及 州 级 可 再 生 能 源 配 额 标 准 。 允 许 消 费 者 租 用 系 统 而
无 需 预 先 投 资 的 太 阳 能 出 租 计 划 相 当 盛 行 , 特 别 是 在 加 利 福 尼 亚
州 , 极 大 地 推 动 了 该 州 的 居 民 市 场 。
美 国 还 卷 入 了 多 起 贸 易 纠 纷 , 即 使 围 绕 针 对 中 国 制 造 商 的 反 倾 销 案
最 终 结 果 尚 存 很 大 的 不 确 定 性 — 最 终 裁 定 将 于 11 月 公 布 。 迄 今
为 止 , 反 倾 销 裁 定 的 影 响 似 乎 对 装 机 量 和 面 板 价 格 影 响 甚 微 。 其 他
仍 在 进 行 中 的 贸 易 案 包 括 中 国 针 对 美 国 多 晶 硅 制 造 商 发 起 的 反 倾 销
案 , 以 及 印 度 针 对 美 国 的 太 阳 能 面 板 发 起 的 反 倾 销 案 。 尽 管 这 些 贸
易 纠 纷 的 结 局 不 会 太 坏 , 但 在 结 案 之 前 依 旧 存 在 一 定 的 不 确 定 性 。
美 国 还 没 有 制 定 集 中 统 一 的 太 阳 能 鼓 励 政 策 。 相 反 , 市 场 受 到 州 级
可 再 生 能 源 配 额 标 准 (RPS)、 州 和 市 政 退 税 方 案 以 及 30% 联 邦 投
资 税 收 抵 免 (ITC) 的 推 动 。 加 利 福 尼 亚 州 是 美 国 最 大 的 太 阳 能 市
场 , 享 受 2020 年 前 33% RPS 的 政 策 利 好 。 大 约 30 个 州 都 推 出
了 此 类 RPS, 并 且 约 有 半 数 都 制 定 了 太 阳 能 扶 持 政 策 。
日 本
日 本 的 目 标 是 在 2020 年 达 到 28 GW 累 计 光 伏 装 机 量 。 日 本 经 济
产 业 省 (METI) 于 2012 年 6 月 宣 布 了 一 项 为 期 20 年 的 FiT 计
划 , 这 是 目 前 全 球 最 引 人 注 目 的 政 策 之 一 ,10 kW 以 下 的 光 伏 系 统
将 获 得 42 日 元 /kWh( 约 0.53 美 元 ) 补 贴 , 而 10 kW 以 上 的 系
统 将 获 得 40 日 元 /kWh( 约 0.51 美 元 ) 补 贴 。 对 于 10 kW 以 下
的 系 统 , 日 本 政 府 将 在 10 年 内 收 购 所 发 的 剩 余 电 力 。 而 对 于 10
kW 以 上 的 系 统 , 政 府 将 收 购 全 部 所 发 电 力 。 新 的 FiT 计 划 旨 在 刺
激 新 型 大 规 模 电 力 项 目 , 因 为 此 前 一 直 没 有 面 向 500 kW 或 更 高 装
机 容 量 项 目 的 FiT。
慷 慨 的 FiT 和 高 投 资 回 报 率 带 动 了 增 长 , 使
得 2012 年 日 本 国 内 最 终 光 伏 装 机 量 有 望 达
到 2,500 MW。 与 装 机 量 一 样 , 国 内 光 伏 发 货
量 也 出 现 了 持 续 攀 升 。 在 2012 年 4 月 至 11
月 的 短 短 7 个 月 内 ,METI 就 审 批 了 约 3.25
GW 的 太 阳 能 项 目 。 但 是 , 尽 管 尚 未 确 定 新 的
比 率 ,METI 目 前 正 在 考 虑 降 低 日 本 光 伏 项 目
的 FiT。 正 如 我 们 在 第 三 季 预 测 更 新 中 的 估
计 ,FiT 太 过 于 慷 慨 会 导 致 出 现 大 起 大 落 。
中 国
在 第 四 季 的 预 测 中 , 我 们 注 意 到 中 国 国 家 能 源
局 (NEA) 确 定 了 在 2015 年 达 到 21 GW 太 阳
能 发 电 容 量 的 目 标 。 中 国 最 初 的 太 阳 能 装 机 量
目 标 是 在 2015 年 达 到 5 GW, 后 来 又 经 过 数 次
调 整 , 从 10 GW、21 GW 一 直 上 调 至 在 2015
年 达 到 40 GW 这 一 目 前 看 来 非 常 积 极 的 最 新 目
标 ; 中 国 2013 年 的 装 机 量 目 标 为 10 GW。 部
分 出 于 对 电 网 问 题 的 考 虑 , 政 府 对 分 布 式 光 伏
给 予 了 较 大 的 政 策 支 持 力 度 。
中 国 的 太 阳 能 产 业 仍 面 临 多 重 挑 战 , 包 括 经 济
放 缓 、 国 有 银 行 收 紧 信 贷 、 大 量 太 阳 能 制 造 商
的 债 务 敞 口 、 银 行 贴 现 问 题 、 低 关 税 、 官 僚 主
义 、 繁 琐 的 申 请 流 程 和 传 输 瓶 颈 ( 还 面 临 风 力
发 电 行 业 这 一 巨 大 的 障 碍 ) 以 及 随 之 而 来 的 贸
易 纠 纷 。
中 国 最 初 的 太 阳 能 装 机 量 目 标 比 较 谨 慎 , 主 要
着 眼 于 太 阳 能 发 电 一 些 优 点 以 及 对 可 再 生 能 源
14 www.solar-international.net I 2013 年 第 III 期

行 业 I 分 析
的 需 求 。 在 供 应 方 面 , 中 国 为 制 造 商 提 供 了 数 十 亿 的 贷 款 用 于 加 速
提 高 容 量 , 直 接 导 致 意 料 之 外 的 严 重 产 能 过 剩 和 价 格 暴 跌 , 这 也 使
得 大 多 数 制 造 商 举 步 维 艰 。
政 府 继 续 以 贷 款 和 信 用 的 形 式 予 以 扶 持 已 不 足 以 扭 转 这 种 形 势 , 必
须 设 定 更 高 的 国 内 装 机 量 目 标 才 能 改 变 供 大 于 求 的 局 面 。 装 机 量 目
标 已 经 在 不 断 积 极 调 高 , 以 协 调 国 内 制 造 商 所 面 临 的 问 题 。 中 国 政
府 对 自 己 的 太 阳 能 目 标 越 来 越 重 视 , 因 为 太 阳 能 如 今 已 被 视 为 解 决
中 国 严 重 的 空 气 污 染 问 题 的 出 路 。 中 国 环 境 保 护 部 制 定 了 更 为 严 格
的 空 气 质 量 标 准 , 并 开 始 针 对 PM2.5( 悬 浮 微 粒 ) 数 据 进 行 主 动 监
控 和 预 测 。 环 境 保 护 部 还 将 煤 炭 消 耗 和 机 动 车 辆 视 作 这 些 环 境 问 题
的 主 要 根 源 。
该 共 识 建 立 在 Mercom 的 观 点 和 方 法 且 数 据 汇
编 自 :Barclays Capital、BNEF、Bundesnet
zagentur、Citi、Collins Stewart、Credit
Suisse、Daiwa、Deutsche Bank、Enerplan、EPIA、EUPD、GTM
Research、GSE、Hyundai、ICBC、IHS iSuppli、Jefferies、JP
