不同類型的光伏組件的性能、特性及適用場(chǎng)景不同，文章在介紹光伏組件發(fā)展的同時(shí)，也對(duì)光伏組件的分類及特點(diǎn)進(jìn)行了論述。
太陽(yáng)能電池是一種由半導(dǎo)體材料制成，利用光伏效應(yīng)將太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)換為電能的光電器件。光伏組件指的是具有封裝及內(nèi)部連接，能單獨(dú)提供直流電輸出的最小不可分割的太陽(yáng)能電池組合裝置。
光伏組件中除了太陽(yáng)能電池，還包含蓋板、背板、封裝材料、邊框、匯流條、互連條等。其中，封裝部件及內(nèi)部連接部件也會(huì)帶來光學(xué)及電學(xué)損失（如蓋板和膠膜帶來的光學(xué)損失、聯(lián)結(jié)部件電阻帶來的電學(xué)損失）。
因此，光伏組件的轉(zhuǎn)換效率不等同于太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率。通常，光伏組件的功率會(huì)小于其所含太陽(yáng)能電池功率的總和，相應(yīng)地，光伏組件的整體轉(zhuǎn)換效率與太陽(yáng)能電池相比也會(huì)有所降低（高效組件除外）。
主要包括單晶硅、多晶硅及非晶硅光伏組件，技術(shù)相對(duì)成熟，是較早實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用的一類光伏組件，目前有著較大的市場(chǎng)占有率。隨著材料加工工藝的改進(jìn)及組件封裝技術(shù)的更新，這類組件的光電轉(zhuǎn)換效率仍在不斷提高，目前，其實(shí)驗(yàn)室效率可以達(dá)到25%以上，同時(shí)生產(chǎn)成本也逐漸降低。
主要包括碲化鎘（CdTe）、砷化鎵（GaAs）、銅銦鎵硒（CIGS）等光伏組件。這類光伏組件具有消耗材料少、制備能耗低、光電轉(zhuǎn)換效率較高、重量輕、衰減率低、適合與建筑結(jié)合（BIPV）等優(yōu)點(diǎn)，是目前業(yè)界看好的一類光伏組件。
主要包括鈣鈦礦光伏組件、染料敏化光伏組件、量子點(diǎn)光伏組件、有機(jī)光伏組件等。具有成本較低、工藝較簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，轉(zhuǎn)換效率也在不斷提升。目前正在實(shí)驗(yàn)室研發(fā)階段和部分量產(chǎn)階段，有著較大的發(fā)展?jié)摿洼^好的應(yīng)用前景。
晶硅光伏組件一般由上蓋板、封裝材料、下蓋板、太陽(yáng)能電池、互連條、匯流條、邊框（無框組件除外）組成。
其中，上蓋板是光伏組件受光側(cè)的保護(hù)材料，位于光伏組件正表面，通常為透明玻璃，一般采用透光率高的低鐵鋼化絨面玻璃，也稱為白玻璃；
封裝材料在光伏組件中用于將上蓋板、太陽(yáng)能電池連接組、下蓋板等材料連接為一個(gè)整體，并具有一定密封能力，一般采用EVA（乙烯-醋酸乙烯酯共聚物）膜、POE（乙烯-辛烯共聚物）膜或其他封裝膠膜，要求有良好的黏結(jié)性、柔韌性、化學(xué)穩(wěn)定性和耐候性（耐高溫、耐高濕、耐紫外等）；
下蓋板是光伏組件背光面的保護(hù)材料，一般采用TPT/TPF/TPE（聚氟乙烯復(fù)合膜）結(jié)構(gòu)背板、KPK/KPF/KPE（聚偏二乙烯復(fù)合膜）結(jié)構(gòu)背板、CPC（氟樹脂類涂覆）結(jié)構(gòu)背板、玻璃背板、透明有機(jī)材料背板和其他結(jié)構(gòu)背板，要求有良好的絕緣性、阻水性和耐老化性（可以確保光伏組件露天使用25年以上）。
晶硅光伏組件以晶硅為基材，有P型層和N型層，并且有正負(fù)引出電極。常規(guī)晶硅光伏組件結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1?常規(guī)晶硅光伏組件結(jié)構(gòu)示意圖
