2019 SNEC|阿特斯邢国强：必须把组件和系统结合起来才能得到最佳效率

　　6月3日，SNEC第十三届(2019)国际太阳能光伏与【智慧能源(600869)、股吧】(上海)论坛在上海开幕。在6月4日的光伏前沿技术主题论坛上，来自新南威尔士大学的Martin GREEN作了精彩演讲。

以下为发言实录：

　　我叫Martin GREEN，来自于澳大利亚悉尼新南威尔士大学。在江苏我是江苏日托光伏科技股份有限公司首席科学家，这家公司生产的是GW水平的产品。今天我不讲这家公司，我明天会讲，现在主要讲硅串联电池。

　　我们讲的概念，这是PERC的标准样子。我们会在上面先放一层薄层硅，两层是不是会更好？这边有隔带，硅就能够把光子转化成电能。额外的工序就是成本上升，我们这边用的玻璃少，效率提升，虽然说我们的结构变得更加复杂，但是还是能节省成本的。

　　这张片子展示了来的益处，我们把这个连接起来，这都是串联的电池，它的效率还是有上限的。这边一层硅电池是29%，加上其他的金属可以高到33%，就是红色条所展示的。这是两个硅板电池，它的功率，然后又上升，已经有两个电池结合。然后三个电池，它的效率会上升。硅可以做地材，上面再叠加，效率会提升。我们在实验室PERC效率是25%，有的公司生产24%的效率，24%是标准效率。用了两层电池，这时候的效率是41%，所以说做模块效率达到40%，毫无疑问我们多层有益，使用硅电池，我们都知道现在生产商都有标准，硅电池下面再加一层电池，然后说这是一个很好的产品，有的时候他们没有研究，说这个生产线是不是要求更高。我们现在到PERC这么成功，是因为生产商能够马上转换生产PERC，只是加一些设备，把老的工序升级一下就能生产PERC。我们再这个行业现在是什么样子？我们未来的趋势是什么？当然不断的应用。也就是为什么我相未来是串联电池，我们后面还会讲。

　　实验室内做的工作，有的实验室获得的结果非常好，有的时候是多层，这是【太阳能(000591)、股吧】电池效率表，每6个月就会更新这个表。有的是多层结合，有的是33%的效率，有的是36%，是两层电池和硅电池结合。这是35号，这个上去很漂亮，他们要把这些钙和砷等结合，效率是33%，使用不同的金属可以提高水平。

　　当然了，它也有不好的方面，35号本身做起来成本更高，而且需要晶体结构才能达到非常好的水平。另外一也会变得重要，行业还是关注于TW水平，要一这些要素用的，比如说伽(音)，本身是很稀有的金属，一年只有几百吨生产，砷本身是有毒的。

　　另外一钙磷矿，这个是早期的串联电池，是最早在斯坦福研究的，现在使用了这个技术，现在有28%的效率。这是去年得出的数据，当然能够应对35号的，这个硅进行浇铸的时候，本身成本更低，所以说现在斯坦福这边喜欢这个。28%的效率还是不错的，很快我们会发现这个慢慢提升到30%。而成本也不会和35那样高，钙磷金属就是这部电池的完整性，在取得进展，要达到稳定性还要进一步的研究。

　　另外一个方面是铅的含量，铅的含量没有办法合规，它是有毒的。需要找到一些相关的替代，尤其在欧洲，法规对于铅的使用是非常严格。所以在技术的方面，可能会有不利的境况，所以选择这个钙钛矿并不是非常完美的解决方案。

　　现在我们就需要，一方面想要高的效率，硅是我们一直在使用的金属元素。我们想如果是最理想的情况下，什么样的材料和金属元素我们是可以使用，用在我们的叠层电池里面呢？这个用不同的颜色做了标注，在这个标注里面给大家展示的是，我们蓝色是比较稀缺的元素，在GW级的行业，蓝色的金属元素供应量是没有办法满足行业化的使用。尤其到了TW级，就很难使用这样的元素，因为它的工艺是不够的。

　　这个是我们说到在十年内达到TW级，就没有办法依靠蓝色的部分。还有我们的红色这一块，是RoHS里面里面限制使用的有害物质，这是没有办法使用的，尤其是在环保的角度来讲，在欧盟或者说其他的地区，有害的物质是限制使用的。如果说在欧盟的化合里面使用，是需要有特殊的程序和流程。包括要达到世界上饮用水的级别，比如对于在饮用水中我们也可以到，如果是很低的浓度下，不会给我们的健康带来危害，这是黄色部分。绿色这部分现在是可以选择的一些金属元素，可用的金属元素。