Morgan、JPEA、Kaufman Bros、KGI、Macquarie Capital、Maxim
Group、Mercom Capital Group、METI、NEA、Piper
Jaffray、R.W. Baird、Solarbuzz、Stifel Nicolaus、UBS 以 及
其 他 政 府 、 公 共 和 私 人 来 源 。
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须 经 许 可 。
2012 年 , 中 国 政 府 宣 布 为 “ 金 太 阳 计
划 ” 的 第 二 轮 项 目 拨 款 20 亿 美 元 , 同
时 提 供 0.40 美 元 /W 的 直 接 补 贴 。 各
地 区 可 根 据 当 地 资 源 情 况 和 增 值 税 政 策
偏 向 对 FiT 进 行 地 区 性 调 整 。 对 于 通
过 审 批 的 项 目 ,2013 年 的 BIPV 补 贴
为 1.20 美 元 /W 至 1.40 美 元 /W。
还 值 得 注 意 的 是 , 与 其 他 市 场 不 同 , 针 对
中 国 的 大 多 数 预 测 都 主 要 是 政 府 目 标 。
法 国
法 国 在 2012 年 的 光 伏 装 机 量 约 为 1.1
GW。 法 国 的 太 阳 能 政 策 缺 乏 稳 定 性 , 政
府 在 2012 年 数 次 降 低 其 FiT, 随 后
又 将 100 kW 以 上 的 大 规 模 项 目 从 FiT
体 系 转 换 到 投 标 系 统 。 但 好 消 息 是 奥 朗
德 新 政 府 推 出 了 一 系 列 的 新 的 政 策 支
持 。 与 德 国 相 比 , 法 国 目 前 的 FiT 相
当 慷 慨 , 包 括 为 屋 顶 项 目 提 供 支 持 ; 此
外 还 在 FiT 基 础 上 予 以 5% -10% 的 “
欧 盟 制 造 ” 津 贴 。
印 度
印 度 太 阳 能 装 机 量 受 到 了 贾 瓦 哈 拉 尔 •
尼 赫 鲁 国 家 太 阳 能 计 划 (JNNSM) 的 推
动 , 其 2022 年 太 阳 能 发 电 装 机 量 目 标
为 20 GW, 同 时 还 有 各 种 国 家 政 策 和 国
家 RPO。
印 度 2012 年 完 成 了 980 MW 装 机 量 ,
略 低 于 我 们 1,090 MW 的 预 测 。 差 距 主
要 缘 于 古 吉 拉 特 邦 推 迟 144.5 MW 光 伏
项 目 的 上 马 ; 由 于 落 实 效 果 几 乎 空 白 ,
大 多 数 州 均 未 实 现 自 己 的 可 再 生 能 源 购
买 义 务 (RPO) 目 标 。 迄 今 为 止 , 印 度
的 累 计 装 机 量 超 过 了 1.2 GW。
此 外 , 根 据 JNNSM 第 I 阶 段 第 2 批
政 策 ,340 MW 的 光 伏 项 目 将 在 2013
年 3 月 实 现 并 网 。 我 们 预 计 印 度 在
2013 年 还 会 再 安 装 1.3 至 1.4 GW。
新 能 源 和 可 再 生 能 源 部 门 (MNRE) 最 近
计 划 起 草 第 II 阶 段 政 策 并 公 开 征 求
意 见 。 通 过 类 似 于 第 I 阶 段 的 各 批 政
策 , 第 II 阶 段 将 以 达 到 3,000-9,000
MW 太 阳 能 发 电 量 为 目 标 。
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2013 年 第 III 期 I www.solar-international.net 15

材 料 I 研 究
通 过 量 子 点 和 纳 米 线 联
接 太 阳 能 电 池
MIT 研 究 人 员 通 过 添 加 大 量 纳 米 线 提 高 了 量 子 点 光 伏 系 统 的 效 率 。
16 www.solar-international.net I 2013 年 第 III 期

材 料 I 研 究
将
量 子 点 用 作 光 伏 电 池 的 基 础 并 非 什 么 新 想 法 ,
但 研 发 此 类 设 备 的 尝 试 尚 未 在 将 阳 光 转 化 为 电
能 时 达 到 足 够 高 的 效 率 。 如 今 ,MIT 研 究 团 队 加 入 了 新 的 皱 褶 —
在 大 量 纳 米 线 内 嵌 入 量 子 点 — 有 望 在 此 方 面 带 来 显 著 提 升 。
相 比 其 他 的 太 阳 能 电 池 制 造 方 法 , 基 于 微 小 胶 体 量 子 点 的 光 伏
(PV) 具 有 多 项 潜 在 的 优 势 。
其 一 , 可 以 采 用 室 温 工 艺 进 行 生 产 , 从 而 节 约 能 源 并 避 免 高 温 加 工
硅 和 其 他 光 伏 材 料 所 产 生 的 混 合 物 。 它 们 可 以 使 用 充 足 的 且 廉 价 的
材 料 来 生 产 , 不 需 要 像 硅 那 样 进 行 高 度 提 纯 。 并 且 它 们 可 以 涂 覆 在
各 种 廉 价 甚 至 更 具 弹 性 的 基 板 材 料 上 , 例 如 轻 型 塑 料 。
但 在 设 计 此 类 设 备 时 需 要 进 行 权 衡 , 因 为 高 效 光 伏 存 在 两 个 相 互 矛
盾 的 要 求 。
首 先 , 太 阳 能 电 池 的 吸 收 层 要 足 够 薄 才 能 让 电 荷 从 吸 收 太 阳 能 的 位
置 顺 利 流 向 传 输 电 流 的 电 线 — 但 同 时 还 必 须 足 够 厚 才 能 有 效 吸 收
光 线 。 提 高 其 中 一 方 面 的 性 能 势 必 牺 牲 另 一 方 面 的 性 能 ,MIT 电 子
工 程 和 计 算 机 科 学 部 (EECS) 的 博 士 生 Joel Jean 介 绍 说 。
“ 您 需 要 厚 膜 来 吸 收 光 线 , 但 同 时 又 需 要 薄 膜 来 传 导 电 荷 ”, 他 补
充 道 :“ 这 是 个 很 大 的 矛 盾 。”
这 就 是 添 加 氧 化 锌 纳 米 线 的 目 的 , 曾 在 《 先 进 材 料 》 杂 志 上 发 表 论
文 的 第 一 作 者 Jean 介 绍 说 。 这 些 纳 米 线 足 以 轻 松 导 出 电 荷 , 同 时
其 长 度 又 足 以 带 来 光 吸 收 所 需 的 深 度 ,Jean 说 道 。
他 还 表 示 , 采 用 由 下 而 上 的 工 艺 合 成 这 些 纳 米 线 并 以 硫 化 铅 量 子 点
覆 盖 , 能 够 使 太 阳 能 电 池 所 产 生 的 电 流 提 升 50%, 同 时 将 整 体 效 率
提 高 35%。 该 工 艺 让 这 些 纳 米 线 形 成 一 个 可 见 光 能 够 穿 透 的 垂 直 阵
列 并 在 其 中 穿 插 量 子 点 。
“ 如 果 您 沿 着 纳 米 线 用 光 线 照 射 , 就 可 以 发 挥 深 度 的 优 势 ”, 他
