太阳能电池|日本公司将硅太阳能电池转换效率记录提高至26.3%，逐渐逼近理论极限

日本大阪的数值和材料制造商Kaneka公司研究出首个硅太阳能电池的光转换效率突破26.3%，比之前日本松下创造的记录提高了0.7%。在太阳能电池领域，这样的改进越来越不易。

理论极限

硅太阳能电池的理论最高转换效率仅为29%，因为在入射光的能源中，20%至30%为透射损失，约30%为量子损失，约10%为载流子复合、表面反射损失及串联电阻损失等。

主要技术

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Kaneka公司是日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）一项目的成员单位。在生产新的180.43平方厘米单晶硅原型电池时，Kaneka对NEDO推广的几项技术进一步开发和完善。

• 主要是Kaneka的专有异质结技术，该技术减少了太阳能电池中的载流子复合或电阻损耗。

• 此外，该公司还提升了太阳能电池的叉指电极的能量收集效率。更重要的是，Kaneka公司将电池的电极栅从前面的光接收区移到了背面，从而增加入射进电池的太阳光，更有效的收集光子。

该NEDO项目的另一个成员——松下公司，也将该异质结技术应用到自己的器件中，取名为带叉指背面接触的异质结（HJ-IBC）。2014年，松下公司的147.3平方厘米的太阳能电池上能量转换效率创造25.6%的记录。

团队成员称：“有许多类型的材料、制造工艺和结构可以选择，我们通过开发薄膜硅、异质结技术、化学气相淀积（CVD）技术、光管理和电极接触技术实现了26.3%的转换效率。”

Kaneka公司从20世纪80年代开始开发薄膜硅太阳能电池技术，从2009年开始研发异质结太阳能电池。研究人员指出，制造太阳能电池的关键工艺步骤是工业应用的等离子体增强型化学气相淀积。

遭遇的挑战

Kaneka公司制造太阳能电池原型时遇到的最大挑战是如何平衡电池寿命和光学特性，同时要降低电池内部电阻。在一个电池内高度平衡这三点是非常困难的。比如，如果原型电池的寿命相对于光学特性和内部电阻来说更差，理论上电池的转换效率可能下降到20%。

研究人员称：“我们通过设计前端架构实现优异的光学特性和寿命特性，同时保证后端架构实现较低电阻和长寿命。这样，我们克服了这一挑战。”

未来目标

未来，Kaneka公司希望进一步提高电池的主要性能，最终将转换效率接近理论极限。

研究团队表示，尽管该研究打破了硅太阳能电池的光转换效率纪录，但将单个电池组装成商业上可行的太阳能电池板还需要进一步的工作，希望到2020年太阳能电池的平均成本降低到14日元（0.12美元）每千瓦时，到2030年降低到7日元。（平均成本是太阳能电池组生命周期内建造和运行的总成本除以生命周期内的总能量输出。）