苗青青，石春艷，張香平

（中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所綠色過程與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，離子液體清潔過程北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100190）

當(dāng)前溫室氣體引起的全球氣候變化已成為全人類面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)?！栋屠鑵f(xié)定》提出了全球?qū)崿F(xiàn)控制2℃溫升并努力低于1.5℃的目標(biāo)，我國(guó)在2020 年9 月第75 屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)提出了2030 年碳達(dá)峰、2060年實(shí)現(xiàn)碳中和的“雙碳”目標(biāo)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020 年我國(guó)CO排放量達(dá)100 多億噸，電力行業(yè)的碳排放是其主要排放來源之一，控制電力行業(yè)的碳排放將在碳減排中發(fā)揮關(guān)鍵作用，將直接影響我國(guó)“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的進(jìn)程。此外，在“雙碳”目標(biāo)下，隨著電力對(duì)煤油氣等的替代、工業(yè)交通等終端電氣化及未來社會(huì)對(duì)電力需求的持續(xù)增長(zhǎng)，大力開發(fā)利用可再生能源等綠色低碳零碳能源體系、構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，成為當(dāng)前能源領(lǐng)域技術(shù)變革的戰(zhàn)略方向。光伏發(fā)電是我國(guó)未來可再生能源發(fā)電的主要方式之一，具有能量來源巨大、綠色環(huán)保無(wú)污染、安全可持續(xù)、安裝靈活、建設(shè)周期短、使用壽命長(zhǎng)、運(yùn)維成本低、應(yīng)用形式多樣、適用范圍廣等優(yōu)勢(shì)。本文重點(diǎn)對(duì)我國(guó)光伏發(fā)電的現(xiàn)狀、存在問題、關(guān)鍵技術(shù)、未來發(fā)展趨勢(shì)及發(fā)展策略等進(jìn)行簡(jiǎn)要論述，以期為我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展及高效安全的清潔能源新體系構(gòu)建提供方向引導(dǎo)。

1 光伏發(fā)電現(xiàn)狀及存在問題

2020年我國(guó)可再生能源開發(fā)利用規(guī)模達(dá)6.8億噸標(biāo)煤，居世界第一，相當(dāng)于替代煤炭量約10 億噸，減少CO排放量約17.9 億噸?？稍偕茉窗l(fā)電量為2.2萬(wàn)億千瓦時(shí)，占全社會(huì)用電量的29.5%，發(fā)電裝機(jī)總規(guī)模9.3億千瓦，占總裝機(jī)比重42.4%。其中水電3.7 億千瓦、風(fēng)電2.8 億千瓦、光電2.5 億千瓦、生物質(zhì)發(fā)電2952 萬(wàn)千瓦，分別連續(xù)16 年、11 年、6 年及3 年居全球第一?？傮w來講，我國(guó)整體可再生能源利用水平持續(xù)提升，發(fā)電成本不斷下降，技術(shù)裝備水平大幅提升，光電、風(fēng)電、水電等多項(xiàng)技術(shù)位居世界前列。

光伏產(chǎn)業(yè)已成為我國(guó)最具核心競(jìng)爭(zhēng)力的戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)之一，光伏發(fā)電將成為我國(guó)未來發(fā)電的主要方式之一。2020 年我國(guó)光伏新增并網(wǎng)裝機(jī)容量48.2GW，同比增長(zhǎng)60%，累計(jì)并網(wǎng)裝機(jī)容量253GW，新增和累計(jì)裝機(jī)容量均為全球第一。2020 年我國(guó)光伏發(fā)電量0.26萬(wàn)億千瓦時(shí)，約占全國(guó)全年總發(fā)電量的3.5%，光伏利用率98%。光伏累計(jì)發(fā)電量近0.93 萬(wàn)億千瓦時(shí)，折合標(biāo)煤2.9 億噸，減排CO7.4億噸。我國(guó)光伏領(lǐng)域多項(xiàng)技術(shù)位居世界第一，不斷刷新電池效率世界紀(jì)錄，光伏產(chǎn)業(yè)占世界主導(dǎo)地位，為全世界供應(yīng)了超過90%的硅片、超過70%的電池片及組件。近十年來光伏發(fā)電成本不斷下降，發(fā)電項(xiàng)目單位千瓦平均造價(jià)下降了75%左右。圖1 展示了美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）發(fā)布的光伏發(fā)電技術(shù)光電轉(zhuǎn)換效率記錄。