说 。 但 同 时 ,“ 您 解 决 了 光 吸 收 和 电 荷 载 子 提 取 问 题 , 因 为 电 子 会
侧 向 跳 跃 到 旁 边 的 纳 米 线 上 并 被 收 集 。”
基 于 量 子 点 的 光 伏 的 优 点 之 一 在 于 经 过 调 整 , 它 们 能 够 吸 收 的 光 线
波 长 范 围 比 传 统 设 备 更 大 ,Jean 介 绍 道 。 他 表 示 , 这 还 只 是 初 步
的 原 理 示 范 , 通 过 进 一 步 的 优 化 以 及 深 入 的 物 理 探 索 , 最 终 可 能 带
来 价 格 低 廉 、 实 用 的 新 型 光 伏 设 备 。
此 前 , 测 试 设 备 已 获 得 近 5% 的 效 率 , 是 基 于 氧 化 锌 的 量 子 点 光 伏
所 有 曾 经 报 告 过 的 最 高 效 率 , 他 介 绍 说 。Jean 表 示 , 通 过 进 一 步
开 发 , 有 可 能 让 设 备 的 整 体 效 率 超 过 10%, 这 是 对 于 具 有 商 业 价 值
的 太 阳 能 电 池 所 能 广 泛 接 受 的 最 低 效 率 。
进 一 步 的 研 究 将 探 索 采 用 更 长 的 纳 米 线 来 制 作 更 厚 的 薄 膜 , 同 时 还
继 续 致 力 于 更 好 地 控 制 纳 米 线 的 间 隔 , 以 改 善 它 们 之 间 的 量 子 点
覆 盖 。
该 研 究 已 在 Joel Jean 等 人 发 表 于 《 先 进 材 料 》 中 的 论 文 “ 用 于
增 强 PbS 量 子 点 太 阳 能 电 池 中 光 电 流 的 氧 化 锌 纳 米 线 阵 列 ” 中 进
行 了 详 细 介 绍 。DOI:10.1002/adma.201204192
扫 描 电 子 显 微 镜 图 片 显 示 了 氧 化 锌 纳 米 线 阵 列 ( 上 图 ) 和 中 间 穿 插 有
硫 化 铅 量 子 点 ( 暗 区 ) 的 纳 米 线 光 伏 电 池 截 面 。 顶 部 的 镀 金 层 ( 亮
区 ) 和 底 部 铟 锡 氧 化 物 层 ( 更 亮 的 区 域 ) 构 成 了 太 阳 能 电 池 的 两 极 。
( 图 片 由 Jean 等 人 提 供 /《 先 进 材 料 》)
该 团 队 得 到 了 美 国 国 家 科 学 基 金 会 、MIT 材 料 科 学 和 工 程 中
心 ;Samsung 集 团 、MIT/ 马 斯 达 尔 学 院 合 作 项 目 、MIT 能 源 计 划 、
赫 兹 基 金 会 以 及 新 加 坡 科 技 研 究 局 的 支 持 。
© 2013 Angel Business Communications.
须 经 许 可 。
2013 年 第 III 期 I www.solar-international.net 17

广 告 文 章
应 用 笔 记
PERC 太 阳 能 电 池
由 哈 默 尔 恩 太 阳 能 研 究 所 (ISFH) 与 Innolas Systems 联 合 完 成
本
课 题 将 用 到 ISFH 的 发 射 极 钝 化 与 电 池 背 场 钝
化 (PERC) 基 础 工 艺 以 及 采 用 均 匀 掺 杂 技 术 的
60 Ohm/sq [1] 发 射 极 。
PERC 电 池 工 艺 包 括 : 背 场 保 护 层 工 艺 ( 确 保 背 场
表 面 光 滑 平 整 )、POCl3 掺 杂 工 艺 ( 可 获 得 60 Ohm/sq 的 表 面 电 阻
率 )、Al2O3/SiN 背 场 钝 化 、 背 场 表 面 的 局 部 激 光 烧 蚀 以 及 前 场 银 浆
与 背 场 铝 浆 的 丝 网 印 刷 。 采 用 普 通 工 业 硅 片 (156x156 mm 2 , 掺 硼 的 单
晶 硅 )。 更 多 工 艺 详 情 , 请 参 见 [1]。
理 想 情 况 下 , 发 射 极 采 用 选 择 性 激 光 掺 杂 工 艺 的 PERC 电 池 , 能
量 转 换 效 率 可 达 到 20.0%, 而 发 射 极 采 用 均 匀 掺 杂 工 艺 的 PERC
电 池 , 转 换 效 率 则 为 19.6%。 这 是 因 为 选 择 性 激 光 掺 杂 技 术 使 得
发 射 极 的 蓝 光 响 应 能 力 有 所 提 高 , 从 而 产 生 更 高 的 电 池 短 路 电 流
和 开 路 电 压 , 如 表 1 所 示 。
准 电 池 发 射 极 的 表 面 电 阻 率 为 60 Ohm/sq。 采 用 选 择 性 激 光 掺 杂
发 射 极 的 PERC 电 池 获 得 的 表 面 电 阻 率 为 : 电 极 间 为 100 Ohm/
sq, 电 极 下 为 60 Ohm/sq。
InnoLas ILS TT
InnoLas Systems 采 用 选 择 性 激 光 掺 杂 发 射 极 和 激 光 表 面 刻 槽 工 艺 ,
为 新 批 量 生 产 线 的 配 置 和 现 有 生 产 线 的 升 级 提 供 设 备 解 决 方 案 。
ILS TT 平 台 能 满 足 高 达 3600 w/h 的 产 量 需 求 , 具 体 产 量 会 因 工
艺 需 求 而 有 所 不 同 。
目 前 已 有 75 余 种 InnoLas 产 品 安 装 在 全 球 的 批 量 生 产 线 上 ,
InnoLas 的 激 光 工 艺 ( 如 表 面 开 槽 和 选 择 性 激 光 掺 杂 发 射 极 工
艺 ) 正 经 受 着 考 验 。 实 践 证 明 ,InnoLas 可 以 轻 松 适 应 高 精 度 的
应 用 需 求 , 经 过 变 换 可 应 用 于 新 一 代 电 池 的 设 计 理 念 ( 如 IBC 电
池 ) 中 。
采 用 选 择 性 激 光 掺 杂 发 射 极 、AlOx/SiNy 背 场 钝 化 和 丝 网 印 刷 表
面 工 艺 的 PERC 太 阳 能 电 池 结 构 示 意 图 。 采 用 均 匀 掺 杂 技 术 的 标
ILS TT 自 动 化 采 用 激 光 掺 杂 工 艺 和 激 光 表 面 刻 槽 工 艺 , 为 现 有 生
产 线 提 供 了 升 级 解 决 方 案 。
表 1: 电 池 特 性 数 据
开 路 电 压 短 路 电 流 填 充 因 子 转 换 效 率
标 准 PERC 电 池 643 mV 38.3 mA/cm² 79.6% 19.6%
采 用 激 光 掺 杂 技 术
的 PERC 电 池
650 mV 38.8 mA/cm² 79.4% 20.0%
[1] T. Dullweber et al., Solar Energy Materials & Solar
Cells 112 (2013) 196¨C201
2013 年 第 III 期 I www.solar-international.net 18

技 术 I CIGS 技 术
CIGS 模 块 效 率 创 世 界 纪 录 高 达 14.6%