晶硅光伏組件的制備步驟主要包括絨面制備、PN結(jié)制備、減反射層沉積、絲網(wǎng)印刷和燒結(jié)。單晶硅和多晶硅的區(qū)別主要在于加工制備工藝不同，使得原子結(jié)構(gòu)排列不同，從而導(dǎo)致單晶硅和多晶硅的物理特性及轉(zhuǎn)換效率不同。隨著硅材料和硅片切割技術(shù)等工藝的進(jìn)步，單晶硅片的成本持續(xù)下降，對(duì)應(yīng)的市場(chǎng)份額也越來越大。
晶硅光伏組件的P型和N型組件采用不同的技術(shù)路線，主要區(qū)別在于制造工藝。其中，P型光伏組件因其較成熟的工藝和較低的成本，占據(jù)晶硅光伏組件市場(chǎng)的絕對(duì)份額，主要包括Al-BSF（鋁背場(chǎng)）光伏組件和PERC（發(fā)射極鈍化和背面接觸）光伏組件。
P型光伏組件的理論轉(zhuǎn)換效率極限存在限制，效率很難再有大幅度的提升，同時(shí)未能徹底解決以P型硅為基底的光伏組件所產(chǎn)生的光致衰減現(xiàn)象，使得P型光伏組件很難有進(jìn)一步的發(fā)展。
N型光伏組件的少數(shù)載流子的壽命比P型光伏組件高至少1個(gè)數(shù)量級(jí)，這極大地提升了光伏組件的開路電壓和短路電流，帶來更高的轉(zhuǎn)化效率。
同時(shí)，N型光伏組件摻入的主要是磷元素，在材料中不會(huì)形成硼氧原子對(duì)（P型光伏組件發(fā)生光致衰減的主要原因），且溫度系數(shù)低，因而有更大的效率提升空間。
隨著技術(shù)革新和工藝進(jìn)步，高效晶硅光伏組件不斷涌現(xiàn)，晶硅光伏組件的轉(zhuǎn)換效率也在不斷提高。目前，比較有代表性的高效晶硅光伏組件如下。
本征薄層異質(zhì)結(jié)（HJT）光伏組件
在電池片中同時(shí)存在單晶硅和非晶硅，并利用非晶硅薄膜/單晶硅襯底的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，很好地解決了常規(guī)光伏組件摻雜層和襯底接觸區(qū)域的高度載流子復(fù)合損失問題。
HJT光伏組件綜合了單晶硅和非晶硅光伏組件的優(yōu)點(diǎn)，具有穩(wěn)定性好、轉(zhuǎn)換效率高、低衰減、工藝環(huán)節(jié)少、成本低廉等優(yōu)勢(shì)。
HJT光伏組件結(jié)構(gòu)如圖2所示。
圖2?HJT太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)示意圖
采用摻雜多晶硅和背面超薄氧化硅的復(fù)合結(jié)構(gòu)，形成良好的鈍化接觸結(jié)構(gòu)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)光伏組件背表面的鈍化，而且可以降低界面復(fù)合，全面提升光伏組件性能。TOPCon光伏組件結(jié)如圖3所示。
圖3?TOPCon光伏組件結(jié)構(gòu)示意圖
PN結(jié)和金屬接觸電極以交指形態(tài)設(shè)置于光伏組件的背面，不僅避免了正面金屬柵線電極對(duì)入射光的遮擋，同時(shí)前表面由減反層和倒金字塔絨面結(jié)構(gòu)共同組成陷光結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)入射光的最大化。IBC光伏組件結(jié)構(gòu)如圖4所示。
從常規(guī)鋁背場(chǎng)電池（BSF）結(jié)構(gòu)自然衍生而來，利用氧化鋁膜對(duì)光伏組件背表面進(jìn)行鈍化，增大PN結(jié)電勢(shì)差，可以降低背表面載流子復(fù)合，提高開路電壓。
同時(shí)，鈍化層作為背反射器，可增加長(zhǎng)波光的吸收，提高短路電流，從而提高光伏組件的效率。幾種常見PERC光伏組件的結(jié)構(gòu)如圖5所示。