圖1 各種光伏發(fā)電技術(shù)光電轉(zhuǎn)換效率最高記錄[5]

實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)、構(gòu)建高效安全的新電力體系，在給光伏發(fā)電行業(yè)帶來機(jī)遇的同時(shí)也帶來諸多挑戰(zhàn)，如在關(guān)鍵技術(shù)方面，新一代高效低成本光伏發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)、柔性電池及光伏建筑一體化（BIPV）、核心設(shè)備及高效工藝、量產(chǎn)產(chǎn)能產(chǎn)線等；在光伏系統(tǒng)方面，解決光伏非連續(xù)性及間歇性、光伏消納、光伏成本進(jìn)一步降低、匹配的大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)等；在支撐體系方面，統(tǒng)籌我國(guó)光伏發(fā)電全國(guó)優(yōu)化配置、因地制宜的地區(qū)發(fā)展目標(biāo)、完善的行業(yè)評(píng)價(jià)體系標(biāo)準(zhǔn)、完備的技術(shù)服務(wù)體系等。亟需從技術(shù)、系統(tǒng)、支撐體系等各方面積極推動(dòng)我國(guó)光伏發(fā)電行業(yè)的快速健康持續(xù)發(fā)展，為我國(guó)碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)奠定科學(xué)基礎(chǔ)。

2 關(guān)鍵技術(shù)及未來趨勢(shì)

2.1 晶硅太陽(yáng)能電池

當(dāng)前我國(guó)晶硅太陽(yáng)能電池技術(shù)最成熟，應(yīng)用最廣，占據(jù)主要市場(chǎng)份額。2020 年我國(guó)多晶硅產(chǎn)量39.2 萬(wàn)噸，硅片產(chǎn)量約161.3GW，電池片約134.8GW，組件約124.6GW。當(dāng)前多晶硅1kg Si平均還原電耗為49kWh、平均綜合電耗為66.5kWh、平均綜合能耗11.5kg 標(biāo)煤，且未來隨著技術(shù)進(jìn)步均將進(jìn)一步下降。在成本方面，2020 年萬(wàn)噸級(jí)三氯氫硅西門子法多晶硅生產(chǎn)線設(shè)備投資成本約為1.02億元/千噸，新投電池片生產(chǎn)線設(shè)備已基本國(guó)產(chǎn)化，投資成本約為22.5萬(wàn)元/MW，組件生產(chǎn)線設(shè)備已全部實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，投資成本約為6.3 萬(wàn)元/MW。未來隨著電池光電轉(zhuǎn)換效率的提高、設(shè)備性能及產(chǎn)能的提升，成本將進(jìn)一步降低。

目前已開發(fā)多種晶硅太陽(yáng)能電池，其中單晶硅實(shí)驗(yàn)室太陽(yáng)能電池最高光電轉(zhuǎn)化效率為26.1%，異質(zhì)結(jié)硅（HJT）26.7%，多晶硅為23.3%（圖1）。其中光電轉(zhuǎn)換效率超過25%的主要有發(fā)射極鈍化和背面接觸（PERC）電池、交指式背接觸（IBC）電池、HJT電池、異質(zhì)結(jié)背接觸（HBC）電池、隧穿氧化層鈍化接觸（TOPCon）電池等。其中PERC技術(shù)比較成熟，是主要的量產(chǎn)技術(shù)，市場(chǎng)占比86.4%。規(guī)?；a(chǎn)的P 型單晶PERC 平均光電轉(zhuǎn)換效率已達(dá)22.8%，部分先進(jìn)企業(yè)技術(shù)已達(dá)23%。PERC多晶黑硅電池平均效率為20.8%。進(jìn)一步提升效率、降低成本、雙面PERC 技術(shù)等將成為PERC未來的主要發(fā)展方向。

