光伏研发误区：电池研发不从组件角度思考问题

:前言：笔者从业十数年，自己做过不下十个方向的研究，器件类型涉及到晶体硅片和若干种薄膜光伏器件，方向涉及到光、电、可靠性等方方面面，有成功的有失败的；又审过将近五十篇学术期刊和各类项目课题，有靠谱的有不靠谱的。这里抛砖引玉，对光伏研发的常见误区提出一些浅见，希望对读者有些帮助，万一遇到了坑，可绕道前行。

（来源：微信公众号“PV兔子” ID：PV-tools）

首当其冲，极其常见的误区是太阳能电池的研发不从组件的角度思考问题。太阳能电池，作为光伏系统中最核心的发电单元，技术含量最高，科学上最为基础，自然而然被大多数研究人员当做研究起始点。这本无可厚非，但是对于C端来说，太阳能电池本身顶多只是一“原材料”，只有互连、封装、接线后形成组件，才有哪怕最基本的实用性。对于光伏系统而言，组件才是最小的功能单元，太阳能电池并不是。

如果眼光仅限于太阳能电池的最优解，一定会出问题。举不胜举的所谓革命创新可以让电池效率高到难以置信，但是一旦转换到组件的发电功率、每瓦发电能力和系统的度电成本LCOE这些真正关乎$$$$的指标，可能立马缩水到令人发指。

比如电池的减反结构。谁都知道对电池最理想的减反，就是让上面的减反膜实现从光伏材料本身的折射率到真空1的渐变gradient index。玩法分两大类，一是氮化硅氧化硅氟化镁氧化钛折射率从高到低网上堆；二是同一材料加一点微米孔介孔纳米孔结构。然而大家有没有考虑过封装胶膜和玻璃的感受？有多少减反、效率的表征，是往上面加上index matching和玻璃盖板的？辛辛苦苦把折射率从3.4一路降到1，一测吸光效果，牛X的要命；没高兴多久，再加上折射率1.5的EVA和玻璃，马上现出原形。辛不辛苦，累不累？

(Optimization of broadband omnidirectional antireflection coatings for solar cells)

这里当然也点名结合微米大结构+纳米小结构的黑硅技术。表面复合的增加就不用说了，盖上EVA和玻璃以后光学上还有多少增益？CTM能到多少？大入射角情况下的陷光还剩几许？需要好好做做模拟算算账，大致确定有收益了再下手不迟。

比如下转换、双光子激发之流，原理大致都是一鸡多吃：一个光子进去，N个光子出来，或者N个电子空穴对出来。号称突破Shockley-Queisser极限毫无鸭梨。可惜了，依然有一个叫做玻璃（硅胶、亚克力也可以，无所谓了）的流氓横跨在你们的面前。玻璃一挡，300纳米（保守一点250也行）以上的光丝毫不透，落到太阳能电池材料上的高频短波光子颗粒无收，无论下转换双光子有多么奇技淫巧，恐巧妇难为无米炊！

(solmat.2017.02.016)

各种改造发射极，把蓝光量子效率做到接近100%的骚操作，也基本与上面的情形有同样的下场。君不见CTM有多惨。特别是那些牺牲红光换蓝光的操作，很可能收益为负。

有识之士会把减反结构、下转换做到玻璃里面，或者增强玻璃的UV透光率，这些都是正确的方向，但是目前看不出多少可靠性尚佳、成本可控的方案。况且，UV导致的电池片衰减，也必然让人头疼。LID，LeTID，PID已经够让人头疼了，再来一个UVID，实在是活不下去了。

那些纳米微米结构的操作，也必须确定能够逃得过层压封装的魔掌。高温流动性的封装胶膜天生是纳米结构的杀手。除非用某些抽真空层压无封装胶膜的方案还有些许可能性。

至于目前研究得火热的叠层电池tandem solar cell，二端口三端口四端口各式各样的设想，大概一考量电池互连的可行性，就可以毙掉一大半方案了吧。

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

这里并不是要给新的太阳能电池技术泼凉水，而是一个小小的提醒。正如笔者一直呼吁的，光伏的设计应该是面向系统的设计；任何有价值的新技术，必须是能够降低度电成本的技术。降低度电成本，是最终且唯一的评价标准。

任何新的太阳能电池技术的开发，必须要从组件端逆向思考。对研究人员而言最重要财富的是时间是青春，做无用功是最可惜的事情。

原标题:光伏研发误区之我见：电池研发不从组件角度思考问题