• CIGS 首 次 达 到 多 晶 硅 面 板 的 工 作 效 率
• 现 在 太 阳 能 发 电 成 本 和 矿 石 燃 料 发 电 成 本 持 平 , 并 明 显 低 于 海 上 风 能 发 电 成 本
• CIGSfab 的 高 效 能 制 造 工 艺 能 够 降 低 生 产 成 本
2012 年 10 月 3 日 , 德 国 高 科 技 产 业 整 合 解 决 方 案 供 应 商
Manz 借 参 加 台 湾 国 际 太 阳 光 电 展 览 会 (PV Taiwan)
之 际 , 正 式 展 出 了 其 重 大 技 术 突 破 : 模 块 效 率 高 达
14.6%、 受 光 面 积 效 率 可 达 15.9% 的 CIGS 模 组 , 此 数 据 打
破 了 薄 膜 太 阳 能 模 块 的 世 界 纪 录 。
Manz AG 的 创 始 人 兼 首 席 执 行 官 Dieter Manz 先 生 认 为 :“ 这 项 新 技
术 预 示 着 太 阳 能 行 业 的 发 展 潜 力 和 转 折 点 。”CIGS 面 板 同 时 在 模 块
效 率 以 及 受 光 面 积 效 率 两 方 面 打 破 了 世 界 纪 录 。 目 前 这 项 技 术 的 模
组 效 率 与 多 晶 硅 太 阳 能 面 板 不 分 伯 仲 。“ 由 此 可 见 , 现 在 我 们 已 经
弥 补 了 薄 膜 技 术 的 唯 一 不 足 —— 比 较 低 的 模 块 效 率 。 而 且 说 到 制 造
成 本 , 薄 膜 模 块 的 生 产 已 经 不 贵 了 。” Dieter Manz 继 续 解 释 道 。
这 意 味 着 , 现 在 太 阳 能 发 电 成 本 和 矿 石 燃 料 发 电 成 本 持 平 , 并 明 显
低 于 海 上 风 能 发 电 成 本 。
“CIGS 技 术 的 发 展 还 远 未 达 到 其 极 限 。”Dieter Manz 先 生 表 示 。
Manz 独 家 研 发 合 作 伙 伴 —— 德 国 巴 登 符 腾 堡 州 太 阳 能 和 氢 能 研 究 中
心 (ZSW), 已 经 在 实 验 室 条 件 下 实 现 了 20.3% 的 效 能 , 这 意 味 着 这
项 技 术 的 实 际 量 产 效 能 还 有 极 大 的 提 升 空 间 。
除 此 之 外 , 得 益 于 Manz 在 制 程 系 统 方 面 的 新 发 展 ,Manz 还 降 低 了
CIGS 模 块 全 自 动 生 产 线 的 投 资 成 本 。 例 如 :CIGS 共 蒸 镀 制 程 设 备 ,
它 不 但 极 大 地 提 高 了 生 产 能 力 , 同 时 也 使 得 设 备 使 用 更 加 标 准 化 。
年 产 量 为 200MW 的 CIGSfab 生 产 线 的 生 产 成 本 仅 为 $0.55/Wp。 若 为 GW
的 生 产 线 生 产 规 模 , 事 实 上 其 生 产 成 本 可 降 至 $0.40/Wp 以 下 。 相 比
之 下 , 中 国 的 晶 体 硅 太 阳 能 电 池 的 平 均 生 产 成 本 接 近 $1/Wp, 绝 大
部 分 产 品 都 以 低 于 生 产 成 本 的 价 格 销 售 。
此 次 , 除 了 展 出 破 世 界 纪 录 的 产 品 之 外 ,Manz 还 与 大 家 分 享 其 对 亚
洲 市 场 的 深 刻 理 解 以 及 对 本 地 客 户 的 承 诺 。Manz 在 中 国 大 陆 和 台 湾
拥 有 多 家 工 厂 。“ 我 们 需 要 贴 近 目 标 行 业 的 重 要 客 户 , 从 而 满 足 他
们 对 更 高 效 率 的 高 科 技 产 品 的 迫 切 需 要 ”,Dieter Manz 先 生 强 调 。
CIGS 先 进 技 术 量 产 化
透 过 收 购 Würth Solar 的 CIGS 创 新 生 产 线 ,Manz 集 团 目 前 不 仅 成 为
全 球 唯 一 能 提 供 可 达 经 济 量 产 规 模 的 太 阳 能 CIGS 薄 膜 模 块 系 统 整 厂
交 钥 匙 解 决 方 案 的 厂 商 , 亦 是 全 球 唯 一 拥 有 118 位 CIGS 专 家 团 队 的
厂 商 。
2013 年 第 III 期 I www.solar-international.net 19

技 术 I CIGS 技 术
因 此 ,Manz 在 CIGS 的 研 究 和 发 展 在 今 日 得 以 快 速 的 领 先 , 从 而 能 保
证 提 供 给 客 户 高 效 率 的 模 块 , 并 且 投 资 能 具 备 极 大 的 回 报 率 。
随 着 创 纪 录 的 CIGS 太 阳 能 电 池 模 块 能 大 量 生 产 ,Manz 在 技 术 上 达 成
了 突 破 : 太 阳 能 发 电 成 本 和 化 石 燃 料 发 电 成 本 持 平 , 并 明 显 低 于 海
上 风 能 发 电 成 本 。
Manz CIGSfab 的 优 势 :
• 35 年 的 丰 富 经 验
CIGS 的 发 展 在 德 国 巴 登 - 符 腾 堡 州 已 有 35 年 的 历 史 。1975 年 在 德 国
斯 图 加 特 大 学 的 物 理 电 子 学 院 (IPE) 成 立 了 第 一 条 CIGS 试 验 型 生 产
模 块 ,1988 年 德 国 太 阳 能 及 氢 能 研 究 中 心 成 立 (ZSW),2000 年 CIGS
第 一 条 试 验 型 生 产 线 由 Würth Solar 运 营 并 于 2006 年 首 次 量 产 。
CIGS 技 术 现 由 Manz 集 团 开 拓 了 一 个 广 阔 的 市 场 空 间 。
• 低 廉 的 生 产 成 本
低 生 产 成 本 的 投 入 依 赖 于 Manz 集 团 更 高 的 内 部 创 造 价 值 及 Würth
Solar 公 司 多 年 的 产 品 最 优 化 经 验 。 此 外 ,Manz 集 团 之 所 以 能 提 供
极 大 的 成 本 压 缩 潜 力 , 源 自 于 作 为 业 界 先 锋 的 Manz 集 团 与 世 界 顶 尖
研 究 机 构 ZSW、 由 118 位 CIGS 专 家 组 成 的 团 队 , 以 及 自 经 验 丰 富 的 制
造 商 -Würth Solar 公 司 所 收 购 之 CIGS 创 新 生 产 线 的 合 作 。
• 与 著 名 机 构 ZSW 的 独 家 技 术 合 作
凭 借 自 Würth Solar 收 购 的 CIGS 创 新 生 产 线 , 使 Manz 集 团 独 家 获
得 使 用 ZSW 在 CIGS 玻 璃 模 块 上 所 达 到 的 研 究 成 果 。ZSW 不 但 保 有
所 有 薄 膜 技 术 太 阳 能 转 换 效 率 20.3% 的 世 界 纪 录 , 还 具 有 规 模 为
(30×30cm²) 的 小 型 试 验 型 生 产 线 。 另 外 , 拥 有 世 界 领 先 的 CIGS
研 究 专 家 团 队 !
