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光伏叠层技术大比拼,谁是钙钛矿最佳搭档?

钙钛矿叠层的技术方向主要分为两类:钙钛矿/晶硅叠层电池、钙钛矿多层叠层电池。简单来说,前者是指将钙钛矿电池串联在晶硅电池表面,后者是指将钙钛矿电池串联在钙钛矿电池表面。钙钛矿/晶硅串联太阳电池结合了晶硅、薄膜电池的优点,通过组合的优势,拓宽了吸收光谱,获得更高的光电转化效率。

对于钙钛矿/晶硅叠层电池,钙钛矿可以与TOPCon、HJT等晶硅电池组成叠层电池。目前绝大多数的叠层电池转化效率世界纪录都是基于钙钛矿/TOPCon或钙钛矿/HJT,而很少有叠层BC电池。那是为什么?

钙钛矿/晶硅叠层电池有多种配置方式,常见的配置方法有二端叠层(2T)与四端叠层(4T)。从工艺难度来看,最容易实现的是机械堆叠的四端叠层电池。四端叠层电池的两个子电池独立制作,并且它们仅在光学上存在联系,电路相互独立,可以理解为钙钛矿和晶硅电池只是物理的堆叠,实质还是各干各的,各自独立输出,所以四端叠层电池会有两个正极,两个负极。这样的电池与现在的组件、BOS、电站设计不匹配。简单而言,这种叠层电池容易做,但很难应用。

两端叠层电池是在晶硅电池上直接沉积钙钛矿电池制成,通过中间复合层或隧穿结将两个子电池串联连接。与机械堆叠的四端电池相比,这种电极大大简化。这种制备是行业研究的方向和重点,因为只有这种结构是真正的输出一个正极和一个负极的叠层电池,电池应用特性和现在晶硅电池一样,与下游和产业链高度兼容,是各家叠层电池研发的方向,但这种结构只有TOPCon和HJT可以制备,即正负极分别在电池正面和背面的电池,而BC无法用,因为其正负极都在背面。

还有一种三端叠层结构,这是专门用于BC电池与钙钛矿相结合制造的三端结构叠层电池,但它会产生三个电极,依旧存在电站应用和下游产业链不匹配问题。

从底层逻辑来讲,效率从来就不是光伏追求的唯一指标。从电站投资收益的角度来看,影响电站收益的直接因素是光伏组件的单瓦发电量和单瓦成本,无论是效率、面积还是寿命都要通过单瓦发电量和单瓦成本来体现。所以,目前而言,就下一代技术和工艺可行性,TOPCon与钙钛矿的二端叠层电池,更适合,能同时推动“增效”和“降本”来实现光伏组件的单瓦成本的降低。

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作者: 开钫

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