N型電池技術(shù)目前已有很大提升，其中TOPCon電池產(chǎn)業(yè)鏈升級(jí)投資成本相對(duì)較低，目前平均效率為23.5%。HJT 電池工藝短、溫度系數(shù)低，目前平均效率已達(dá)23.8%。TOPCon及HJT等N型電池效率均有較大的提升潛力。雖然N型電池光電轉(zhuǎn)換效率高，但當(dāng)前相比PERC 技術(shù)規(guī)模小，市場(chǎng)占比約3.5%，成本相對(duì)較高。預(yù)計(jì)隨著技術(shù)的進(jìn)步、電池光電轉(zhuǎn)換效率的進(jìn)一步提升及成本的大幅降低，N型電池技術(shù)將會(huì)是未來的主要方向之一。但其大規(guī)模走向市場(chǎng)仍需突破量產(chǎn)化技術(shù)瓶頸、提高技術(shù)成熟度、產(chǎn)能產(chǎn)線、核心設(shè)備國(guó)產(chǎn)化、降低成本等關(guān)鍵問題。

2.2 薄膜太陽(yáng)能電池

薄膜太陽(yáng)能電池相比晶硅太陽(yáng)能電池具有材料消耗少、能耗低、成本低、可柔性、重量輕、弱光性好、可透光等優(yōu)勢(shì)，在BIPV、分布式電站、移動(dòng)電源、便攜式可穿戴等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，目前占據(jù)10%左右的市場(chǎng)份額。傳統(tǒng)的薄膜太陽(yáng)能電池主要包括硅基、砷化鎵（GaAs）、銅銦鎵硒（CIGS）、碲化鎘（CdTe）等。

硅基薄膜太陽(yáng)能電池包括非晶硅、微晶硅等薄膜太陽(yáng)能電池，但當(dāng)前相比晶硅太陽(yáng)能電池從電池性能及成本上無(wú)明顯優(yōu)勢(shì)，技術(shù)提升空間相對(duì)較為有限。GaAs 具有最高的轉(zhuǎn)換效率、帶隙合適、吸收效率高、抗輻照能力強(qiáng)、耐高溫等優(yōu)點(diǎn)，在空間應(yīng)用、無(wú)人機(jī)等領(lǐng)域具有很大的發(fā)展前景。目前單結(jié)單晶及薄膜GaAs 電池實(shí)驗(yàn)室最高光電轉(zhuǎn)換效率分別為27.8%及29.1%。兩結(jié)及三結(jié)非聚光型電池實(shí)驗(yàn)室最高效率已分別達(dá)32.9%及39.5%。但GaAs 材料價(jià)格十分昂貴，制備步驟復(fù)雜，設(shè)備技術(shù)獨(dú)特，成本過高，且Ga稀缺，As潛在毒性，限制了GaAs 的規(guī)?；占皯?yīng)用，極少在地面應(yīng)用，目前尚未大規(guī)模量產(chǎn)。

目前能夠商品化的薄膜太陽(yáng)能電池主要有CIGS及CdTe電池。CIGS穩(wěn)定性好、成本低、不衰退、弱光性能好，目前實(shí)驗(yàn)室光電轉(zhuǎn)換效率記錄為23.4%。我國(guó)當(dāng)前CIGS小電池片（≤1cm）實(shí)驗(yàn)室最高光電轉(zhuǎn)換效率記錄為23.2%，組件量產(chǎn)產(chǎn)線平均效率為16.5%左右。柔性CIGS組件的最高光電轉(zhuǎn)換效率及量產(chǎn)平均光電轉(zhuǎn)換效率分別為17.3%及16.1%。我國(guó)漢能集團(tuán)在CIGS電池技術(shù)及量產(chǎn)方面保持世界領(lǐng)先，神華光伏、凱盛科技等也取得較大進(jìn)展。預(yù)計(jì)未來隨著工藝技術(shù)進(jìn)步、設(shè)備性能改善，CIGS 光電轉(zhuǎn)換效率仍有較大提升空間。CIGS中原料In、Ga 儲(chǔ)量有限、Cd 潛在污染問題等也有待于未來技術(shù)的進(jìn)步予以解決。CdTe 目前實(shí)驗(yàn)室最高光電轉(zhuǎn)換效率為22.1%。我國(guó)小面積CdTe（≤1cm）實(shí)驗(yàn)室最高光電轉(zhuǎn)換效率約為20.2%，量產(chǎn)組件最高轉(zhuǎn)換效率及平均轉(zhuǎn)換效率分別為16%及15.1%。由于CdTe 本身技術(shù)壁壘較高，目前全球CdTe 組件量產(chǎn)主要由美國(guó)First Solar 占全球約99%以上份額。我國(guó)龍焱能源40MW 全自動(dòng)產(chǎn)線的設(shè)備目前已全部實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，在BIPV 組件方面具有優(yōu)勢(shì)。中國(guó)建材集團(tuán)有限公司（簡(jiǎn)稱中建材）、中山瑞科新能源有限公司等也在CdTe 量產(chǎn)組件方面取得進(jìn)展。中建材在成都中建材及邯鄲中建材的CdTe 生產(chǎn)線均已達(dá)到100MW/a 的產(chǎn)能，目前正在建設(shè)300MW 生產(chǎn)線，成都中建材大面積組件（17.9m）獲得了17.9%的光電轉(zhuǎn)換效率。中山瑞科CdTe 1200×600 標(biāo)準(zhǔn)組件單塊功率突破120W，轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了16.7%。CdTe穩(wěn)定性高、弱光性能好、熱斑效應(yīng)小、無(wú)光致衰減效應(yīng)、適合柔性，光電轉(zhuǎn)換效率未來仍有較大提升空間。但目前CdTe本身材料具有一定的局限性、原料Te 儲(chǔ)量有限、CdTe 材料的污染問題等，未來需要開發(fā)環(huán)境友好替代材料、高效回收循環(huán)利用等技術(shù)，克服技術(shù)瓶頸，在提高量產(chǎn)組件光電轉(zhuǎn)換效率的同時(shí)，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴(kuò)大，進(jìn)一步降低成本。