结 论
藉 由 自 Würth Solar GmbH & Co. KG 收 购 的 CIGS 创 新 生 产 线 , 使 Manz 集
团 成 为 CIGS 太 阳 能 薄 膜 模 块 的 整 厂 解 决 方 案 供 应 商 。 此 创 新 生 产 线 使
Manz 集 团 在 太 阳 能 薄 膜 产 业 上 , 能 同 时 兼 备 高 科 技 工 程 的 制 程 和 生 产
专 业 技 术 。
在 CIGS 生 产 技 术 的 领 域 里 ,Manz 能 够 提 供 完 整 的 、 全 方 位 整 合 的
CIGS 模 块 交 钥 匙 解 决 方 案 。 藉 由 在 CIGS 生 产 技 术 领 域 中 的 独 家 专 业
知 识 ,Manz 将 拥 有 有 史 以 来 最 低 成 本 的 太 阳 能 薄 膜 整 厂 交 钥 匙 生 产
线 。 对 新 薄 膜 厂 而 言 ,Manz 能 提 供 真 正 可 靠 的 技 术 及 相 关 的 成 本 蓝
图 , 保 障 客 户 最 大 的 投 资 回 报 。
• 最 高 效 率 的 量 产
凭 借 采 光 面 积 平 均 效 率 为 14.6%, 使 得 ManzCIGSfab 的 交 钥 匙 生 产 线
在 所 有 太 阳 能 薄 膜 技 术 中 效 率 最 高 。 除 此 之 外 , 我 们 为 成 本 节 约 和
效 率 增 长 提 供 了 可 靠 的 发 展 蓝 图 。
• 创 世 界 纪 录 的 模 块 生 产 规 模
14.6% 的 太 阳 能 模 块 效 率 (15.9% 的 采 光 面 积 转 换 效 率 ) 证 实 了 Manz
集 团 在 CIGS 技 术 上 的 巨 大 潜 力 及 ManzCIGSfab 交 钥 匙 生 产 线 的 卓 越
表 现 。
• 极 大 的 未 来 发 展 潜 力
与 其 它 薄 膜 技 术 诸 如 CdTe 或 硅 薄 膜 技 术 相 比 ,CIGS 呈 现 出 在 低 生 产
成 本 与 高 效 能 的 考 量 之 下 , 不 可 估 量 的 未 来 发 展 潜 力 。
• 最 安 全 的 投 资 保 障
安 全 的 投 资 保 障 来 自 于 先 进 的 科 技 、 出 色 的 效 能 及 节 省 的 成 本 。
• 值 得 信 赖 的 模 块
Würth Solar 拥 有 遍 布 全 球 的 CIGS 生 产 模 块 基 地 。 针 对 我 们 的 产
品 , 拥 有 来 自 世 界 各 地 , 甚 至 是 不 同 气 候 圈 的 经 验 , 证 实 了 CIGS 模
组 的 可 靠 性 。
• 可 融 资 性
全 球 主 导 金 融 机 构 已 对 Würth Solar 太 阳 能 发 电 站 技 术 的 发 展 提 供
了 资 金 支 持 。
• 专 属 的 CIGS 创 新 生 产 线
藉 由 我 们 在 Schwäbisch Hall 的 CIGSinnoline,Manz 集 团 的 CIGS 技 术 对
于 有 兴 趣 的 投 资 者 而 言 , 不 仅 只 是 一 种 印 象 , 而 是 毋 庸 置 疑 的 真 实 存
在 。 除 此 之 外 , 我 们 的 生 产 线 可 供 客 户 用 作 未 来 进 一 步 的 研 发 。
• 最 庞 大 的 CIGS 团 队
我 们 由 118 位 CIGS 专 家 所 组 成 的 团 队 , 是 世 界 上 独 一 无 二 的 团 队 ,
对 CIGSfab 项 目 从 计 画 、 执 行 到 开 启 的 支 持 , 保 障 了 我 们 客 户 最 低
的 风 险 。
20 www.solar-international.net I 2013 年 第 III 期

技 术 I 电 池 检 测
安 装 在 西 班 牙 的 III-V 族 GalnP/GalnAs/Ge 多 结 太 阳 能 电 池 地
面 集 光 系 统 。 图 片 由 Soitec 集 团 Concentrix Solar 部 门 提 供 。
电 致 发 光 揭 示 多 结 太 阳 能 电 池 中
单 结 电 池 的 性 能
传 统 多 结 太 阳 能 电 池 的 测 量 只 能 得 到 器 件 的 总 体 性 能 。 一 种 全 新 的 电 致 发 光 方 法 能 对 多 结
太 阳 能 电 池 进 行 更 加 深 入 的 研 究 , 单 独 提 取 每 个 子 电 池 的 伏 安 曲 线 , 而 这 对 于 优 化 器 件
的 整 体 转 换 效 率 至 关 重 要 。 研 发 该 技 术 的 先 驱 者 包 括 : 来 自 弗 朗 霍 夫 太 阳 能 系 统 研 究 所
(Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems) 的 Raymond Hoheisel、Sebastian
Rönsch、Frank Dimroth 和 Andreas Bett, 以 及 来 自 欧 洲 航 空 防 务 集 团 (EADS) 旗 下
Astrium 公 司 空 间 运 输 与 卫 星 部 门 的 Helmut Nesswetter 和 Claus Zimmermann。
2013 年 第 III 期 I www.solar-international.net 21

技 术 I 电 池 检 测
转
换 效 率 是 太 阳 能 电 池 最 关 键 的 指 标 。 提 高 转 换 效 率
能 使 光 伏 发 电 更 具 有 吸 引 力 , 因 为 只 需 要 更 少 的 电
池 单 元 来 产 生 足 够 的 功 率 。 同 时 价 格 更 有 竞 争 力 ,
并 减 少 安 装 光 伏 系 统 所 需 的 空 间 。
高 效 率 的 太 阳 能 电 池 能 利 用 的 太 阳 光 辐 射 的 比 例 非 常 高 , 覆
盖 光 谱 中 从 紫 外 到 中 红 外 区 间 。 要 将 这 么 宽 谱 的 辐 射 捕 捉 并 有 效 转
换 为 电 输 出 , 光 伏 电 池 使 用 了 若 干 子 电 池 , 分 别 工 作 于 不 同 的 光 谱
区 间 。 在 该 类 器 件 中 , 若 干 具 有 不 同 带 隙 宽 度 的 半 导 体 p-n 结 依 次
层 叠 在 一 起 。
优 化 多 结 器 件 总 体 效 率 的 一 种 方 式 是 首 先 测 量 每 个 子 电 池
的 性 能 , 然 后 优 化 其 对 总 体 性 能 的 贡 献 。 提 取 这 些 信 息 却 远 不 是
易 事 , 但 通 过 弗 朗 霍 夫 太 阳 能 系 统 研 究 所 与 欧 洲 航 空 防 务 集 团
Astrium 公 司 间 的 合 作 开 拓 了 一 项 先 驱 性 的 技 术 : 基 于 光 致 发 光
(EL) 测 量 方 法 来 完 成 该 任 务 。 目 前 还 没 有 其 他 技 术 能 取 得 与 之
相 同 的 信 息 。
我 们 使 用 光 致 发 光 方 法 研 究 多 结 太 阳 能 电 池 的 每 个 半 导 体
结 , 其 材 料 分 别 为 GaInP、GaInAs 和 Ge, 在 聚 光 条 件 下 三 者 的 总 转
换 效 率 可 高 达 42%。 我 们 的 技 术 并 不 只 限 于 这 类 器 件 , 还 可 应 用 于
基 于 有 机 材 料 、 硅 和 黄 铜 等 不 同
材 料 体 系 的 多 结 器 件 。
我 们 正 在 研 究 的 单 片 堆 叠
的 三 结 光 伏 太 阳 能 电 池 可 为 卫 星
供 能 , 或 用 在 部 署 在 地 面 系 统
中 , 在 上 百 倍 的 聚 光 条 件 下 发
电 。 在 这 两 种 应 用 中 , 对 每 个 子
电 池 进 行 测 量 不 仅 能 有 助 于 器 件
的 研 发 , 还 能 在 工 艺 过 程 中 进 行
质 量 测 试 , 如 图 1 所 示 。
水 平 和 垂 直 测 量
我 们 的 光 致 发 光 方 法 会 对
图 2:GaInP/GaInAs/Ge 晶 格 匹 配
三 结 太 阳 能 电 池 示 意 图 。 以 及
预 测 的 各 子 电 池 带 隙 能 量 及 发
射 波 长 。
太 阳 能 电 池 施 加 正 向 偏 压 , 使 其 工 作 于 LED 模 式 。 而 每 个 子 电 池 具
有 不 同 带 隙 宽 度 , 因 此 发 射 波 长 也 各 不 相 同 。
有 多 种 方 法 可 以 测 量 光 致 发 光 谱 。 使 用 CCD 传 感 器 记 录 光 致
发 光 强 度 的 分 布 可 以 显 示 出 横 向 不 均 匀 性 , 这 对 于 大 面 积 太 阳 能 电
池 来 说 特 别 重 要 。 在 探 测 器 前 加 上 过 滤 器 可 以 检 测 单 个 子 电 池 的 性
