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太阳能发电因其清洁无污染、几乎永不耗尽的优点，成为化石能源的最佳替代品种。世界各国对此都高度重视，大力开展相关科学技术和产品的研究，目前已经形成了庞大的产业，并将在“碳达峰、碳中和”重大战略中发挥非常重要的作用。那么除了目前市场上常见的单晶硅、多晶硅等基于硅材料的太阳能电池之外，其他还有哪些新型的太阳能电池你知道吗？今天咱们就来说说这个话题。
美国能源部下属的国家可再生能源实验室（National Renewable Energy Laboratory，简称NREL）长期跟踪全球范围内新型太阳能电池的科学技术研究进展，记录了1976年以来的研究型太阳能电池光电转换效率世界纪录和1988年以来的太阳能电池组件光电转换效率世界纪录，如下图所示。
研究型太阳能电池光电转换效率世界纪录
太阳能电池组件光电转换效率世界纪录
从图中可以看出，NREL跟踪的研究型太阳能电池技术路线有26种，能够做成组件进行效率测试并获得纪录的路线有19种。大部分技术路线仍然处于研发当中，也许在不久的将来会有一部分发展成熟走向市场。这些技术路线我们分成几个大类分别来介绍一下。
1 硅基太阳能电池
硅基太阳能电池
以硅作为主要光电转换材料的研究型太阳能电池技术路线有6种，除了我们平时熟知的单晶硅和多晶硅太阳能电池以外，还有聚光单晶硅、硅基异质结（HIT）、薄膜晶硅和薄膜无定型硅（非晶硅）太阳能电池。其中效率最高的单结电池是聚光单晶硅太阳能电池，可达27.6%。
以硅作为主要光电转换材料的太阳能组件技术路线有9种，除了我们平时熟知的PERC、IBC等之外，还有多晶硅、单异质结IBC、薄膜硅、无定形硅、双结硅、三结硅、其他硅等路线。其中效率最高的单结电池为单异质结IBC太阳能电池，可达24.4%。
2 多元化合物太阳能电池
卫星上的太阳能电池
多元化合物太阳能电池是由两种或两种以上元素形成的化合物半导体作为光电转换材料的太阳能电池。在研究型太阳电池中记录的主要有GaAs（砷化镓）、CIGS（铜铟镓硒）、CdTe(碲化镉)、CZTSSe（铜锌锡硫/硒）太阳能电池等。其中单结效率最高的为GaAs太阳能电池，聚光条件下可达35.5%，非聚光条件下薄膜晶体太阳能电池可达29.1%。
对于电池组件来说，该类型中单结电池效率最高的也是GaAs太阳能电池，可达25.1%。GaAs太阳能电池早期以其较高的光电转换效率被选择用于人造地球卫星。
3 染料敏化太阳能电池
染料敏化太阳能电池
染料敏化太阳能电池是上世纪九十年代初发展起来的一类新型太阳能电池，以半导体材料作为电子传输层，以合成染料作为光吸收材料。该类型太阳能电池兴起之初曾受到研究人员的高度重视，被视为“第三代”太阳能电池，一度形成世界范围的研究热潮。目前该类型太阳能电池的实验室最高转换效率为13.0%，尚未有组件效率纪录上榜，距离实用尚有一定的差距，仅在一些特殊应用场景下有少量产品投入试用。
4 有机太阳能电池
有机太阳能电池
有机太阳能电池是在本世纪初兴起的一种新型太阳能电池，主要以人工合成的有机供体、受体分子作为光电转换材料。有机太阳能电池的最大优势在于可以做成柔性可弯曲折叠的太阳能电池，而且比较容易实现卷对卷的批量生产。该类型研究型太阳能电池的最高效率可达18.2%，组件效率可达11.7%，具有一定的应用前景，特别是在一些要求特殊形状的应用场景。
5 钙钛矿太阳能电池
钙钛矿太阳能电池
钙钛矿太阳能电池是在染料敏化太阳能电池基础上发展起来的一种新型太阳能电池，最初是以人工合成的钙钛矿材料替代染料作为光吸收层，后来逐渐抛弃染料敏化太阳能电池的部分成分而发展成一种独立的类型。这种太阳能电池产生的时间只有十多年，但其研究型太阳能电池的效率已经达到25.5%，组件效率已经达到17.9%，成为全球范围内的超级研究热点，目前国内外已经有数家企业开始建设兆瓦级的钙钛矿太阳能电池生产线，成为最有希望进入市场的新型太阳能电池。
6 量子点太阳能电池
量子点
量子点太阳能电池是在染料敏化太阳能电池基础上发展而来，以不同尺寸和光吸收特性的量子点作为光电转换材料。量子点太阳能电池的研究型效率目前可达18.1%，尚未有组件效率上榜，仍处在研究当中。
7 多结太阳能电池为了充分利用不同波段的太阳光，进一步提高光电转换效率，研究人员将具有不同光吸收波段的太阳能电池串联叠加起来，组成了多结太阳能电池。目前有效率纪录追踪的最高结数为4结，其研究型效率在聚光条件下可达47.1%，非聚光条件下可达39.2%；组件效率在聚光条件下4结可达40.6%，非聚光条件下3结可达31.2%。
总体来说，目前太阳能电池市场还是以硅基为主，这种局面将会持续很长的时间。各种新型太阳能电池随着技术越来越成熟，将会逐渐独立或与硅基电池结合进入市场。让我们拭目以待！
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作者介绍：
光伏大数据，一名大学教授，从事太阳能电池相关研究已有16年。愿与大家分享一些光伏领域的动态、趣闻和机会，用专业的视角带给你不一样的认知。欢迎点赞关注！
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