太陽(yáng)電池研究機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介

國(guó)內(nèi)外太陽(yáng)電池研究機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介

沈

輝研究機(jī)構(gòu)德國(guó)瑞士荷蘭西班牙美國(guó)澳大利亞日本臺(tái)灣大陸德國(guó)研究機(jī)構(gòu)夫朗霍費(fèi)太陽(yáng)能系統(tǒng)研究所（FraunhoferISE）漢諾威大學(xué)太陽(yáng)能研究所（ISFH）于利希光伏技術(shù)研究所（IPV）斯圖加特大學(xué)--光伏研究所（IPV）斯圖加特ZSW康斯坦茨國(guó)際太陽(yáng)能研究中心（ISC）亥姆霍茲柏林材料與能源中心（HZB）夫朗霍費(fèi)太陽(yáng)能系統(tǒng)研究所

（FraunhoferISE）

FraunhoferInstituteforSolarEnergySystems,Germany）1981年由

Prof.AdolfGoetzberger創(chuàng)立于德國(guó)弗萊堡（Freiburg）1993年

Prof.JoachimLuther成為研究所第二任所長(zhǎng)2006年

Prof.EickeR.Weber成為第三任所長(zhǎng)是歐洲最大的太陽(yáng)能研究所，員工超過(guò)1200名，其中400名為固定員工。研究所致力于教育與培訓(xùn)高素質(zhì)的人員以研究與發(fā)展太陽(yáng)能技術(shù)，員工中有120多名博士生，120多名碩士生，多名實(shí)習(xí)生及兼職學(xué)生。研究所的研究工作在辦公室、實(shí)驗(yàn)室、試驗(yàn)場(chǎng)，占地面積超過(guò)27000m2。2011年研究所的收入6900萬(wàn)歐元，主要來(lái)自產(chǎn)業(yè)（50%）、聯(lián)邦政府（29%）和歐盟政府（7%）等。2012年的預(yù)算為7340萬(wàn)歐元。研究所與國(guó)內(nèi)外有著廣泛的合作關(guān)系，是德國(guó)可再生能源研究協(xié)會(huì)及歐盟可再生能源研究中心的成員。H.Shen,E.Weber(ISE),H.A.Lu(SEMI)FraunhoferISE研究所的主要研究部門(mén)：光熱系統(tǒng)與建筑（ThermalSystemsandBuildings）太陽(yáng)電池-研發(fā)與表征（SolarCells-DevelopmentandCharacterization）電力能源系統(tǒng)（ElectricalEnergySystems）能源技術(shù)（EnergyTechnology）光熱與光學(xué)（SolarThermalandOptics）光伏產(chǎn)品技術(shù)與質(zhì)保（PVProductionTechnologyandQualityAssurance）材料-太陽(yáng)電池與技術(shù)（Materials-SolarCellsandTechnologies）光伏組件、系統(tǒng)與可靠性（PhotovoltaicModules,SystemsandReliability）FraunhoferISEFraunhoferISE的研究領(lǐng)域：●

節(jié)能建筑（負(fù)責(zé)人：DrHans-MartinHenning）墻體和窗體；建筑概念、分析和操作；保溫和制冷中的熱儲(chǔ)；節(jié)能和太陽(yáng)能制冷；建筑物能量供應(yīng)系統(tǒng)；采光技術(shù)●

應(yīng)用光學(xué)和功能表面（負(fù)責(zé)人：DrWernerPlatzer）鍍膜（涂料）-技術(shù)與系統(tǒng)微結(jié)構(gòu)表面墻體和窗體照明技術(shù)聚光器光學(xué)●

太陽(yáng)能光熱技術(shù)（負(fù)責(zé)人：DrWernerPlatzer）FraunhoferISE●

硅光伏（負(fù)責(zé)人：DrStefanGlunz）原料、結(jié)晶和切片；晶體硅；薄膜太陽(yáng)電池；商業(yè)電池和新電池結(jié)構(gòu)；生產(chǎn)設(shè)備和工藝改進(jìn)；表征、質(zhì)保和測(cè)量技術(shù)改進(jìn)●

光伏組件和系統(tǒng)（負(fù)責(zé)人：DrHarryWirth）組件技術(shù)；組件和系統(tǒng)質(zhì)保；耐久性分析和環(huán)境模擬；●

新光伏技術(shù)（負(fù)責(zé)人：DrAndreasBett）III-V：外延生長(zhǎng)電池和器件；染料敏化和有機(jī)太陽(yáng)電池；聚光系統(tǒng)；新電池概念和光管理FraunhoferISE●

可再生電源（負(fù)責(zé)人：DrGüntherEbert）自主電源和微電網(wǎng)智能電網(wǎng)電力電子控制系統(tǒng)電力存儲(chǔ)系統(tǒng)太陽(yáng)能電站分散式光伏水凈化系統(tǒng)電動(dòng)汽車(chē)●

氫技術(shù)（負(fù)責(zé)人：DrChristopherHebling）氫生成和存儲(chǔ)燃料電池系統(tǒng)微能源系統(tǒng)

漢諾威萊布尼茲大學(xué)哈默爾恩太陽(yáng)能研究所

（ISFH）

ISFH：InstitutfürSolarenergieforschungHamelnISFH創(chuàng)立于1987，是下薩克森州獨(dú)資經(jīng)營(yíng)的一個(gè)非營(yíng)利性機(jī)構(gòu)。2011年科研經(jīng)費(fèi)1175萬(wàn)歐元。從公共研究贊助商如聯(lián)邦政府，下薩克森州政府或歐盟等得到資助。

