最新研究！研究人员构建硒硅串联太阳能电池：可提高40%效率等级【附太阳能电池技术赛道观察图谱】

瞻观前沿

丹麦技术大学的物理学家和工程师团队报告称，有可能制造出一种可用的硒硅串联太阳能电池，这种组合理论上可以将太阳能电池的效率提高到40%。该研究发表在《PRX Energy》杂志上。

先前的研究表明，解决硅基太阳能电池固有的低效率问题的一种方法是添加其他材料层，这些材料也可以通过增加可吸收的波长来捕获部分太阳能。在这项新研究中，研究小组转向了硒，一种在科学家发现硅更合适之前用于制造太阳能电池的半导体材料。该团队选择它是因为它具有不同的光子吸收特性，这种特性允许创建双材料太阳能电池，并且它具有宽带隙。

为了制造这种细胞，研究人员制作了一个三明治。他们从标准硅基开始，添加一些氧化物层，然后添加一层硒薄膜。将其放在阳光下显示，组合电池能够产生1.68伏的电力，转换效率为2.7%。

研究小组称他们的串联电池很有前途，并指出只需提高电阻即可将其效率提高10倍，从而降低电压损失。他们的计算表明，电池的改进在某种程度上应该会带来大约40%的效率等级。

图片来源：摄图网

技术价值观察

太阳能电池产业链一般包括上游的原材料，如硅片、银浆、纯碱、石英砂等，以及将原材料进行加工，制造成硅棒、硅锭和硅片等;中游分为两大部分，光伏电池板及光伏组件;下游为太阳能电池，光伏的应用领域，包括电站系统的集成和运行。目前中国太阳能行业的产业链较为完整，市场需求量大。

研究人员发现了硒，一种比硅更合适的太阳能电池材料，并用其串联太阳能电池，从而提升太阳能电池效率因此，从太阳能电池产业链上看，该技术处于产业链的上游原材料环节。

宏观市场观察

——太阳能电池是光伏行业重要一环

太阳能电池又称为“太阳能芯片”或“光伏电池”，是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片。它只要被满足一定照度条件的光照到，瞬间就可输出电压及在有回路的情况下产生电流。

根据半导体材料的不同，可以将太阳能电池分为晶硅太阳能电池和薄膜太阳能电池。晶硅电池是研究最早、最先进入应用的第一代太阳能电池技术，按照材料的形态可分为单晶硅电池和多晶硅电池，其中单晶硅电池根据基体硅片掺杂不同又分为P型电池和N型电池。目前应用最为广泛的单晶PERC电池即为P型单晶硅电池，而TOPCon、异质结、IBC等新型太阳能电池技术主要是指N型单晶硅电池。

——全球太阳能电池行业技术周期：仍处于成长期

2010-2020年，全球太阳能电池行业专利申请人数量及专利申请量均呈现波动增长态势。虽然2020年全球太阳能电池行业专利申请人数量及专利申请量有所下降，但是这两大指标数量仍较多。整体来看，全球太阳能电池技术仍处于成长期。

——全球太阳能电池技术焦点：十大热门

全球太阳能电池前十大热门技术词包括太阳能电池、粘合剂、主成分、缓冲层、阳极层、半导体、气相沉积、均匀分布、发电系统和真空式。进一步细分来看，太阳能电池技术热门词包括云太阳能电池板、聚合物、电介质、层状结构等。具体情况如下：

——全球太阳能电池技术来源国分布：中国占比最高

目前，全球太阳能电池第一大技术来源国为中国，我国太阳能电池专利申请量占全球太阳能电池专利总申请量的42.31%;其次是日本，日本太阳能电池专利申请量占全球太阳能电池专利总申请量的20.70%。韩国和美国分别排名第三和第四，占比也均超过10%。

——中国太阳能电池出口量

从出口情况来看，我国是光伏产业大国，2015-2021年我国太阳能电池出口数量逐年增加，尤其是2019年，行业出口快速增长。根据海关总署数据显示，2015年我国太阳能电池出口数量仅有63249万个，到了2019年增加到245273万个，较2018年同比增长120.23%。截至2021年11月，我国太阳能电池出口数量已经达到291927万个，已超过2020年全年数量。

——中国太阳能电池产量预测

从我国太阳能电池生产数量来看，我国太阳能电池产量从2015年以来受需求端快速增长的推动下，不断增长，保持较高的行业增速，2020年受疫情影响，行业产量增速也仅是较2019年小幅下降，2021年1-11月，我国太阳能电池产量已达到21113.5万千瓦，已超过2020年全年的数据。

前瞻认为2021年全年我国太阳能电池行业产量将出于碳中和碳达峰战略的推动以及全球对环保能源需求的快速增加，行业产量将突破23000万千瓦。在随后的几年，我国太阳能电池行业虽然将受国家补贴下滑的负面影响，但由于整体绿色能源市场需求潜力巨大，因此太阳能电池需求仍将快速增长。前瞻预计2027年，我国太阳能电池产量将达到85000万千瓦，年复合增速约30%。

中国太阳能电池技术赛道热力图

根据前瞻产业热力图显示，与太阳能电池关键技术强关联的城市集群主要集中在华东和华南地区，并且以江苏、广东省为重点发展区域，未来布局太阳能电池技术及其他相关技术的发展路径，极大可能性在于华东华南优先导入，其中可重点关注江苏省扬州市高邮市、广东省深圳市福田区、龙华区、宝安区所处太阳能电池的相关企业，以及该地方对于太阳能电池的产业发展投资环境、供给市场的潜力空间。

前瞻经济学人APP资讯组

更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国太阳能电池行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》。

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