光電轉(zhuǎn)換效率是評價光伏技術(shù)潛力的核心指標(biāo)。目前，傳統(tǒng)晶硅電池的光電轉(zhuǎn)換效率已接近29.4%的理論極限，而晶硅—鈣鈦礦疊層電池的理論效率極限可達43%。晶硅太陽能電池能夠吸收可見光的一部分光譜，而鈣鈦礦太陽能電池則能夠吸收可見光和近紅外光譜。兩種電池層疊在一起，能夠更充分地利用太陽光譜的各個波段，實現(xiàn)光譜互補。美能分光光度計是一款用于測量ITO、非晶硅、微晶硅等薄膜材料的透過率、反射率以及吸光度的檢測儀器，波長范圍為190～2800 nm，搭配全新控制、數(shù)據(jù)處理軟件為太陽能電池效率分析提供了有力支持。

高校太陽能電池技術(shù)發(fā)展進程

太陽能電池技術(shù)自誕生以來已經(jīng)發(fā)展了近兩個世紀(jì)，作為一種高效、環(huán)保、可再生的能源，在未來能源領(lǐng)域的發(fā)展趨勢也變得越來越重要。

從太陽能電池的發(fā)展歷史來看，業(yè)界通常將太陽能電池分為以下三類：

第一代：晶體硅電池（單晶硅和多晶硅電池）

目前該類電池的技術(shù)成熟度和商業(yè)化水平位居所有太陽能電池之首。晶硅電池本身也經(jīng)歷了多次迭代，從最早的鋁背場電池到后來的PERC電池，再到TOPCon、HJT、XBC電池，迅速占領(lǐng)市場，成為市場當(dāng)之無愧的主流，如今已接近理論效率天花板。目前晶體硅電池的最高轉(zhuǎn)換效率記錄為26.8%，其理論效率極限可達29.4%。如何進一步突破這一理論極限？未來的發(fā)展路線是設(shè)計晶體硅電池和鈣鈦礦電池的堆疊路線。這種堆疊電池預(yù)計將超過43%的理論轉(zhuǎn)換效率。

第二代：太陽能薄膜電池（非晶硅Si 、銅銦鎵硒CIGS、碲化鎘CdTe）

太陽能薄膜電池基于能夠節(jié)省原材料并取得更好的經(jīng)濟效果。該類電池的理論效率值可以達到更高的水平，并且重量輕，應(yīng)用領(lǐng)域更加靈活。但是因為設(shè)備國產(chǎn)化程度低、材料儲備有限、大面積效率低、膜層透光率低等問題，該電池目前難以實現(xiàn)大規(guī)模批量生產(chǎn)，市場份額遠小于晶硅電池。

第三代：新型太陽能電池（鈣鈦礦太陽能電池PSC、染料敏化太陽能電池DSSC、有機太陽能電池OSC、量子點太陽能電池）

該類電池具有原料豐富的優(yōu)點材料儲備豐富，成本低，工藝簡單，制備靈活。產(chǎn)業(yè)化發(fā)展?jié)摿薮螅鸩阶呦蛞?guī)模化生產(chǎn)。

鈣鈦礦太陽能電池于2009年首次生產(chǎn)，其最初的光電轉(zhuǎn)換效率僅為3.8%。隨著材料、結(jié)構(gòu)、工藝等的不斷優(yōu)化，效率記錄在3年左右提高到10%以上，6年左右達到20%以上。2023年7月，單結(jié)鈣鈦礦太陽能電池的認(rèn)證效率記錄提升至26.1%，逼近今年創(chuàng)下的晶硅電池26.81%的效率記錄。

鈣鈦礦太陽能電池

鈣鈦礦太陽能電池是采用鈣鈦礦型有機金屬鹵化物半導(dǎo)體作為吸光材料的太陽能電池。其相對于晶體硅和其他薄膜電池具有顯著的優(yōu)勢，首先，它更加高效。鈣鈦礦是一種具有高缺陷容限和低熱復(fù)合效率損失的合成材料。因此，它具有高載流子壽命和高理論效率。可以根據(jù)不同的公式調(diào)整帶隙，可以提高光譜利用率，實現(xiàn)更高的光伏轉(zhuǎn)換效率。

現(xiàn)有鈣鈦礦技術(shù)路線主要有3條，即剛性單結(jié)電池居多，未來主要走電站、BIPV路線；柔性電池，走消費電子、室內(nèi)光伏、柔性可穿戴設(shè)備路線，占少數(shù)；疊層電池，主要是晶硅玩家入局，與晶硅電池結(jié)合，實現(xiàn)更高的轉(zhuǎn)換效率，工藝難度大。

晶硅-鈣鈦礦疊層太陽能電池

晶硅-鈣鈦礦疊層電池是一種將晶體硅太陽能電池與鈣鈦礦太陽能電池疊加在一起的結(jié)構(gòu)，通過優(yōu)勢互補和協(xié)同作用，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)換效率的提升。一方面，晶硅太陽能電池能夠吸收可見光的一部分光譜，而鈣鈦礦太陽能電池則能夠吸收可見光和近紅外光譜。兩種電池層疊在一起，能夠更充分地利用太陽光譜的各個波段，實現(xiàn)光譜互補。另一方面，晶硅太陽能電池具有較高的電子收集效率，鈣鈦礦電池具有較高的光電轉(zhuǎn)換效率。兩種電池層疊在一起，可以充分利用光的吸收和電子的傳輸，實現(xiàn)效應(yīng)互補，從而提高整體性能。

兩端鈣鈦礦-鈣鈦礦、鈣鈦礦-晶硅、鈣鈦礦-銅銦鎵硒電池電池結(jié)構(gòu)對比

美能分光光度計UVN2800

美能分光光度計支持測定從紫外區(qū)到近紅外區(qū)的廣范圍波長區(qū)域的太陽光透過率，為太陽電池的效率分析提供了有力支持。設(shè)備采用獨特的雙光束光學(xué)設(shè)計，可以完美地校正不同樣品基質(zhì)的吸光度變化，從而可穩(wěn)定地進行樣品的測定，具有測試范圍廣、精度高以及穩(wěn)定性好的優(yōu)點。

• 采用雙光源雙檢測器設(shè)計，波長范圍190-2800nm

• 雙光柵光學(xué)結(jié)構(gòu)、有效降低雜散光

積分球直徑可達100mm，長期使用不發(fā)黃變性、光學(xué)性能穩(wěn)定

UVN2800分光光度計操作演示視頻

光伏行業(yè)是一個以成本為導(dǎo)向的行業(yè)，降本增效是發(fā)展核心，而持續(xù)提升光伏電池的轉(zhuǎn)換效率是降低整個光伏發(fā)電成本的有效舉措。美能光伏將持續(xù)為客戶提供各種太陽能電池工藝制程控制檢測解決方案，引領(lǐng)太陽能電池組件的測試技術(shù)，降低制造成本并支持中國光伏產(chǎn)業(yè)參與國際競爭！