2.3 鈣鈦礦太陽(yáng)能電池

鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（PSC）相比傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池，原料豐富、工藝簡(jiǎn)單、成本低、能耗低、效率高、載流子壽命長(zhǎng)、環(huán)保等，尤其對(duì)雜質(zhì)不敏感、吸光能力強(qiáng)、不需高溫工藝，其理論成本遠(yuǎn)低于當(dāng)前主流技術(shù)，極具成本優(yōu)勢(shì)及經(jīng)濟(jì)性。PSC技術(shù)發(fā)展迅猛，光電轉(zhuǎn)換效率提升速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他光伏技術(shù)，在短短十二年間其轉(zhuǎn)換效率從2009 年的3.8%提升至當(dāng)前的25.7%，迅速成為當(dāng)前國(guó)際光伏的前沿及產(chǎn)業(yè)化熱點(diǎn)研究領(lǐng)域，被認(rèn)為是“最具潛力的下一代光伏發(fā)電技術(shù)”，目前處于小規(guī)模試驗(yàn)及中試階段。我國(guó)在PSC 電池領(lǐng)域與國(guó)際同步，多項(xiàng)技術(shù)保持世界前列。PSC未來發(fā)展所需攻克的主要關(guān)鍵技術(shù)如圖2所示。

圖2 鈣鈦礦太陽(yáng)能電池關(guān)鍵技術(shù)