也有來(lái)自產(chǎn)業(yè)的橫向研究項(xiàng)目，2011年的金額為384萬(wàn)歐元。2011年底，ISFH有155名員工。員工主要有科學(xué)技術(shù)人員和博士研究生。有本科生在此接受科技培訓(xùn)。有40名固定員工以保證科研工作連續(xù)性和基礎(chǔ)設(shè)施維修服務(wù)。ISFH現(xiàn)任所長(zhǎng)是2004年10月開(kāi)始履職的Prof.Dr.-Ing.RolfBrendel），他還是漢諾威萊布尼茨大學(xué)數(shù)學(xué)與物理學(xué)院的全職教授。ISFH研究所分三個(gè)部門(mén)：光伏部，光熱部，科技服務(wù)部。光熱部負(fù)責(zé)人Dipl.-Ing.GunterRockendorf有3個(gè)研究小組：●

熱能存儲(chǔ)和系統(tǒng)集成，負(fù)責(zé)人Dipl.-Ing.GunterRockendorf●

集熱器，負(fù)責(zé)人：FedericoGiovannetti博士；●

材料，負(fù)責(zé)人：

RolfReineke-Koch博士。ISFH與漢諾威萊布尼茲大學(xué)科學(xué)家有緊密合作，如Prof.Dr.JanSchmidt，Prof.Dr.Nils-PeterHarder）和ThorstenDullweber博士。6個(gè)研究小組：●

組件封裝技術(shù)，負(fù)責(zé)人：MarcK?ntges博士；●

晶硅太陽(yáng)電池，負(fù)責(zé)人：Prof.Dr.Nils-PeterHarder●

硅薄膜太陽(yáng)電池，負(fù)責(zé)人：SarahKajari-Schr?der博士；●

產(chǎn)業(yè)技術(shù)，負(fù)責(zé)人：ThorstenDullweber博士；●

材料，負(fù)責(zé)人：Prof.Dr.JanSchmidt；●

模擬，負(fù)責(zé)人：PietroAltermatt博士ISFH●

光伏研究亮點(diǎn)和成果：ALD氧化鋁鈍化膜，在156mm×156mm的硅片上30nm/min的速率下Seff

<3cm/s引入AlOx隧道層接觸鈍化，在2cm×2cm

PERC太陽(yáng)電池上獲得21.7％的效率在156mm×156mm的

n型CZ-Si上用Al2O3

鈍化B擴(kuò)散發(fā)射級(jí)制得的EWT背接觸太陽(yáng)電池，實(shí)現(xiàn)了21.1％的效率在a-Si/c-Si異質(zhì)結(jié)發(fā)射極背接觸太陽(yáng)電池上，世界第一個(gè)達(dá)到20％的效率156mm×156mm的

p型CZ-Si背面介質(zhì)鈍化絲網(wǎng)印刷電池達(dá)到穩(wěn)定的效率19.4％多孔硅太陽(yáng)電池（43μm）達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的19.1％的效率為太陽(yáng)電池的點(diǎn)摻雜引入了一種新的激光摻雜工藝改進(jìn)了模擬磷在硅中擴(kuò)散工藝的模型光伏組件斷裂概率的模擬和測(cè)量在電池的互聯(lián)中引入鋁-激光-焊接工藝使得組件效率達(dá)到20％德國(guó)于利希光伏研究所

InstituteofPhotovoltaics，F(xiàn)orschungszentrumJülich于利希能源與氣候研究中心（IEK，F(xiàn)orschungszentrumJülich）的一個(gè)部門(mén)（IEK-5，Photovoltaics），是世界領(lǐng)先的硅薄膜太陽(yáng)電池研究機(jī)構(gòu)，主要研究以硅薄膜等為材料的低成本高效率的太陽(yáng)電池，專(zhuān)注于研究精心設(shè)計(jì)的微結(jié)構(gòu)的透明導(dǎo)電層、研究非晶硅和微晶硅疊層電池以匹配整個(gè)光譜范圍，以獲得優(yōu)化的轉(zhuǎn)換效率。同時(shí)涉及納米技術(shù)在光伏中的應(yīng)用等前瞻性課題的研究。從基礎(chǔ)科學(xué)的研究到工藝的研發(fā)、質(zhì)量的控制到工業(yè)成品的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，于利希光伏研究所具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。于利希光伏研究所的負(fù)責(zé)人是

Prof.Dr.UweRau

InstituteofPhotovoltaics研究所分2個(gè)部門(mén)：材料和電池部；分析和模擬部材料和電池部的負(fù)責(zé)人：Dr.FriedhelmFinger4個(gè)研究小組：●

激光工藝和組件技術(shù)●

光散射●

材料和電池研發(fā)●

工藝技術(shù)分析和模擬部的負(fù)責(zé)人：Prof.Dr.ReinhardCarius4個(gè)研究小組：●

器件模擬●

材料表征和納米材料●

電池和組件表征●

光學(xué)斯圖加特大學(xué)-光伏研究所

（IPV）

Instituteforphotovoltaics，UniversityofStuttgart斯圖加特大學(xué)光伏研究所前身是Prof.WernerKluge）創(chuàng)立于1950年代的物理電子學(xué)研究所，2011年10月更名為光伏研究所。自1996年，在Prof.JürgenWerner的帶領(lǐng)下，研究所將研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到晶硅和非晶硅光伏技術(shù)。除了太陽(yáng)電池制備、表征、模擬和組件，還研發(fā)新概念、新材料來(lái)提高硅基電池的性能。研究所的另一個(gè)重要領(lǐng)域是激光技術(shù)。IPVIPV的研究小組有：●