能 , 找 出 表 现 为 分 流 路 径 的 晶 体 缺 陷 , 即 使 他 们 只 是 影 响 某 一 特 定
的 子 电 池 。 该 方 法 还 可 提 供 定 性 的 质 量 控 制 , 因 为 其 能 发 现 诸 如 裂
纹 等 器 件 材 料 问 题 , 如 图 1b 所 示 。 相 较 而 言 ,EL 方 法 所 能 得 到 的
器 件 水 平 和 垂 直 方 向 上 的 信 息 , 标 准 的 光 学 检 测 方 法 均 办 不 到 , 如
图 1c 所 示 。 通 过 在 不 同 注 入 电 流 密 度 时 记 录 每 个 子 电 池 的 EL 图 像 ,
还 能 测 得 器 件 更 详 尽 的 性 能 。
提 取 电 池 伏 安 曲 线
通 过 我 们 首 次 提 出 的 EL 方 法 , 还 能 额 外 得 到 一 项 非 常 有 价 值
图 1:(a) 面 积 为 8×4 cm2 的 空 间 三 结 太 阳 能 电 池 表 面 GaInP 子 电 池 的
光 致 发 光 图 , 显 示 水 平 方 向 的 不 均 匀 性 ; (b) 一 个 具 有 机 械 损 伤 电 池
的 中 层 GaInAs 子 电 池 光 致 发 光 图 ; (c) 使 用 传 统 光 学 检 测 方 法 是 无 法
获 得 上 述 两 种 信 息 。
图 3:(a) 在 恒 定 注 入 电 流 密 度 为 37.5 mA/cm 2 的 条 件 下 , 光 致 发 光 谱
图 ;(b) 面 积 为 2×2 cm 2 的 晶 格 匹 配 Ga0.50In0.50P/Ga0.99In0.01As/
Ge 三 结 太 阳 能 电 池 的 外 量 子 效 率 。 每 个 光 致 发 光 波 峰 分 别 对 应 于 其
中 一 个 子 电 池 。 三 个 光 致 发 光 峰 的 能 量 与 相 应 外 效 率 下 降 的 斜 率 相
同 , 因 为 两 者 均 与 子 电 池 的 带 隙 能 量 相 关 。
22 www.solar-international.net I 2013 年 第 III 期

技 术 I 电 池 检 测
的 信 息 —— 每 个 子 电 池 的 伏 安 曲 线 , 这 将 能 促 进 多 结 器 件 性 能 的 改
进 , 以 及 引 入 专 门 的 在 线 检 测 手 段 。
使 用 太 阳 模 拟 器 并 不 能 得 到 每 个 子 电 池 的 伏 安 曲 线 , 因 为 他
们 相 互 串 联 , 且 金 属 电 极 只 在 器 件 的 两 端 , 如 图 2 所 示 。 太 阳 模 拟
器 只 能 得 到 三 结 的 总 体 伏 安 曲 线 , 以 及 器 件 整 体 的 短 路 电 流 、 开 路
电 压 、 填 充 因 子 和 转 换 效 率 。
两 篇 重 要 文 献 中 的 理 论 进 展 是 光 致 发 光 方 法 的 基 础 。 来 自
Jülich 研 究 中 心 (Forschungszentrum Jülich) 的 Uwe Rau 是 其 中 一 篇
的 作 者 ; 另 一 篇 文 献 的 第 一 作 者 是 Rau 的 同 事 Thomas Kirchartz,
其 他 合 著 者 还 包 括 Rau; 来 自 斯 图 加 特 大 学 物 理 电 子 研 究 所 的
(Institute for Physical Electronics, Stuttgart)Anke Helbig 和 Jürgen
H. Werner; 以 及 弗 朗 霍 夫 太 阳 能 系 统 研 究 所 的 Martin Hermle and
Andreas Bett, 详 见 扩 展 阅 读 部 分 的 文 献 列 表 。
上 述 理 论 工 作 的 基 石 是 所 谓 的 倒 易 关 系 (reciprocity
relation)。 通 过 测 量 每 个 子 电 池 的 电 致 发 光 的 空 间 解 析 信 号 和 外 量
子 效 率 , 就 可 以 得 到 暗 场 和 明 场 下 的 伏 安 特 性 。
图 4: 每 个 子 电 池 及 多 结 器 件 整 体 (3J) 在 AM0 辐 照 条 件 下 的 伏 安
特 性 、 填 充 因 子 (FF) 及 效 率 (h)。 该 图 包 括 使 用 太 阳 模 拟 器 直
接 测 量 得 到 的 三 结 太 阳 能 电 池 的 伏 安 特 性 结 果 。
我 们 采 用 该 方 法 对 一 个 Ga 0.50 In 0.50 P/Ga 0.99 In 0.01 As/Ge 晶 格 匹 配 的
三 结 太 阳 能 电 池 器 件 进 行 了 研 究 , 采 集 的 相 关 信 息 , 可 用 于 预 测 该
光 伏 器 件 在 实 际 运 行 条 件 下 的 功 率 性 能 。
光 谱 倒 易 关 系 将 光 致 发 光 强 度 与 发 射 光 子 的 能 量 、 每 个 子 电
池 的 内 部 电 压 和 外 量 子 效 率 联 系 了 起 来 。 根 据 普 朗 克 公 式 , 外 量 子
效 率 取 决 于 黑 体 光 子 通 量 。
首 先 , 在 没 有 入 射 光 线 时 , 测 量 在 同 注 入 电 流 密 度 条 件 下 的
光 致 发 光 。 之 后 测 量 每 个 子 电 池 的 外 量 子 效 率 , 如 图 3 所 示 。 通 过
应 用 光 谱 倒 置 关 系 , 能 计 算 得 到 以 暗 电 流 密 度 为 函 数 的 每 个 子 电 池
的 电 压 , 这 就 是 每 个 子 电 池 的 暗 场 伏 安 特 性 。
一 旦 得 到 了 每 个 子 电 池 的 暗 场 伏 安 特 性 , 通 过 叠 加 原 理 能 够
很 容 易 地 计 算 得 到 , 相 应 各 子 电 池 和 器 件 整 体 在 任 何 光 谱 辐 射 条 件
下 的 伏 安 特 性 。
图 5: 在 顶 层 电 池 光 吸 收 范 围 内 的 减 弱 辐 照 条 件 下 , 每 个 子 电 池 及
器 件 整 体 (3J) 的 伏 安 特 性 、 填 充 因 子 (FF) 和 效 率 (h)。 该 图
包 括 使 用 太 阳 模 拟 器 直 接 测 量 得 到 的 三 结 太 阳 能 电 池 的 伏 安 特 性 结
果 。
我 们 的 研 究 显 示 , 通 过 光 致 发 光 分 析 得 到 的 伏 安 曲 线 与 通 过
太 阳 模 拟 器 得 到 的 结 果 非 常 吻 合 。 如 图 4 显 示 出 了 光 致 发 光 分 析 方
法 的 优 势 : 除 了 能 够 得 到 多 结 太 阳 能 电 池 的 伏 安 特 性 , 它 还 能 获 得
每 个 子 电 池 的 伏 安 特 性 、 填 充 因 子 以 及 绝 对 电 压 等 参 数 。
测 量 得 到 的 量 子 效 率 进 行 积 分 , 即 可 分 别 获 得 每 个 子 电 池 的 光 电 流
密 度 。 在 得 到 伏 安 曲 线 后 , 使 我 们 可 以 分 析 子 电 池 和 器 件 整 体 两 个
层 面 在 任 何 光 谱 辐 照 工 作 条 件 下 的 性 能 、 效 率 和 填 充 因 子 等 参 数 。
进 而 也 很 容 易 得 到 阻 抗 情 况 。
从 原 理 上 来 讲 , 通 过 我 们 的 方 法 还 能 计 算 得 到 在 任 何 光 谱 辐
照 下 的 光 伏 电 池 伏 安 曲 线 。 器 件 在 新 的 光 谱 辐 照 条 件 下 运 行 时 , 对
扩 展 阅 读
M. A. Green et. al. Progress in Photovoltaics: Research and Applications 19 84 (2011)
H. Yoon et. al. Progress in Photovoltaics: Research and Applications 13 133 (2005)
M. Yamaguchi et. al. Solar Energy Materials and Solar Cells 90 3068 (2006)
C. G. Zimmermann IEEE Electron Device Letters 30 825 (2009)
C. G. Zimmermann Journal of Applied Physics 100 23714 (2006)
S. Roensch et. al. “Subcell I-V-characteristic analysis of GaInP/GaInAs/Ge solar cells using
electroluminescence measurements”, to be published.
