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德国的科学家根据成本和效率评估了多种硅电池概念

来源： 2020-12-14 17:23:59

在过去的一年中，大量研究集中在大型工艺上，以将钙钛矿薄膜取得的令人瞩目的成就带入大规模生产。尽管在看到该技术占据重要市场份额之前我们还需要等待多长时间仍存在很多分歧，但人们普遍认为钙钛矿将在光伏的未来中扮演重要角色。

而且，该技术的首次商业迭代几乎肯定会以串联电池的形式出现，而更传统的硅技术则位于其下方。尽管许多研究团体继续致力于解决钙钛矿材料的问题，但德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所(ISE)决定研究下方的硅电池，评估各种电池类型与钙钛矿的兼容性。顶层电池，旨在确定以较低的制造和部署成本获得更高太阳能产量的途径。

这项研究在《最佳硅底电池的竞赛：钙钛矿-硅串联太阳能电池的效率和成本评估》一书中进行了描述，该研究发表在《光伏技术》上，涉及四种硅电池类型，包括PERC，TOPCon和异质结设计，以及两个不同的策略来耦合两个单元。它还评估平面和纹理化硅表面，以及单面和双面电池设计。

争底

使用经过实验验证的光线跟踪模拟模型对每种方法进行了评估，从而得出了计算出的效率潜力。然后，使用基于现有硅生产的模型计算制造成本，并根据南欧的固定倾斜装置计算LCOE。

在每种情况下，串联电池均表现出改善的LCOE，所研究的硅电池类型之间的差异均落在模型的不确定性参数之内。研究人员指出：“…与传统的PERC住宅和公用事业设施相比，所有串联概念都有可能产生显着更低的LCOE，这有望将LCOE降低约11%。”“……据我们所知，就工业应用而言，最佳硅底部电池的“竞争”仍对所有研究的底部电池技术开放。”

这听起来还没有定论。但是，该小组继续指出，迄今为止，为了寻求最大可能的效率，串联电池上的大多数工作都依赖于异质结电池作为硅元素。包括PERC和TOPCon在内的更成熟的技术也可以被成本有效地使用，因为串联电池肯定会吸引那些已经使用这些技术进行大规模生产并用尽其他途径提高效率的人。

还应该注意的是，成本模型假设模块的使用寿命为30年，而钙钛矿技术并未提供此模型。该论文指出：“…重要的是要强调钙钛矿-硅串联模块的当前LCOE潜力取决于串联配置的使用寿命，降解率和融资条件(即可融资性)是否与参考PERC模块相当。” 。

为了解决这个问题，该小组计算了LCOE的“收支平衡”点，并指出，假设项目寿命为30年，则串联模块必须至少运行21年才能具有比当前PERC技术更低的LCOE。并且，对于效率几乎没有疑问，确保这种长期性能和质量应该是新研究的方向。Fraunhofer ISE研究人员总结道：“应将注意力集中在技术可行性，升级和生产环境，以及高模块寿命和现场性能上。”“对于Pero-Si串联技术来说，克服这些基本前提条件对于与传统的PERC独立设备和其他竞争技术(如全钙钛矿型坦丹姆斯)相比，实际上实现更低的LCOE至关重要。”