　　这张图上也给大家讲一下效率方面，可以到我们刚刚说到的不同的元素和材料可用。这里有7项技术，它的效率是达到了20%以上，7项技术中有6项技术是达到20%以上的效率。在最上面，紫色这条线可以到是有100%的ERE的，还有B壳的冷铸钢粒和人工硅，所以在7项中有20%达到效率。接下来我们还要继续提升效率，有更多的研究，所有的这些并不是说，包括我们说到的钙钛矿，其实也是在过去的一些年发展是非常快的，但是也有它的一些劣势需要克服。这7个技术中6个以上是超过20%效率，也就是B壳的冷铸钢粒或者是人工硅，我觉得这些也就是，包括人工硅的使用。

　　对于钙钛矿也是比较独特的技术路线，也要依赖于钙钛矿本身的属性和性能，才能确保它高效率。尤其是铅的使用，一定是要去解决这个问题，这样钙钛矿才会有更好的发展。包括半导体中的使用，在半导体中有4个建和，在半导体中把我们的金属和非金属进行建和，非金属差不多是4个阳离子，通过这样的结合，不只说是简单的物理属性考量，不是简单把它结合起来得到更好的导电性，同时也要考虑到金属的以及非金属的元素，还有在半导体等这些方面的考量，这些是更加多的，或者更加复杂的概念。

　　再回到刚刚说到的B壳的冷铸钢粒，或者人工硅片，就像这张图所展现的，我们可以有6个金属元素来进行复合结构的形成。2-3个的电子结合，在背后是我们刚刚说到的，可以选的金属元素，其实在1920年代的时候，就有一些章是关于可能的组合或者是化合物的报道。当然，也要考虑到组件层面的效率和性能，比如说铜，以及锌、铟、锡金属中做搭配平衡，包括锌和铟，我们知道它的工艺也是非常有限，而且也是必须达到饮用水这样高的标准。我们有集团1、集团2、3、4、5、6，进行混合物的结合，才可以实现商业化的复合物。

　　对于我们在资源的可用量，以及环保方面，都是要做很好的平衡。这位博士也是在会上，这是我们的的一个技术，有了这样的技术，要实现20%并不是很容易，也是花很长时间在上面。我还记得当时CZTS这块，我们比较成熟的技术了，当时也是要达到高效率的过程，也是花了很多的精力在里面。或许我们能够找到很好的方式达到高效率，但是现在还在持续的研究过程中。

　　这个是一个论，他也是这个领域的专家，这个关于我们的金属元素用在半导体中，58个这样的半导体，包括结构中会有不同的，一个是黄色的这些，比如说是碲化镉，还有加磷，加砷，就是这样的配比，或者这样的结构。

　　我们也可以从这上面到，有90个化合物，都是在这张图中显示出来。对于这部分并不是每个都表现得非常好，未来还会有更多的化合物出现。这是CZTS，也就是铜锌锡硫，所有的这些都是49个半导体中列出的，我们相，对于这些化合物还会有更多的出现。我们希望通过模拟做这样的验证，另外我们必须要Group1开始，一直到Group7，这样把它结合起来。这样的话我们就通过这样的组合，可以得到好的半导体。不一定要从Group0开始，你可以从Group1开始，这样就可以找到一些以前没有发现的组合。在这样的化合物中，就像前面说到的，这些材料其实很多都是很具有前景力的，尤其是用在我们的硅叠层电池里面。这个也是我们做了很多的模拟，包括NZTS，也就是CZTS的属性也是比较类似的。

　　这个是我们Group1所有的元素，这些元素是很多之前没有做过深入的研究。这个也包括有其他研究人员的研究在里面，有硫阻化物、磷阻化物，这个又回到我前面提到的问题，在未来，这个上去很像薄膜的电池，我们在双节的PERC之后，会是怎样的？可以不断演变，在顶层的电池上面，我们也是需要做一些演进。

　　如果说要有额外40%的提升，可能会有额外的成本。20%的效率，这是则上我们可以实现的。但第二层的第二个电池，你到只是半片，效率只是一半。我们可以到叠层的电池可以带来这样的效果，下面这样的电池片它仍然是占到了三分之二，还有在下面是硅基的电池片，对整体的供性是8%，然后有38%的交叉效率。

　　从中间提升其水平，这个占了40%，整个过程不会变，只是沉淀技术。这个技术从硅基，来是加了一层，现在变成两层。如果是四层的话，底层占5%，所以说硅的贡献变得越来越低，重要性越来越低。到了四层，上面的几层，要进行验证，确保其能够在现场应用。如果做的好，的确能获得认证，到了那个等级的话，可能整个行业就会用四层，这样四层串联，提升其效率40%。

　　总结，在未来硅仍然是占主导，PERC将会进行更多的改性。比如说通过生产技术的改进，提升至25%，到底是单晶硅还是多晶硅，还是铸造单晶硅，N型还是P型，P型主导还是N型主导？单晶电池串联像是一个好的选择，硅基之上将会有什么样的材料，我们还要去，我们到这些新材料，我们将会不断出现，比如说硫阻的这些化合物将会不断应用，这要未来十年、二十年，我们到了这样一个串联技术与商业化。比如说3电池、2电池进行串联，甚至因为是薄膜技术，四块电池串联也可以。谢谢大家的聆听！