U. Rau et. al. Physical Review B 76 085303 (2007)
T. Kirchartz et. al. Appl. Phys. Lett. 92 123502 (2008)
我 们 提 出 的 光 致 发 光 方 法 能 为 多 结 太 阳 能 电 池 的 研 发 者 和 制
造 商 带 来 众 多 裨 益 。 获 得 定 性 和 半 定 量 的 水 平 及 垂 直 方 向 不 均 匀 度
信 息 , 使 其 成 为 电 池 生 长 工 艺 及 模
块 装 配 线 上 具 有 吸 引 力 的 快 速 在 线
检 测 技 术 。 另 外 我 们 的 光 致 发 光 技
术 能 独 特 的 得 到 多 结 太 阳 能 电 池 中
每 个 子 电 池 的 详 细 伏 安 曲 线 , 这 对
于 精 确 改 进 器 件 性 能 非 常 重 要 。 以
及 获 得 在 任 何 光 谱 辐 照 条 件 下 的 填
充 因 素 及 效 率 参 数 , 帮 助 进 行 长 期
能 源 收 集 分 析 。
2013 年 第 III 期 I www.solar-international.net 23

技 术 I 光 伏 玻 璃
论 光 伏 玻 璃 市 场 的 技 术
发 展 趋 势 :
太 阳 能 超 白 光 伏 玻 璃 仍
将 占 据 市 场 主 导 地 位
Luke Johnson
近 几 十 年 来 , 技 术 创 新 成 为 中 国 光 伏 玻 璃 产 业 的 主 要 发
展 趋 势 。 许 多 光 伏 玻 璃 厂 家 看 到 了 镀 膜 减 反 射 玻 璃 市 场
和 透 明 导 电 氧 化 物 镀 膜 玻 璃 市 场 巨 大 的 发 展 空 间 , 投 资
热 情 高 涨 。 然 而 , 笔 者 认 为 在 未 来 几 年 内 , 以 上 两 种 玻
璃 的 市 场 占 有 率 不 会 升 高 , 直 至 全 球 光 伏 供 需 状 况 趋 于
平 衡 。
表 : 2012 年 中 国 光 伏 玻 璃 市 场 销 售 收 入 结 构 与 产 出 构 成
光
伏 玻 璃 可 以 细 分 为 三 类 : 太 阳 能 超 白
光 伏 玻 璃 (Ultra Clear Glass, 以
下 简 称 超 白 玻 璃 )、 镀 膜 减 反 射 玻 璃
(Anti-Reflective Glass, 以 下 简 称
AR 玻 璃 ) 以 及 透 明 导 电 氧 化 物 镀 膜 玻 璃
(Transparent conducting oxide, 以 下 简 称 TCO 玻 璃 )。
超 白 玻 璃 是 迄 今 为 止 应 用 最 广 泛 的 光 伏 玻 璃 ;AR 玻 璃 可 见 光
透 过 率 高 , 但 是 价 格 相 对 也 高 ;TCO 玻 璃 则 是 薄 膜 太 阳 能 电 池
不 可 或 缺 的 重 要 组 成 部 分 。 目 前 ,AR 玻 璃 和 TCO 玻 璃 的 市 场 份
额 相 对 较 低 ( 见 下 图 ): 二 者 的 销 售 收 入 占 国 内 整 体 市 场 销
售 收 入 的 1/3, 而 二 者 的 产 值 仅 占 国 内 光 伏 玻 璃 整 体 市 场 产 值
的 1/4。
28%
6%
2%
24%
产 出
销 售 收 入
73%
超 白 玻 璃
AR 玻 璃
TCO 玻 璃
66%
来 源 : 北 京 鸿 美 经 济 信 息 咨 询 有 限 公 司 ( 该 表 中 的 数 据 只 考 虑 各
类 产 品 在 中 国 市 场 的 销 售 收 入 占 比 和 产 出 占 比 , 不 包 括 出 口 。 出
口 收 入 仅 占 总 体 市 场 收 入 的 22%)
24 www.solar-international.net I 2013 年 第 III 期

技 术 I 光 伏 玻 璃
由 下 图 可 知 , 无 论 从 产 值 还 是 销 售 收 入 的 角 度 而 言 , 超 白 玻 璃 都
占 据 了 国 内 光 伏 玻 璃 市 场 的 主 要 份 额 。 虽 然 AR 玻 璃 的 收 入 也 已 经
占 到 国 内 整 体 市 场 收 入 的 28%, 但 是 由 于 下 游 产 品 的 价 格 持 续 下
调 ,AR 玻 璃 市 场 的 发 展 前 景 并 不 乐 观 。 因 为 TCO 玻 璃 是 薄 膜 光 伏 电
池 组 件 的 关 键 部 件 , 其 在 2012 年 的 增 长 速 度 远 超 AR 玻 璃 市 场 和 超
白 玻 璃 市 场 , 但 其 在 光 伏 组 件 中 的 应 用 比 例 仍 然 较 小 。
高 。 由 于 TCO 玻 璃 主 要 应 用 于 薄 膜 太 阳 能 电 池 的 生 产 制 造 , 其 发
展 主 要 与 薄 膜 太 阳 能 电 池 的 发 展 息 息 相 关 , 与 超 白 玻 璃 并 无 直 接
竞 争 关 系 。 同 时 , 各 类 光 伏 玻 璃 不 同 的 增 长 率 , 不 同 的 产 能 利 用
率 , 以 及 光 伏 产 业 链 上 下 游 整 体 的 价 格 下 降 趋 势 , 都 表 明 了 AR 玻
璃 和 TCO 玻 璃 市 场 虽 然 长 期 发 展 可 期 , 但 短 期 内 的 增 长 速 度 会 低
于 预 期 。
在 GCiS 的 调 查 中 发 现 , 受 访 者 ( 光 伏 玻 璃 厂 商 ) 对 于 光 伏 玻 璃 市
场 未 来 的 发 展 趋 势 有 着 不 同 的 判 断 : 1/4 的 受 访 者 认 为 AR 玻 璃 和
TCO 玻 璃 的 市 场 前 景 非 常 广 阔 , 市 场 占 有 率 将 有 所 提 升 ;1/4 的 受
访 者 认 为 超 白 玻 璃 将 进 一 步 扩 大 市 场 占 有 率 ( 剩 下 的 1/2 受 访 者
中 , 部 分 认 为 光 伏 产 业 链 的 纵 向 整 合 将 逐 步 展 开 , 部 分 认 为 国 家
将 出 台 利 好 政 策 , 刺 激 产 业 发 展 )。 由 于 三 类 玻 璃 的 市 场 占 有 率
不 会 同 时 提 升 , 那 么 哪 一 种 趋 势 才 是 正 确 的 呢 ?