器件分析：為半導(dǎo)體層、太陽(yáng)電池、光伏組件提供分析和模擬聯(lián)系人：Dr.-Ing.MarkusSchubert

●

硅薄膜：正在研發(fā)太陽(yáng)電池和基于非晶硅納米晶硅薄膜的光探測(cè)器；柔性光伏組件的串聯(lián)技術(shù)；低溫沉積超薄非晶硅層鈍化晶硅太陽(yáng)電池；不同材料、電池類(lèi)型和氣候?qū)夥到y(tǒng)能量產(chǎn)出的影響。聯(lián)系人：Dr.-Ing.MarkusSchubert●

商業(yè)電池：提高商業(yè)電池的效率并降低其成本。與其他IPV小組合作研究選擇性發(fā)射極、細(xì)柵絲印前表面金屬化、銀的替代漿料。研究減少光伏組件的光學(xué)損失。聯(lián)系人：Dr.rer.Nat.RenateZapf-Gottwick●

激光工藝：為單晶硅和多晶硅太陽(yáng)電池的激光工藝研發(fā)新技術(shù)。

例如，激光摻雜、激光刻蝕、激光輔助金屬化。聯(lián)系人：Dr.-Ing.JürgenK?hlerIPV目前在研的光伏項(xiàng)目（不包括與企業(yè)的合作項(xiàng)目）：激光摻雜背接觸太陽(yáng)電池聯(lián)系人：Dr.rer.nat.RenateZapf-Gottwick柔性薄膜組件聯(lián)系人：Dr.-Ing.MarkusSchubert薄膜太陽(yáng)電池非晶硅層快速沉積聯(lián)系人：Dr.-Ing.MarkusSchubert激光摻雜在太陽(yáng)電池中的應(yīng)用聯(lián)系人：Dr.-Ing.JürgenK?hler不同光伏組件的年能量產(chǎn)出聯(lián)系人：Dr.-Ing.MarkusSchubert組件監(jiān)控器聯(lián)系人：Dr.-Ing.MarkusSchubert

斯圖加特太陽(yáng)能與氫能研究中心

（ZSW）

CIGSWürthSolar2014:20.7%(poly-Si:20.4%,ISE)

InternationalSolarEnergyResearchCenterKonstanz(ISCKonstans)ISCKonstans是康斯坦茨大學(xué)在2005年成立的非營(yíng)利性機(jī)構(gòu)，17個(gè)創(chuàng)始人員主要是物理學(xué)家，目前有60名員工。ISCKonstans的訓(xùn)詞是：為陽(yáng)光明媚的未來(lái)而求索（Researchforasunnyfuture）。研發(fā)資金來(lái)源于會(huì)員捐贈(zèng)、12個(gè)產(chǎn)業(yè)合作伙伴的合同、歐盟及政府環(huán)保部門(mén)的公共研究項(xiàng)目。德國(guó)康斯坦茨國(guó)際太陽(yáng)能研究中心(ISCKonstans)ISCKonstansISCKonstans以硅電池研發(fā)為主，研究重點(diǎn)包括：為高效電池的產(chǎn)業(yè)化研發(fā)新工藝和新設(shè)備研發(fā)、測(cè)試創(chuàng)新性的太陽(yáng)電池按客戶的自定義工藝步驟為其生產(chǎn)特殊樣品太陽(yáng)電池組件損失分析電池表征和模擬研發(fā)優(yōu)化產(chǎn)業(yè)化電池標(biāo)準(zhǔn)工藝另外，專(zhuān)注于新型電池的理論研究和生產(chǎn)制造，例如：n型電池（前結(jié)和背結(jié)）背面開(kāi)膜結(jié)構(gòu)背接觸電池（EWT,MWT,IBC）適應(yīng)不同光照的器件（0.01—10suns）

亥姆霍茲柏林材料與能源中心

（HZB）德國(guó)亥姆霍茲柏林材料與能源中心（HZB，原柏林哈恩-邁特納研究所HMI）HITCIGS

（洛桑）瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院（EPFL）

光伏實(shí)驗(yàn)室（PV-Lab）Photovoltaicsandthinfilmelectronicslaboratory(PV-LABofIMT，EPFL:EcolepolytechniquefédéraledeLausanne)由

Prof.ArvindShah創(chuàng)立于1984年，現(xiàn)任負(fù)責(zé)人是Prof.ChristopheBallifPV-Lab在硅薄膜的制備中創(chuàng)新性地引入了若干新工藝，例如超高頻等離子沉積和將微晶硅作為有效的光伏材料?，F(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室的研究范圍廣泛，從基礎(chǔ)研究到產(chǎn)業(yè)技術(shù)轉(zhuǎn)移。實(shí)驗(yàn)室精通多種高效薄膜太陽(yáng)電池和晶硅太陽(yáng)電池器件制造工藝，被瑞士聯(lián)邦政府認(rèn)定為國(guó)家光伏技術(shù)中心。PV-Lab擁有超過(guò)50名員工?；窘?jīng)費(fèi)來(lái)自EPFL和瑞士聯(lián)邦政府、瑞士技術(shù)創(chuàng)新委員會(huì)、瑞士國(guó)家科學(xué)基金和歐盟。另外，經(jīng)費(fèi)來(lái)源還包括SwissCCEM-CH、AxpoNaturstromfonds、SwisselectricResearch、SIG和CERN。PV-Lab主要的研究小組與課題：●

