李建生-2014无机盐会议报告

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1、12014年中国无机盐行业学术与技术交流大会用于提高太阳能电池效率的无机纳米材料简介报告人:李建生(教授高级工程师)所在单位：天津职业大学/天津顺御科技有限公司2内容1.晶体硅太阳电池开发和应用现状2.晶体硅太阳电池的技术和市场瓶颈3.太阳电池无机纳米减反射材料4.太阳电池无机纳米自清洁材料5.太阳电池无机纳米紫外光转换材料6.太阳电池无机纳米红外光转换材料7.太阳电池无机微纳米正面电极材料1.晶体硅太阳电池开发和应用现状（1/3）太阳能光伏发电因其清洁、安全、便利和高效等特点，已成为世界各国大力发展的战略性新兴产业，硅太阳能电池占全球光伏发电市场约90%的份额。中国大陆太阳能电池产

2、量占全球产量的60%左右。2013年中国太阳电池组件产量约26GW，同比增长13%，连续7年位居世界首位。2013年中国新增太阳能发电装机量超12GW，累计装机量超20GW。目前单晶硅太阳能电池的实验室光电转换效率已经从20世纪50年代末的10%提高到目前的25%，多晶硅太阳能电池的实验室光电转换效率也达到20.4%。最高光电转换效率不断刷新，美国已达到40.2%，日本利用量子点太阳电池光电转换效率理论模拟值达到75%。3太阳能建筑太阳能空调太阳能汽车有光就有电目前商业化的单晶硅太阳能电池光电转换效率达到19%，多晶硅太阳能电池光电转换效率达到17.5%。世界各国推出了各种支持太阳能

3、产业发展的战略计划和鼓励措施，例如，美国的“百万太阳能屋顶计划”，中国的“金太阳计划”，均已取得显著成效，应用领域不断拓展。随着传统能源价格上涨和太阳能发电技术进步使发电成本的降低，预计10年后太阳能发电可摆脱政策性价格补贴实现平价上网，2030年太阳能发电将占世界能源供给的10%。4高原太阳电站沙漠太阳电站海上太阳电站屋顶太阳电站公路太阳电站大棚太阳电站滩涂太阳电站移动太阳电站1.晶体硅太阳电池开发和应用现状（2/3）5太阳电池路面草原太阳电池码头太阳电池太阳电池车站太阳电池水泵太阳电池树太阳电池空调太阳电池围栏太阳电池停车场太阳电池游览车太阳电池游艇太阳电池飞机太阳污水自净化太阳

4、电池冰柜太阳电池喷泉太阳光伏空调太阳电池水净化1.晶体硅太阳电池开发和应用现状（3/3）硅光电池光谱响应图太阳光光谱图2.晶体硅太阳电池的技术和市场瓶颈(1/2)6目前太阳能发电成本仍是传统能源发电成本的3-8倍，太阳能发电成本决定着太阳能电池大规模应用推广的速度。降低太阳能发电成本的关键是提高太阳能电池的光电转换效率和制造成本。影响晶体硅太阳能电池效率的主要因素是光学损失和电学损失两个方面。光学损失主要是光反射、光遮挡损失和电池材料本身的光谱效应特性。目前太阳能电池主要对太阳光中的可见光灵敏，紫外光和红外光照射使电池发热而降低光电效率，采用纳米光转换技术可成倍提高太阳能电池光电转换

5、效率。电学损失主要是电极接触电阻产生的欧姆损失。影响制造成本的主要因素是关键原材料成本过高和制造工艺技术复杂。太阳能电池效率受使用环境影响大，在沙尘和有机污染污存在下，效率降低10%-40%，维护管理成本较高。大幅提高光电转换效率的技术难度极大，短期内难有革命性的改进措施，许多改进措施缺乏经济性，企业只能从点滴技术改进积累来提高光电转换效率。太阳电池市场和原材料两头在外局面仍然未能根本改变，一遇到西方国家的“双反”就使大批生产企业停产倒闭,而许多高附加值材料长期依赖进口，严重影响生产成本降低，需要无机盐行业的支持和协同创新。例如，太阳能电池电极银浆成本占组件成本的17%，几乎完全依赖

6、进口。电池受灰尘污染电池受尾气污染反倾销反补贴调查2.晶体硅太阳电池的技术和市场瓶颈(2/2)3.太阳电池无机纳米减反射材料晶体硅太阳电池组件一般由涂减反射膜的玻璃盖板、电池硅片和电池背板粘压起来，装入固定边框构成。太阳能电池玻璃的单面反射率约4%，在其表面涂覆纳米减反射膜，可提升晶体硅光伏组件功率3%左右。减反射膜原理：当减反射膜厚度为入射光波长1/4时，其二个界面上的光反射可以互相抵消，从而实现入射光增透。有产业化前景的纳米减反射材料是纳米SiO2、TiO2、MgF、Al2O3、ZrO2、稀土氧化物的水溶胶，涂覆在太阳能玻璃表面，经180℃左右烘干固化，650℃左右钢化烧结在玻璃

7、表面。商业化无机纳米减反射镀膜液是纳米SiO2水溶胶，但技术含量很高，不仅要求使镀膜玻璃具有高增透率，而且要求耐候性，可服务25年以上。项目组在国家863计划项目和天津市科技计划项目资助下实现了纳米减反射镀膜液产业化，但镀膜液的稳定性和耐候性方面与进口产品相比仍有一定差距，主要是市场上可供选择的纳米SiO2型号太少，原材料开发分散了过多精力。8镀膜玻璃对比玻璃镀膜过程太阳电池结构94.太阳电池无机纳米自清洁材料太阳电池使用中玻璃盖板逐渐为灰尘或工业污染物覆