2.3.1 效率及長(zhǎng)期穩(wěn)定性

光電轉(zhuǎn)換效率及長(zhǎng)期穩(wěn)定性是衡量電池性能的重要指標(biāo)，也是制約其實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵因素。高質(zhì)量的鈣鈦礦吸光材料是獲得高效、高穩(wěn)定性PSC的關(guān)鍵，圍繞鈣鈦礦吸光材料，溶劑工程、表界面工程、組分工程、添加劑工程等手段均被證實(shí)可獲得均勻致密的高質(zhì)量鈣鈦礦吸光層、顯著提升PSC光電轉(zhuǎn)換效率及穩(wěn)定性。溶劑工程通過改變鈣鈦礦前驅(qū)體溶解及結(jié)晶過程的溶劑，如采用混合溶劑、揮發(fā)性/非揮發(fā)性溶劑、配位性/非配位性溶劑等，可有效調(diào)控鈣鈦礦反應(yīng)、成核、生長(zhǎng)等過程，獲得均勻致密的鈣鈦礦吸光層。表界面工程通過修飾、配位、表界面預(yù)處理、表界面后處理、增加功能層等手段調(diào)控電子傳輸層/鈣鈦礦吸光層/空穴傳輸層及表界面，鈍化薄膜表面缺陷，抑制界面非輻射復(fù)合，有效提升電池的光電轉(zhuǎn)換效率及穩(wěn)定性。組分工程采用混合鈣鈦礦、組分調(diào)控等手段對(duì)鈣鈦礦材料進(jìn)行化學(xué)組分的調(diào)控，可有效調(diào)整鈣鈦礦帶隙、增強(qiáng)水氧氣穩(wěn)定性、增長(zhǎng)載流子壽命等。添加劑工程通過多種多樣的添加劑如路易斯酸（金屬陽(yáng)離子、富勒烯衍生物等）、路易斯堿（含O、N、S等的化合物）、銨鹽、離子液體（ILs）等，調(diào)節(jié)鈣鈦礦的結(jié)晶成膜過程及形貌、鈍化體相及表界面的缺陷，調(diào)節(jié)PSC能級(jí)、抑制非輻射復(fù)合、消除滯后現(xiàn)象，從而有效提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率及長(zhǎng)期穩(wěn)定性。其中離子液體類材料由于其物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，可設(shè)計(jì)性強(qiáng)，尤其在改善PSC電池長(zhǎng)期穩(wěn)定性方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。可通過與鈣鈦礦材料配位等相互作用誘導(dǎo)其定向結(jié)晶，有效鈍化缺陷，其本身親疏水性可調(diào)，從而獲得高質(zhì)量、穩(wěn)定的鈣鈦礦吸光層，顯著提升電池的光電轉(zhuǎn)換效率，最高獲得了25.6%的轉(zhuǎn)換效率（認(rèn)證效率25.2%）。此外，引入疏水功能鈍化層、高效封裝材料等策略也可有效鈍化鈣鈦礦材料缺陷，獲得高質(zhì)量鈣鈦礦薄膜，同時(shí)有效改善鈣鈦礦材料本征穩(wěn)定性，從而大幅提升PSC電池的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

2.3.2 疊層技術(shù)

疊層電池是未來光伏技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向，極具商業(yè)化潛力。疊層結(jié)構(gòu)可突破單結(jié)電池的Shockley-Queisser 極限，其理論光電轉(zhuǎn)換效率可達(dá)40%以上，是提升太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換效率的有效手段。由于鈣鈦礦材料豐富、成分靈活可調(diào)、制備工藝簡(jiǎn)單，是疊層電池理想的選擇之一。疊層電池目前主要集中在PSC/Si、PSC/PSC、PSC/CIGS 等結(jié)構(gòu)。目前PSC/Si 疊層電池最高光電轉(zhuǎn)換效率已達(dá)29.8%，全鈣鈦礦PSC/PSC 疊層電池效率已超過25.6%，PSC/CIGS 疊層電池效率已達(dá)24.2%，均具有較好的發(fā)展前景。但對(duì)于疊層電池，如何有效設(shè)計(jì)疊層電池結(jié)構(gòu)，開發(fā)理想的、匹配的頂層光吸收層及底層光吸收層，有效減少疊層電池的寄生吸收損失、反射損失、電化學(xué)損失等，突破單結(jié)電池的效率極限，大幅提升電池的光電轉(zhuǎn)換效率是未來疊層電池的重點(diǎn)方向。另外疊層電池制備工藝、電池穩(wěn)定性、大面積制備、量產(chǎn)產(chǎn)線等也有待進(jìn)一步攻克。

2.3.3 無(wú)鉛鈣鈦礦

無(wú)鉛（Pb）鈣鈦礦材料是PSC產(chǎn)業(yè)化的另一個(gè)重要方向。錫（Sn）與Pb 同族，兩者具有相近的電子特性及相近的離子半徑，因而Sn 基PSC 具有與Pb基PSC相近的光電特性，且具有合適的帶隙。但Sn基PSC目前由于二價(jià)Sn易被氧化成四價(jià)Sn，形成P型摻雜，同時(shí)造成電池穩(wěn)定性較差，另外結(jié)晶過程快造成薄膜缺陷較多，導(dǎo)致目前Sn 基PSC相比Pb 基PSC 開路電壓、光電轉(zhuǎn)換效率等較低。采用添加劑工程（鍵合添加劑、還原性添加劑、含Sn 補(bǔ)償劑等）、組分工程（A 位陽(yáng)離子調(diào)控、X 位鹵素離子調(diào)控等）、維度工程（降低維度、二維材料等）、共混策略（Sn、Pb混合、溶劑混合）等手段可通過結(jié)晶調(diào)控及缺陷鈍化調(diào)控獲得高質(zhì)量Sn基鈣鈦礦薄膜，從而有效提高Sn 基PSC 的光電性能。Sn 基PSC 當(dāng)前獲得的最高光電轉(zhuǎn)換效率為14.81%，認(rèn)證效率14.03%，具有較好的發(fā)展?jié)摿?，但未來仍需大幅提高光電轉(zhuǎn)換效率及電池穩(wěn)定性。