玻璃襯底硅薄膜太陽(yáng)電池成員：Dr.M.Despeisse,Dr.F.Sculati-Meillaud研究高效非晶硅和微晶硅的單結(jié)、多結(jié)太陽(yáng)電池（p-i-n）。微晶硅太陽(yáng)電池是PV-Lab于1994年首先研發(fā)出來(lái)。1990年代中期，PV-Lab提出微晶硅和非晶硅疊層電池以獲得更好的光譜響應(yīng)，之后這一概念被越來(lái)越多的研究機(jī)構(gòu)和公司采用。主要的研究?jī)?nèi)容：表征和提高PECVD微晶硅材料性能提高非晶硅太陽(yáng)電池的穩(wěn)定性，減少光致衰減研究單結(jié)到多結(jié)電池的陷光潛力，研發(fā)表面織構(gòu)的新方法新材料為多結(jié)電池中的光學(xué)限制發(fā)展新的概念改進(jìn)電池設(shè)計(jì)以保持高度織構(gòu)化基底上沉積的電池的電學(xué)性能測(cè)試不同的多結(jié)組合，研發(fā)寬禁帶和窄禁帶的材料改善電池設(shè)計(jì)以降低硅薄膜電池組建的成本和等離子小組合作研究等離子條件、材料性能和電池效率之間的關(guān)系發(fā)展材料、電池和組件的表征技術(shù)PV-Lab●

柔性襯底硅薄膜電池由于卷對(duì)卷技術(shù)能夠降低成本，因而n-i-p結(jié)構(gòu)的硅薄膜電池一般以柔性材料作襯底。該小組的研究結(jié)合硅薄膜電池的一般性質(zhì)和沉積順序、低溫襯底等特殊要求。研究工作可分為2個(gè)主要方面：襯底織構(gòu)光散射和吸收增強(qiáng)●

透明導(dǎo)電薄膜

主要的研究?jī)?nèi)容：CVD生長(zhǎng)的ZnO的陷光效應(yīng)ZnO的CVD生長(zhǎng)模型不同TCOs的比較ZnO生長(zhǎng)中的種子層和玻璃織構(gòu)效應(yīng)優(yōu)化TCO的透明度和導(dǎo)電性PV-Lab●

a-Si/c-Si異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池優(yōu)化本征緩沖層、界面層鈍化，低溫細(xì)柵金屬化。器件物理基礎(chǔ)研究，包括材料和界面的性能等等離子體和薄膜性能之間關(guān)系的基礎(chǔ)研究重要的研究成果：一個(gè)新的界面復(fù)合模型；本征非晶層與晶硅層界面鈍化的性質(zhì)摻雜a-Si:H/c-Si界面復(fù)合的性質(zhì)；硅烷的損耗作為a-Si:H/c-Si界面鈍化質(zhì)量的指示；a-Si:H/c-Si界面的光致退化通過(guò)氫等離子處理提高a-Si:H/c-Si界面的鈍化質(zhì)量>21%的n型和p型硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池的比較ITO濺射對(duì)a-Si:H/c-Si界面的損傷高效硅異質(zhì)結(jié)和背鈍化太陽(yáng)電池的紅外光管理PV-Lab●

光伏組件設(shè)計(jì)成員：Dr.L.-E.Perret-Aebi,Dr.H.-Y.Li,V.Chapuis,P.Heinstein光伏聚合物封裝材料的流變學(xué)研究封裝材料和粘附力的測(cè)試表征封裝材料性能的研究非接觸式監(jiān)測(cè)組件中水汽的進(jìn)入;機(jī)械性能和可靠性測(cè)試光伏組件回收新的低成本光伏建筑一體化解決方案●

薄膜電子學(xué)高輻照條件下的粒子傳感器室內(nèi)低光照下的高效光伏器件光伏電力存儲(chǔ)解決方案(洛桑)瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院（EPFL）

光子與界面實(shí)驗(yàn)室（LPI）

LaborotaryofPhotonicsandInterfaces,LPI，EPFLLPI的負(fù)責(zé)人是Prof.MichaelGr?tzel。他首次將微觀納米材料引入能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)尤其是太陽(yáng)電池，可以說(shuō)他是真正意義上的染料敏化太陽(yáng)電池的開(kāi)創(chuàng)者，也是對(duì)這一領(lǐng)域最有貢獻(xiàn)的科學(xué)家。他是世界科學(xué)成果被引用數(shù)量最高的十大化學(xué)家之一。LPI目前的主要研究方向是：●

半導(dǎo)體納米晶體和微觀氧化物薄膜●

染料敏化電池鋰嵌入●

電池和電致變色顯示●

開(kāi)發(fā)新的離子液體作為太陽(yáng)電池和其他電化學(xué)器件的綠色電解質(zhì)(蘇黎世)瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院（ETH）