光 伏 玻 璃 市 场 趋 势 的 深 入 分 析
笔 者 认 为 , 根 据 当 前 市 场 情 况 , 超 白 玻 璃 仍 会 占 据 光 伏 玻 璃 市 场
的 主 导 地 位 , 并 且 在 短 期 内 的 增 长 率 会 比 AR 玻 璃 市 场 的 增 长 率
首 先 从 增 长 率 的 角 度 考 虑 光 伏 玻 璃 市 场 的 发 展 趋 势 。 在 2012
年 ,TCO 玻 璃 市 场 的 年 增 长 率 为 9%, 高 于 超 白 玻 璃 市 场 和 AR 玻 璃
市 场 。 但 是 因 为 其 本 身 的 市 场 占 有 率 不 高 , 所 以 对 比 与 超 白 玻
璃 ,TCO 玻 璃 的 市 场 份 额 增 加 的 绝 对 值 并 不 高 。 由 下 图 可 知 , 超
白 玻 璃 不 仅 本 身 的 市 场 份 额 比 AR 玻 璃 高 , 其 在 2012 年 的 增 长 率 也
高 于 AR 玻 璃 。 与 2 年 前 相 比 , 超 白 玻 璃 的 市 场 占 有 率 有 所 提 升 ,
也 就 是 说 ,AR 玻 璃 和 TCO 玻 璃 二 者 的 市 场 占 有 率 与 2010 年 相 比 有
所 下 降 。 这 和 大 多 数 厂 家 所 期 待 的 相 反 : 光 伏 玻 璃 市 场 从 技 术 要
求 较 高 的 AR 玻 璃 和 TCO 玻 璃 逐 渐 转 移 到 了 技 术 要 求 相 对 较 低 的 超
白 玻 璃 。
表 : 各 类 产 品 非 加 权 增 长 率 及 加 权 增 长 率
各 类 产 品 名 义 非
加 权 增 长 率
9%
增 长 率
各 类 产 品 名 义 加 权 增 长 率
( 收 入 加 权 )
4%
2%
TCO 玻 璃 超 白 玻 璃 AR 玻 璃
0%
50%
100%
来 源 : 北 京 鸿 美 经 济 信 息 咨 询 有 限 公 司
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技 术 I 光 伏 玻 璃
表 : 光 伏 玻 璃 市 场 的 价 格 趋 势
价 格 上 升 幅 度

技 术 I 光 伏 玻 璃
中 国 光 伏 玻 璃 市 场 未 来 趋 势
在 未 来 几 年 内 , 超 白 玻 璃 仍 将 占 据 光 伏 玻 璃 市 场 的 主 导 地 位 。 超
白 玻 璃 不 仅 价 格 低 于 AR 玻 璃 和 TOC 玻 璃 , 而 且 能 很 好 的 满 足 用 户 需
求 。 同 时 , 光 伏 市 场 的 产 能 过 剩 和 商 品 化 发 展 趋 势 也 使 得 超 白 玻
璃 的 市 场 主 导 地 位 更 加 稳 固 。 只 有 在 光 伏 市 场 整 体 状 况 好 转 , 供
需 平 衡 的 情 况 下 , 光 伏 玻 璃 市 场 的 需 求 方 向 才 会 从 超 白 玻 璃 转 移
到 AR 玻 璃 。
现 在 , 国 际 市 场 对 于 中 国 太 阳 能 电 池 需 求 下 降 , 光 伏 产 品 厂 商 需
要 为 此 买 单 ; 中 国 政 府 在 太 阳 能 电 池 制 造 巨 头 尚 德 电 力 破 产 的 时
候 , 并 没 有 进 行 干 预 。 许 多 光 伏 产 品 厂 商 都 将 面 临 残 酷 的 优 胜 劣
汰 。 只 有 少 数 企 业 将 逐 渐 强 大 , 打 出 名 声 , 从 而 具 备 更 大 的 市 场
影 响 力 。 而 这 种 市 场 影 响 力 是 由 于 产 品 差 异 和 价 格 优 势 带 来 的 。
只 有 经 历 这 一 转 型 期 ,AR 玻 璃 的 市 场 应 用 范 围 才 会 逐 步 扩 大 。 但
是 , 这 需 要 较 长 的 时 间 。
的 影 响 , 传 统 硅 电 池 仍 具 有 较 大 的 竞 争 力 。 而 且 , 现 有 的 TCO 玻
璃 市 场 规 模 很 小 , 只 有 几 亿 人 民 币 。 随 着 薄 膜 太 阳 能 电 池 生 产
成 本 的 降 低 , 其 在 建 筑 物 顶 部 以 及 光 线 缺 乏 的 地 方 会 得 到 更 多
的 应 用 , 年 增 长 率 将 会 达 到 10% 以 上 。
光 伏 玻 璃 市 场 的 发 展 与 太 阳 能 电 池 市 场 的 发 展 有 着 紧 密 联 系 。
光 伏 产 品 价 格 战 一 触 即 发 , 使 得 价 格 较 低 的 超 白 玻 璃 仍 将 占 据
光 伏 玻 璃 市 场 的 主 导 地 位 。 但 是 随 着 整 体 市 场 的 供 需 平 衡 , 厂
商 会 逐 渐 使 用 除 了 超 白 玻 璃 以 外 的 其 他 光 伏 玻 璃 , 包 括 更 具 透
光 率 的 AR 玻 璃 。 在 未 来 几 年 , 超 白 玻 璃 仍 将 是 太 阳 能 制 造 厂 商
的 首 选 。 而 AR 玻 璃 和 TCO 玻 璃 只 有 在 中 国 光 伏 市 场 度 过 这 场 寒 冬
之 后 , 才 会 得 以 快 速 发 展 。
TCO 玻 璃 市 场 的 发 展 依 赖 于 薄 膜 太 阳 能 电 池 的 发 展 。 虽 然 薄 膜 太
阳 能 电 池 能 源 及 原 材 料 消 耗 量 小 , 但 是 受 传 统 硅 电 池 价 格 下 降
北 京 鸿 美 经 济 信 息 咨 询 有 限 公 司 创 建 于 1997 年 , 是 一 家 国 际 性 的 市 场 研 究 及 专 业 企 业 咨 询 公 司 , 主 要 从 事
B2B 市 场 研 究 和 相 关 咨 询 , 服 务 于 国 内 外 知 名 企 业 。 北 京 鸿 美 经 济 信 息 咨 询 有 限 公 司 重 点 关 注 的 行 业 有 : 能 源 行 业 ,
工 业 行 业 , 化 工 行 业 以 及 工 程 行 业 等 。
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