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光伏电池技术的进展:可行性、成本、性能和稳定性

近年来，随着公共领域、工业和空间技术的快速发展，光伏（PV）技术的需求呈现出显著增

长。光伏技术的实际可行性不仅取决于建筑材料，还受到效率、稳定性、成本和整体性能的

影响。然而，当前已有大量研究致力于评估光伏技术的可行性，但仍存在许多值得深入探讨

的问题。因此，全面回顾和总结不同光伏技术的进展，尤其是其实际应用的可行性，显得尤

为重要。

本文旨在梳理现有的研究成果，分析光伏技术的优势与局限，并为未来的技术创新指明发展

方向。研究显示，虽然某些光伏技术在技术层面上已经具备可行性，但在经济性方面仍面临

一定挑战。目前，硅基光伏技术（Si-PV）因其稳定性和成本效益，在未来几十年内有望继续

保持市场主导地位，预计在所有其他光伏技术中将保持最佳的价格竞争力。

其中，传统的铝背面钝化（Al-BSF）技术正在被更高效的PERC技术取代，预计到2026年，Al-

BSF技术将彻底退出市场。而基于晶体硅（c-Si）的其他技术，如SHJ、TOPCon和IBC，凭借其提

高的效率和降低的成本，预计将在未来2至3年内成为市场主流。

然而，基于c-Si的光伏技术已经接近其理论极限（最高效率为26.1%，而理论效率极限为

29.43%），因此，许多研究者开始关注创新的技术路径，如串联太阳能电池。实验室测试和实

际应用数据显示，III-V/Si和PVK/Si串联电池由于其独特的性能，未来有望与基于c-Si的技术

展开竞争。然而，尽管这些技术在性能上展现了巨大的潜力，它们在实际应用中的推广仍面

临诸多挑战。

此外，薄膜光伏技术，如CdTe、CIGS和GaAs等，仍在光伏市场中占据重要位置，发挥着不可或

缺的作用。本综述将深入探讨各类光伏技术的优势与缺点，并提出可能的解决方案，为行业

的发展和技术的突破提供参考。

1.引言

随着能源需求的不断增长、环境问题的日益严重以及传统能源的逐渐枯竭，对

替代性、可再生、低成本且安全的能源需求愈发迫切。解决全球能源危机的有

效途径之一便是利用太阳辐射，而光伏（PV）太阳能技术因其安装简便、维护

成本低且环保，可持续性强，受到了广泛关注。这项技术能够高效地将太阳能

转化为电能，已成为全球清洁能源的重要组成部分。

截至2019年底，全球光伏系统的累计装机容量已达到627GW，占全球电力需求的

3%，并有效减少了全球电力相关的二氧化碳排放量约5%。预计到2025年底，光

伏装机容量将增长至2.1TW。随着对绿色能源的需求日益增加，光伏产业正处于

快速增长的阶段。目前，晶体硅（c-Si）光伏电池因其低成本、大规模生产能

力以及良好的安装和维护特性，仍是市场的主力技术。除了传统的c-Si光伏，

许多创新技术也在不断推进，如薄膜光伏、染料敏化电池、有机电池、钙钛矿

电池以及串联多结电池等。

尽管光伏技术在建筑材料、性能、成本和稳定性等方面取得了显著进展，现有

技术的可行性依然存在争议。大量文献研究对不同光伏技术的优劣进行了广泛

讨论，但由于缺乏系统性的分析，普通消费者往往难以全面了解这些技术的实

际可行性。因此，深入探讨现有技术的优势和挑战，以及未来的研究方向显得

尤为重要。

目前，市场上的硅基光伏组件主要以单晶硅（sc-Si）和多晶硅（mc-Si）为主，

硅仍然是制造光伏组件中最广泛使用的半导体材料。直到2018年，晶体硅基铝背

表面场（Al-BSF）技术是最流行的光伏技术，但近年来，钝化发射极背板电池

（PERC）、硅异质结（SHJ）、叉指背接触（IBC）和隧道氧化物钝化接触

（TOPCon）等更高效的技术逐渐获得关注。尽管如此，硅基光伏技术仍面临一些

挑战，包括高温加工的能源消耗、易碎性以及效率瓶颈（晶体硅基技术的效率已

接近其理论极限26.1%）。

为解决这些问题，新型硅基光伏组件以及复合材料（如砷化镓GaAs、碲化镉

CdTe、铜铟镓硒CIGS和钙钛矿CaTiO）正在不断研发中。这些新材料在不同气候

条件下展现出了优异的稳定性和高效的电力转换性能，因此受到广泛关注。随着

有机-无机金属卤化物等新型光吸收材料的改进，未来的光伏效率预计有望突破

50%，为光伏技术的进步开辟了新的方向。

综合来看，虽然光伏技术的进步带来了新的机遇，但仍面临着制造成本、稳定性

等挑战。全面了解这些技术的优势与劣势，对于推动光伏产业的未来发展至关重

要。

表光伏材料类型、发展历程、效率和当前挑战

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PVmaterialtype