光伏實(shí)驗(yàn)室

柔性CIGS世界紀(jì)錄

柔性CdTe世界記錄荷蘭能源研究中心

（ECN）

EnergyResearchCentreoftheNetherlands，ECNECN是荷蘭先進(jìn)的能源創(chuàng)新研究所，研究領(lǐng)域有太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等。太陽(yáng)能是ECN重點(diǎn)研究領(lǐng)域之一。ECN太陽(yáng)能擁有85名專(zhuān)家，在光伏材料、電池工藝、電池和組件的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)領(lǐng)域有著高水平的專(zhuān)業(yè)技術(shù)。其先進(jìn)的技術(shù)轉(zhuǎn)移到光伏產(chǎn)業(yè)，全球60%的太陽(yáng)電池組件內(nèi)含ECN技術(shù)。ECN的研發(fā)項(xiàng)目主要在兩個(gè)區(qū)域：晶體硅太陽(yáng)電池和薄膜太陽(yáng)電池（非晶硅與微晶硅柔性薄膜電池、高分子與染料敏化太陽(yáng)電池）。這些研究的主要部分都是和國(guó)內(nèi)及國(guó)際的伙伴進(jìn)行合作。ECN的突破性的技術(shù)包括在線電池工藝、氮化硅減反鈍化膜、MWT電池等，這些技術(shù)在今天的光伏產(chǎn)業(yè)中扮演者十分關(guān)鍵的角色。ECN近年來(lái)ECN與合作者成功地完成了若干的項(xiàng)目。2009-2010年，英利、Tempress和ECN共同實(shí)施ECN的n型專(zhuān)利技術(shù)，試用一年后，英利建成了300MWp年產(chǎn)能的生產(chǎn)線，半年后宣布擴(kuò)產(chǎn)到600MWp（η=19.5%）。ECN成為背接觸多晶硅太陽(yáng)電池組件效率的領(lǐng)先者。2009年11月，ECN創(chuàng)造了高效多晶硅太陽(yáng)電池組件的最新世界紀(jì)錄，其轉(zhuǎn)換效率達(dá)到17%，之前的世界紀(jì)錄為15.5%。ECN正致力于薄膜電池技術(shù)的研究，包括硅薄膜和有機(jī)電池等。ECN與世界級(jí)的有機(jī)電子技術(shù)研究中心HolstCentre密切合作研究有機(jī)光伏。薄膜技術(shù)有望使光伏產(chǎn)品以低成本任意尺寸納入現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)和建筑中，ECN與其合作伙伴正處于這未來(lái)技術(shù)的黎明。西班牙馬德里理工大學(xué)(UPM)

太陽(yáng)能研究所（IES）

TheSolarEnergyInstitute(IES)ofthePolytechnicUniversityofMadrid(UPM)。IES是西班牙最著名的太陽(yáng)能研究機(jī)構(gòu)，由Prof.AntonioLuque創(chuàng)立于1979年。

6個(gè)研究小組：●

量子計(jì)算：計(jì)算新半導(dǎo)體材料的結(jié)構(gòu)等以尋找新的光伏材料Dra.PerlaWahnon；●

基礎(chǔ)研究：中間帶材料、量子點(diǎn)等理論實(shí)驗(yàn)研究（A.Luque）；●

硅技術(shù)：降低產(chǎn)品，開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品。研究電池工藝、新表征手段、

冶金硅等（A.Luque）；●III-V半導(dǎo)體技術(shù)：聚光電池等（C.Algora）；●

系統(tǒng)與設(shè)備集成：光伏光熱測(cè)量表征的儀器和設(shè)備（G.Sala）●

光伏系統(tǒng)（E.Lorenzo）美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室

（NREL）

NREL：NationalRenewableEnergyLaboratory,U.S.A，在光伏方面主要是國(guó)家光伏中心（NCPV），側(cè)重于技術(shù)創(chuàng)新來(lái)帶動(dòng)光伏產(chǎn)業(yè)的增長(zhǎng)。主要研究方向：1、硅材料與器件：主要成就：開(kāi)發(fā)了熱絲CVD工藝；發(fā)現(xiàn)新型硅量子點(diǎn)太陽(yáng)電池的關(guān)鍵因素；制備效率19.3%的P型異質(zhì)結(jié)硅片太陽(yáng)電池；制備效率18.2%的無(wú)減反膜的黑色太陽(yáng)電池；在大約700℃下以1.8μm/min的速率利用熱絲化學(xué)氣相沉積外延生長(zhǎng)硅薄膜。NREL研究課題：硅薄膜生長(zhǎng)以及外延生長(zhǎng)的機(jī)制；氫擴(kuò)散和氫鈍化缺陷；晶硅/非晶硅異質(zhì)結(jié)界面載流子的運(yùn)輸；a-Si:H的光致亞穩(wěn)態(tài)退化；納米硅產(chǎn)品及其電學(xué)性質(zhì)。

首創(chuàng)性地在低成本的已形成種晶層的襯底上生長(zhǎng)晶硅薄膜，目的是為了以薄膜的價(jià)格獲得晶硅電池的效率。設(shè)備與技術(shù)：硅原料測(cè)試平臺(tái)；熱絲CVD；氫化和快速熱工藝系統(tǒng)；銦錫氧化物薄膜沉積系統(tǒng)；超凈室以及常規(guī)晶硅電池工藝設(shè)備；電池和材料測(cè)試技術(shù)（I-V測(cè)試，量子效應(yīng)，少子壽命，光學(xué)測(cè)試等）。NREL2、薄膜材料與器件：NREL一直在從事碲化鎘(CdTe)和銅銦鎵硒(CIGS)薄膜電池研究與器件開(kāi)發(fā)，并且取得重要的成果，在2010年前一直保持世界領(lǐng)先水平。

