光伏研發(fā)誤區(qū)：電池研發(fā)不從組件角度思考問(wèn)題

:前言：筆者從業(yè)十?dāng)?shù)年，自己做過(guò)不下十個(gè)方向的研究，器件類型涉及到晶體硅片和若干種薄膜光伏器件，方向涉及到光、電、可靠性等方方面面，有成功的有失敗的；又審過(guò)將近五十篇學(xué)術(shù)期刊和各類項(xiàng)目課題，有靠譜的有不靠譜的。這里拋磚引玉，對(duì)光伏研發(fā)的常見(jiàn)誤區(qū)提出一些淺見(jiàn)，希望對(duì)讀者有些幫助，萬(wàn)一遇到了坑，可繞道前行。

（來(lái)源：微信公眾號(hào)“PV兔子” ID：PV-tools）

首當(dāng)其沖，極其常見(jiàn)的誤區(qū)是太陽(yáng)能電池的研發(fā)不從組件的角度思考問(wèn)題。太陽(yáng)能電池，作為光伏系統(tǒng)中最核心的發(fā)電單元，技術(shù)含量最高，科學(xué)上最為基礎(chǔ)，自然而然被大多數(shù)研究人員當(dāng)做研究起始點(diǎn)。這本無(wú)可厚非，但是對(duì)于C端來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)能電池本身頂多只是一“原材料”，只有互連、封裝、接線后形成組件，才有哪怕最基本的實(shí)用性。對(duì)于光伏系統(tǒng)而言，組件才是最小的功能單元，太陽(yáng)能電池并不是。

如果眼光僅限于太陽(yáng)能電池的最優(yōu)解，一定會(huì)出問(wèn)題。舉不勝舉的所謂革命創(chuàng)新可以讓電池效率高到難以置信，但是一旦轉(zhuǎn)換到組件的發(fā)電功率、每瓦發(fā)電能力和系統(tǒng)的度電成本LCOE這些真正關(guān)乎$$$$的指標(biāo)，可能立馬縮水到令人發(fā)指。

比如電池的減反結(jié)構(gòu)。誰(shuí)都知道對(duì)電池最理想的減反，就是讓上面的減反膜實(shí)現(xiàn)從光伏材料本身的折射率到真空1的漸變gradient index。玩法分兩大類，一是氮化硅氧化硅氟化鎂氧化鈦折射率從高到低網(wǎng)上堆；二是同一材料加一點(diǎn)微米孔介孔納米孔結(jié)構(gòu)。然而大家有沒(méi)有考慮過(guò)封裝膠膜和玻璃的感受？有多少減反、效率的表征，是往上面加上index matching和玻璃蓋板的？辛辛苦苦把折射率從3.4一路降到1，一測(cè)吸光效果，牛X的要命；沒(méi)高興多久，再加上折射率1.5的EVA和玻璃，馬上現(xiàn)出原形。辛不辛苦，累不累？

(Optimization of broadband omnidirectional antireflection coatings for solar cells)

這里當(dāng)然也點(diǎn)名結(jié)合微米大結(jié)構(gòu)+納米小結(jié)構(gòu)的黑硅技術(shù)。表面復(fù)合的增加就不用說(shuō)了，蓋上EVA和玻璃以后光學(xué)上還有多少增益？CTM能到多少？大入射角情況下的陷光還剩幾許？需要好好做做模擬算算賬，大致確定有收益了再下手不遲。

比如下轉(zhuǎn)換、雙光子激發(fā)之流，原理大致都是一雞多吃：一個(gè)光子進(jìn)去，N個(gè)光子出來(lái)，或者N個(gè)電子空穴對(duì)出來(lái)。號(hào)稱突破Shockley-Queisser極限毫無(wú)鴨梨。可惜了，依然有一個(gè)叫做玻璃（硅膠、亞克力也可以，無(wú)所謂了）的流氓橫跨在你們的面前。玻璃一擋，300納米（保守一點(diǎn)250也行）以上的光絲毫不透，落到太陽(yáng)能電池材料上的高頻短波光子顆粒無(wú)收，無(wú)論下轉(zhuǎn)換雙光子有多么奇技淫巧，恐巧婦難為無(wú)米炊！

(solmat.2017.02.016)

各種改造發(fā)射極，把藍(lán)光量子效率做到接近100%的騷操作，也基本與上面的情形有同樣的下場(chǎng)。君不見(jiàn)CTM有多慘。特別是那些犧牲紅光換藍(lán)光的操作，很可能收益為負(fù)。

有識(shí)之士會(huì)把減反結(jié)構(gòu)、下轉(zhuǎn)換做到玻璃里面，或者增強(qiáng)玻璃的UV透光率，這些都是正確的方向，但是目前看不出多少可靠性尚佳、成本可控的方案。況且，UV導(dǎo)致的電池片衰減，也必然讓人頭疼。LID，LeTID，PID已經(jīng)夠讓人頭疼了，再來(lái)一個(gè)UVID，實(shí)在是活不下去了。

那些納米微米結(jié)構(gòu)的操作，也必須確定能夠逃得過(guò)層壓封裝的魔掌。高溫流動(dòng)性的封裝膠膜天生是納米結(jié)構(gòu)的殺手。除非用某些抽真空層壓無(wú)封裝膠膜的方案還有些許可能性。

至于目前研究得火熱的疊層電池tandem solar cell，二端口三端口四端口各式各樣的設(shè)想，大概一考量電池互連的可行性，就可以斃掉一大半方案了吧。

(“Perovskite progress pushes tandem solar cells closer to market”, c&en)

這里并不是要給新的太陽(yáng)能電池技術(shù)潑涼水，而是一個(gè)小小的提醒。正如筆者一直呼吁的，光伏的設(shè)計(jì)應(yīng)該是面向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；任何有價(jià)值的新技術(shù)，必須是能夠降低度電成本的技術(shù)。降低度電成本，是最終且唯一的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

任何新的太陽(yáng)能電池技術(shù)的開(kāi)發(fā)，必須要從組件端逆向思考。對(duì)研究人員而言最重要財(cái)富的是時(shí)間是青春，做無(wú)用功是最可惜的事情。

原標(biāo)題:光伏研發(fā)誤區(qū)之我見(jiàn)：電池研發(fā)不從組件角度思考問(wèn)題