2.3.4 大面積組件

在大面積制備技術(shù)方面，區(qū)別于實(shí)驗(yàn)室中常用的旋涂法，為了獲得均勻的高質(zhì)量大面積鈣鈦礦薄膜，刮涂、狹縫涂布、提拉、噴涂、蒸鍍、熱輔助、真空閃蒸、氣相沉積、噴墨打印、印刷、卷對(duì)卷等均被用于開發(fā)大面積電池工藝。電池組件及產(chǎn)業(yè)化技術(shù)方面，杭州纖納光電在PSC 組件方面多次刷新世界紀(jì)錄，目前最新的19.32cmPSC小組件在穩(wěn)態(tài)功率輸出下的效率達(dá)到21.4%[日本電氣安全與環(huán)境科技研究所（JET）認(rèn)證]，獲得全球首個(gè)IEC61215 穩(wěn)定性認(rèn)證及多倍加嚴(yán)認(rèn)證，標(biāo)志著PSC技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室開始邁向市場(chǎng)。極電光能開發(fā)的63.98cm2鈣鈦礦光伏組件獲得了20.5%的光電轉(zhuǎn)換效率（穩(wěn)態(tài)效率20.1%，JET認(rèn)證）。協(xié)鑫光電已有10MW PSC中試生產(chǎn)線，可生產(chǎn)45cm×65cm尺寸的電池組件。協(xié)鑫光電、纖納光電等投建的100MW級(jí)大面積PSC電池生產(chǎn)線、極電光能投建的150MW生產(chǎn)線、萬(wàn)度光能擬投建的第一期200MW生產(chǎn)線等有望進(jìn)一步大力推動(dòng)PSC 產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。PSC光伏組件效率高、成本低，在物料、技術(shù)壁壘等方面要求都低于其他太陽(yáng)能電池，具有較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力及產(chǎn)業(yè)化前景，但距離真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化仍需攻克電池長(zhǎng)期穩(wěn)定性、大面積制備工藝、大尺寸組件成套裝備開發(fā)、規(guī)?；慨a(chǎn)、高效疊層電池技術(shù)等。

2.4 其他新型太陽(yáng)能電池

其他新型太陽(yáng)能電池主要包括有機(jī)太陽(yáng)能電池（OPV）、染料敏化太陽(yáng)能電池（DSC）、量子點(diǎn)太陽(yáng)能電池（QSC）等。其中OPV 具有質(zhì)量輕、可柔性、顏色可調(diào)、可大面積印刷制備的特點(diǎn)，目前實(shí)驗(yàn)室最高光電轉(zhuǎn)換效率為18.2%，但當(dāng)前制約其產(chǎn)業(yè)化的主要瓶頸在于電池的光電轉(zhuǎn)換效率偏低。未來的主要方向?yàn)榇蠓嵘姵氐墓怆娹D(zhuǎn)換效率、開發(fā)重復(fù)性能好的可溶液加工活性層材料、高效疊層技術(shù)等。DSC 具有原材料豐富無(wú)毒無(wú)污染、工藝簡(jiǎn)單、顏色形狀多樣化、成本低、對(duì)設(shè)備及環(huán)境要求低等優(yōu)點(diǎn)，自1991 年問世獲得7.9%的光電轉(zhuǎn)換效率以來，在實(shí)驗(yàn)室技術(shù)、小面積組件、實(shí)用化技術(shù)等方面獲得了廣泛關(guān)注。目前制約其規(guī)?；l(fā)展的最主要因素為電池光電轉(zhuǎn)換效率提升緩慢，多年保持在10%以上，目前實(shí)驗(yàn)室最高光電轉(zhuǎn)換效率為13.0%。QSC敏化劑種類多、制備工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，具有量子限域效應(yīng)等，目前實(shí)驗(yàn)室最高光電轉(zhuǎn)換效率為18.1%。相比傳統(tǒng)的金屬硫化物硒化物，鈣鈦礦量子點(diǎn)展示了優(yōu)異的光電性能，對(duì)未來提升QSC 電池光電轉(zhuǎn)換效率具有較大的潛力。上述三種新型太陽(yáng)能電池目前主要處于實(shí)驗(yàn)室階段，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化仍需在大幅提升電池光電轉(zhuǎn)換效率方面取得進(jìn)一步突破。我國(guó)光伏發(fā)電技術(shù)整體現(xiàn)狀、關(guān)鍵技術(shù)及未來趨勢(shì)如圖3所示。