研究方向：CdTe：制備Cd2SnO4和Zn2SnO4耐高溫透明導(dǎo)電緩沖層；解釋CdTe電池各種工藝后的電池形成機(jī)制；建立了新的長(zhǎng)期的研究小組對(duì)CdTe的失效機(jī)制進(jìn)行研究，以期建立高效的CdTe電池評(píng)估平臺(tái)。CIGS：探究其它可替代新材料；設(shè)計(jì)新的材料和結(jié)構(gòu)來(lái)滿足對(duì)電池穩(wěn)定性的要求。這兩類(lèi)電池所取得的世界紀(jì)錄都是基于NREL提出的如圖所示的電池結(jié)構(gòu)

NRELNREL3、III-V異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池材料與器件：NREL對(duì)III-V異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池具有較強(qiáng)的科研能力4、新材料和新工藝：這塊主要是針對(duì)有機(jī)太陽(yáng)電池（OPV）和透明導(dǎo)

電氧化物（TCOs）的研究。5、測(cè)試及分析：NREL測(cè)試從材料到電池、組件、系統(tǒng)都有相應(yīng)研究。性能和可靠性：實(shí)時(shí)可靠性研究（通過(guò)與外界合作研究組件和系統(tǒng)的長(zhǎng)期性能及其可靠性）；加速測(cè)試（研究組件和材料受熱循環(huán)、熱、水分、紫外線的失效模式）。

太陽(yáng)能資源和并網(wǎng)研究：高質(zhì)量太陽(yáng)能資源數(shù)據(jù)來(lái)確定系統(tǒng)最優(yōu)選址問(wèn)題；電力并網(wǎng)研究。光伏工程：工程測(cè)試和評(píng)估；制定光伏標(biāo)準(zhǔn)；光伏能源評(píng)級(jí)。NRELNREL最新科技成果：2013/2/8證實(shí)量子點(diǎn)可以在納米線最優(yōu)的位置實(shí)現(xiàn)自主裝。相關(guān)論文《Self-assembledquantumdotsinananowiresystemforquantumphotonics》.

2013/1/10在科學(xué)報(bào)告上報(bào)道了在皮和棒上制備太陽(yáng)電池?！禤eelandStick:FabricatingThinFilmSolarCellsonUniversalSubstrates》2012/10/12NREL通過(guò)納米技術(shù)使得晶硅太陽(yáng)電池在不需要減反膜的條件下達(dá)到18.2%的效率。《An18.2%-efficientblack-siliconsolarcellachievedthroughcontrolofcarrierbinationinnanostructures》.

麻省理工學(xué)院光伏研究實(shí)驗(yàn)室

（MITPVLab）

MassachusettsInstituteofTechnology：PhotovoltaicResearchLaboratory重點(diǎn)研究商用和下一代太陽(yáng)能電池材料與器件。研究方向1、晶體硅：（1）提高太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率：通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬，發(fā)展電池缺陷的的檢測(cè)、操作、鈍化以及去除的工藝。開(kāi)發(fā)了雜質(zhì)對(duì)效率影響的模擬軟件（I2E）；

利用硅和其它材料制備多結(jié)電池，吸收各個(gè)波段的太陽(yáng)光以提高轉(zhuǎn)換效率；采用激光重參雜，修改硅帶隙，增加光吸收系數(shù)。（2）降低生產(chǎn)成本：

開(kāi)發(fā)薄片工藝，使硅片盡量薄而不影響電池性能。MITPVLab2、薄膜：（1）硫化錫：SnS具有1.3eV的直接帶隙和1.1eV的間接帯隙的交錯(cuò)結(jié)構(gòu)，既可以增加光譜響應(yīng)，又增加了少子壽命。而且制備質(zhì)量比較好的硫化錫薄膜相對(duì)簡(jiǎn)單。開(kāi)發(fā)退火工序來(lái)促進(jìn)SnS薄膜的結(jié)構(gòu)質(zhì)量和電子性能；

開(kāi)發(fā)快速氣相沉積技術(shù)來(lái)沉積高質(zhì)量的SnS薄膜；

研究各種n型半導(dǎo)體材料與SnS結(jié)合的界面，以確定最佳的結(jié)構(gòu)。在RF濺射時(shí)提高襯底溫度使得SnS晶粒尺寸增大（2）Cu2O：氧化亞銅元素豐富無(wú)毒，強(qiáng)烈吸收1.9-2.1eV能量的光子，具有很高少子壽命的潛能。開(kāi)發(fā)了磁控反應(yīng)直流濺射沉積高質(zhì)量的Cu2O材料的方法，主要進(jìn)行的工作集中在利用n型氧化物（例如ZnO和ITO）作為窗口層和透明導(dǎo)電層來(lái)優(yōu)化界面處的性質(zhì)。MITPVLab3、突破性概念：（1）重?fù)诫s硅：通過(guò)重?fù)诫s制備中間帶隙材料（IB）。開(kāi)發(fā)一種新的光譜技術(shù)用來(lái)研究該材料的能帶結(jié)構(gòu)和載流子動(dòng)力學(xué)；基于大量研究，正在開(kāi)發(fā)和測(cè)試一些被選出來(lái)能作為中間帶硅的摻雜物。（2）多結(jié)太陽(yáng)電池：將太陽(yáng)光譜分成不同的頻譜波段來(lái)分別用不同的

半導(dǎo)體吸收。只考慮使用地球上豐富廉價(jià)的材料，最初設(shè)想是硅和氧化亞銅的串聯(lián)疊結(jié)電池結(jié)構(gòu)。

美國(guó)亞利桑那大學(xué)太陽(yáng)能研究實(shí)驗(yàn)室

（AZRISE）

TheArizonaResearchInstituteforSolarEnergy主要分為四個(gè)部分：光電轉(zhuǎn)換（PV）、儲(chǔ)能、教育及延伸、太陽(yáng)能系統(tǒng)集成。在光伏電池的研究主要集中在提高轉(zhuǎn)換效率、降低成本和增加組件可靠性。研究方向：1、轉(zhuǎn)化效率的提高：

結(jié)設(shè)計(jì)（例如單結(jié)或多結(jié)）；半導(dǎo)體設(shè)計(jì)和性質(zhì)

電池對(duì)太陽(yáng)光的吸收率；載流子傳輸?shù)诫姌O2、成本的降低：

加工方法；材料設(shè)計(jì)；制造和營(yíng)銷(xiāo)能力3、提高組件的可靠性，同時(shí)降低對(duì)環(huán)境的影響：測(cè)量組件的可靠性和使用壽命；開(kāi)發(fā)先進(jìn)的密封材料；研究材料在外部環(huán)境下的退化過(guò)程；開(kāi)發(fā)新的材料來(lái)替代薄膜電池所用的劇毒或者稀有材料；回收利用的方案評(píng)估

波音SpectrolabIII-V多結(jié)太陽(yáng)電池LM：LatticeMatchedLMM:LatticeMismatchedorMetamorphic澳大利亞新南威爾士大學(xué)

（UNSW）

TheUniversityofNewSouthWales在光伏方面主要是光伏與可再生能源工程學(xué)院（SchoolofPhotovoltaicandRenewableEnergyEngineering）的馬丁格林（MartinGreen）教授所帶領(lǐng)的高效光伏研究中心（ARCPhotovoltaicsCentreofExcellence）展開(kāi)工作的。主任：Prof.Dr.StuartRossWenham執(zhí)行研究主任：Prof.Dr.MartinAndrewGreenUNSWTheCentreofExcellence擁有的實(shí)驗(yàn)室：theBulkSiliconResearchLaboratories體硅研究實(shí)驗(yàn)室theDeviceCharacterizationLaboratory器件表征實(shí)驗(yàn)室theOptoelectronicResearchLaboratories光電研究實(shí)驗(yàn)室theThin-FilmCellLaboratory薄膜電池實(shí)驗(yàn)室theIndustryCollaborativeLaboratory產(chǎn)業(yè)協(xié)作實(shí)驗(yàn)室InkjetProcessingLaboratory噴墨工藝實(shí)驗(yàn)室OrganicPhotovoltaic(OPV)Laboratory有機(jī)光伏實(shí)驗(yàn)室theSemiconductorNanofabricationFacility(SNF)半導(dǎo)體納米實(shí)驗(yàn)室

UNSWARCPhotovoltaicsCentreofExcellence的研究方向：FirstGeneration1、HighEfficiencySiliconCells高效硅電池AlternateRearReflectors選擇性背反射;SpectrumSplitting頻分裂2、Commercialisation商業(yè)化（1）finger柵線（2）advancedN-typeScreen-PrintedSolarcells先進(jìn)N型電池的絲網(wǎng)印刷N-typeScreen-PrintedcellswithhomogeneoustopSurfaceDiffusion前表面均勻擴(kuò)散;N-typeScreen-PrintedcellswiththeEquivalentofaSelectiveEmitter等效于一個(gè)選擇性發(fā)射極（3）BuriedcontactSolarcells刻槽埋柵太陽(yáng)電池(4)LaserDopedSelectiveEmitterSolarcells激光摻雜的選擇性發(fā)射極電池(5)inkjettechnologyforSolarcellfabrication噴墨技術(shù)（6）DirectEtchingviaaerosol

Jetting通過(guò)氣溶膠噴射直接刻蝕（7）PLUTOTechnology冥王星技術(shù)UNSWSecondGeneration1、e-beamevaporatedpoly-crystalline(poly-Si)thin-filmsolarcells采用電子束蒸發(fā)的多晶硅薄膜太陽(yáng)電池（1）Glasstexturing玻璃絨面（2）Solidphasecrystallisation(SPC)固相結(jié)晶作用（3）Transientheatingdefectanneal快速熱退火（4）PECVDcellsPECVD制備電池（5）E-BeamevaporatedSicells電子束蒸發(fā)制備硅電池2、organicsemiconductormaterialsandorganicphotovoltaicdevices有機(jī)半導(dǎo)體材料和有機(jī)光伏器件（1）orderedNanoparticlearraysforhybridorganic/inorganicSolar