圖3 我國(guó)光伏發(fā)電技術(shù)現(xiàn)狀、關(guān)鍵技術(shù)及未來趨勢(shì)

3 未來發(fā)展策略

我國(guó)光伏發(fā)電目前多項(xiàng)技術(shù)世界領(lǐng)先，但對(duì)于實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)及未來能源體系轉(zhuǎn)型，仍要大力推進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的創(chuàng)新及下一代太陽(yáng)能電池關(guān)鍵核心技術(shù)的開發(fā)。一方面需要大力推進(jìn)現(xiàn)有晶硅太陽(yáng)能電池包括PERC 技術(shù)等，提高效率、降低成本、開發(fā)雙面PERC技術(shù)等，充分發(fā)揮晶硅太陽(yáng)能電池在大規(guī)模并網(wǎng)光伏電站、裝機(jī)容量等方面的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)加快TOPCon、HJT、疊層等晶硅太陽(yáng)能電池新技術(shù)開發(fā)，突破技術(shù)瓶頸，提高技術(shù)成熟度、增加產(chǎn)能、降低成本等。另一方面要著重加快薄膜太陽(yáng)能電池CIGS、CdTe 等的提效降本、工藝技術(shù)進(jìn)步、設(shè)備性能提升、量產(chǎn)產(chǎn)能等，同時(shí)開發(fā)材料替代技術(shù)、電池循環(huán)回收技術(shù)等，加速薄膜太陽(yáng)能電池市場(chǎng)份額的大幅提升及在BIPV、分布式電站、移動(dòng)電源等領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用。對(duì)于具有產(chǎn)業(yè)化前景的PSC，需大力推動(dòng)加速其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，加快電池長(zhǎng)期穩(wěn)定性、大面積工藝、設(shè)備產(chǎn)線、工程示范、規(guī)模化量產(chǎn)等核心技術(shù)突破，積極開發(fā)新型高效疊層太陽(yáng)能電池關(guān)鍵技術(shù)、大面積制備工藝、組件量產(chǎn)、設(shè)備產(chǎn)線等。同時(shí)以光伏大規(guī)?；嘣l(fā)展為核心，積極探索面向未來的顛覆性變革光伏技術(shù)及自主創(chuàng)新，設(shè)備智能化國(guó)產(chǎn)化，搭建高水平光伏先進(jìn)技術(shù)平臺(tái)，加大政策扶持，健全配套的機(jī)制體制、政策、法規(guī)及措施等，為我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造良好的發(fā)展環(huán)境，不斷推進(jìn)我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級(jí)及革新，加速光伏產(chǎn)業(yè)的大規(guī)模發(fā)展，進(jìn)一步增強(qiáng)我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，為我國(guó)能源轉(zhuǎn)型變革、構(gòu)建安全高效穩(wěn)定的清潔能源電力新體系提供保障。

4 結(jié)語(yǔ)及展望

實(shí)現(xiàn)碳中和是我國(guó)重大發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)，碳中和倒逼能源體系清潔化轉(zhuǎn)型、產(chǎn)業(yè)技術(shù)變革升級(jí)、促進(jìn)社會(huì)全面綠色轉(zhuǎn)型，對(duì)于能源領(lǐng)域是挑戰(zhàn)更是重大機(jī)遇。在國(guó)家科技的頂層設(shè)計(jì)及戰(zhàn)略引領(lǐng)下，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)能源安全正常保障的前提下，大力推動(dòng)光伏技術(shù)快速發(fā)展，自主創(chuàng)新開發(fā)新一代顛覆性變革技術(shù)，為構(gòu)建高效安全的清潔能源新體系奠定技術(shù)基礎(chǔ)，在實(shí)踐中不斷前行，將為我國(guó)碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供重要支撐。