cells有機(jī)/無(wú)機(jī)混合太陽(yáng)電池（2）Poly-Si/organichetero-Junction

cell多晶硅/有機(jī)異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池UNSWThirdGeneration1、Sinanostructuresolarcells納米結(jié)構(gòu)硅太陽(yáng)電池（1）the“all-Si”tandemcell全硅疊結(jié)電池（2）fabricationofSiQDnanostructures硅量子點(diǎn)納米結(jié)構(gòu)（3）DifferentmaterialsforQD

nanostructuresSiliconQDsembeddedinsiliconnitridematrix硅量子點(diǎn)植入SN基質(zhì)SiliconQDnanocrystalsembeddedinsiliconcarbidematrix硅量子點(diǎn)植入SC基質(zhì)Germaniumnanostructures鍺納米結(jié)構(gòu)Siliconnanocrystaldevicesonquartzsubstrates石英襯底上的納米硅器件2、hotcarriercells熱載流子電池3、up-conversion上轉(zhuǎn)換

日本先進(jìn)產(chǎn)業(yè)科技研究院光伏技術(shù)研發(fā)中心

(RCPVT)

RCPVT：ResearchCenterforPhotovoltaicTechnologies，AdvancedIndustrialScienceandTechnology）所涉及的研究范圍包括材料、器件、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、表征以及標(biāo)準(zhǔn)制定。中心由8個(gè)隊(duì)伍組成，以下是8個(gè)隊(duì)伍的簡(jiǎn)要研究資料：1、先進(jìn)高效電池團(tuán)隊(duì)（ADHEP）：

研究方向：主要包括光吸收層、透明導(dǎo)電層的材料的性能提升；

制備高效的CIGS太陽(yáng)能電池組件，尤其是柔性基底太陽(yáng)能電池；

實(shí)驗(yàn)室制備CIGS電池使其達(dá)到極限效率，并應(yīng)用于組件上；

為高效CIGS太陽(yáng)電池開(kāi)發(fā)新型替代材料。

主要成果：在實(shí)驗(yàn)室制備出效率達(dá)19.4%的CIGS電池；

使用柔性的陶瓷襯底做出效率為15.9%的柔性CIGS電池。RCPVT2、先進(jìn)的低成本工藝團(tuán)隊(duì)（ALOCOP）：

研究方向：（1）硅薄膜太陽(yáng)電池：運(yùn)用新的沉積技術(shù)沉積非晶硅，來(lái)降低光致衰減作用；發(fā)展氫化非晶硅鍺材料作為電池底層來(lái)增加長(zhǎng)波長(zhǎng)的響應(yīng)；制作二疊結(jié)、三疊結(jié)硅薄膜太陽(yáng)能電池；對(duì)非晶硅薄膜生長(zhǎng)進(jìn)行原位監(jiān)控；開(kāi)發(fā)大折射率的基板（FLiSS）來(lái)替代織構(gòu)化這一工藝，以期消除織構(gòu)化對(duì)薄膜造成的缺陷。（2）有機(jī)薄膜太陽(yáng)電池：發(fā)展高開(kāi)路電壓高電流密度的低帶隙材料；通過(guò)結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)最優(yōu)的異質(zhì)結(jié)電池結(jié)構(gòu)；改善電極和緩沖層來(lái)控制激子和電荷的擴(kuò)散；設(shè)計(jì)新型的金屬氧化物和有機(jī)物的疊層電池；探索有機(jī)薄膜電池的衰退機(jī)制；缺陷的檢測(cè)技術(shù)；探索各種環(huán)境因素對(duì)有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池的影響，從而發(fā)展該電池的封裝技術(shù)。（3）染料敏化太陽(yáng)電池：研發(fā)新的有機(jī)染料能與TiO2有很強(qiáng)的吸附能力。嘗試尋找染料中對(duì)于電池性能有影響的部分。RCPVT3、創(chuàng)新技術(shù)轉(zhuǎn)讓團(tuán)隊(duì)（INNOTECT）：

研究方向：（1）第一次采用背面引進(jìn)聚酰亞胺層來(lái)提高背面反射，并且降低少子復(fù)合，詳見(jiàn)右圖：（2）新的制造工藝：固定磨料線鋸適合單晶硅切片，對(duì)于多晶硅采用此工藝后，表面織構(gòu)化采用新的噴砂刻蝕工藝來(lái)形成；（3）研究晶硅鍺異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池。RCPVT4、合作的組件穩(wěn)定性研究團(tuán)隊(duì)（COMORET）：

與大量企業(yè)合作，探究電池組件在戶外受環(huán)境的影響，研究其穩(wěn)定性和長(zhǎng)久性。

研究方向：

探究電池組件在戶外的穩(wěn)定性；加速處理來(lái)研究組件的穩(wěn)定性；

研制新的組件材料來(lái)獲得更好的組件穩(wěn)定性。5、校準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)制定以及測(cè)量團(tuán)隊(duì)（CASMET）：

發(fā)展光伏性能表征技術(shù)，光伏相關(guān)設(shè)備校準(zhǔn)技術(shù)，制定光伏行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

研究方向：（1）發(fā)展光伏性能測(cè)試技術(shù)，開(kāi)發(fā)各種測(cè)試設(shè)備；（2）光伏設(shè)備相關(guān)校準(zhǔn)技術(shù)；（3）光伏能源評(píng)估技術(shù)，探究光伏組件在各種氣候條件和不同裝配下的日、月、年發(fā)電量的特點(diǎn)。RCPVT6