圖4?IBC光伏組件結(jié)構(gòu)示意圖
除了上述光伏組件，高效晶硅光伏組件還包括發(fā)射極鈍化和全背面擴(kuò)散（PERT）光伏組件、鋁背場(chǎng)（Al-BSF）光伏組件、金屬繞通（MWT）光伏組件、多晶硅氧化物選擇鈍化接觸（POLO）光伏組件、黑硅光伏組件、雙面光伏組件等。
通常由P-CdTe和N-CdS構(gòu)成PN結(jié)，可以分為上襯底和下襯底兩部分結(jié)構(gòu)。上襯底結(jié)構(gòu)一般使用透明襯底（如玻璃），下襯底結(jié)構(gòu)一般使用不透明柔性襯底（如不銹鋼）。
在碲化鎘（CdTe）光伏組件結(jié)構(gòu)中，透明導(dǎo)電氧化物（TCO）層，如SnO2或Cd2SnO4透明且具有高導(dǎo)電性，可以高效傳輸電流；中間層（CdS等）可以促進(jìn)TCO和CdTe之間的生長(zhǎng)和發(fā)揮電氣特性；CdTe層可以作為主要的光電轉(zhuǎn)換層，吸收大部分可見光。
CdTe層、中間層和TCO層可以一起形成一個(gè)電場(chǎng)，將CdTe層中吸收的光轉(zhuǎn)換為電流和電壓，金屬放置在組件背面，可以形成電觸點(diǎn)。在生產(chǎn)中，這些層級(jí)都沉積在上襯底玻璃上，并可以在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)加工成完整的光伏組件。
銅銦鎵硒（CIGS）薄膜材料為三元化合物半導(dǎo)體，光學(xué)吸收系數(shù)高，具有目前所有光伏組件中最高的光學(xué)吸收系數(shù)，因此具有高轉(zhuǎn)換效率。另外，由于CIGS是直接帶隙半導(dǎo)體，弱光性能好，在陰雨天條件下輸出功率也高于其他類型光伏組件。
除了上述光伏組件，薄膜光伏組件還包括硅基薄膜光伏組件，由于其技術(shù)提升空間有限，目前在產(chǎn)品）性能與生產(chǎn)成本上相比晶硅電池?zé)o明顯優(yōu)勢(shì)，文章對(duì)其不展開詳細(xì)介紹。
圖5?常見PERC光伏組件結(jié)構(gòu)示意圖
1839年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了存在于鈣鈦礦石中的鈦酸鈣（CaTiO3）化合物，之后不斷發(fā)現(xiàn)和合成了很多結(jié)構(gòu)類似CaTiO3的材料。
狹義上，鈣鈦礦指的是鈦酸鈣（CaTiO3），而廣義的鈣鈦礦（Perovskite）是具有ABX3分子結(jié)構(gòu)（八面體結(jié)構(gòu)）的化合物的統(tǒng)稱，其中，A一般為金屬陽(yáng)離子（如Cs+等）或有機(jī)陽(yáng)離子（如CH3NH3+、MA3+等），位于八面體核心；
B為過渡金屬元素，一般為二價(jià)金屬陽(yáng)離子（如Pb2+、Sn2+等），位于八面體頂角；X一般指陰離子（如Cl-、Br-、I-、O2-等），位于八面體面心。
這種分子結(jié)構(gòu)形態(tài)穩(wěn)定，具有獨(dú)特的電磁性能及很高的光吸收、電催化性，可以應(yīng)用于光伏組件。
是一種迅速興起的新型光伏組件，以具有光敏性質(zhì)的有機(jī)物作為半導(dǎo)體材料，該有機(jī)材料具有共軛結(jié)構(gòu)并且有導(dǎo)電性，有著較高的轉(zhuǎn)換效率（超過18.2%）、較好的性能和較長(zhǎng)的壽命，具有許多無機(jī)光伏組件所不具備的優(yōu)良特性（如結(jié)構(gòu)多樣性、顏色多樣性、柔性等），在建筑光伏一體化、可穿戴光伏設(shè)備等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。
未來，晶體硅光伏組件將憑借其較為完備的產(chǎn)業(yè)鏈，繼續(xù)占據(jù)光伏市場(chǎng)的主要份額。
同時(shí)，光伏組件會(huì)向著更高的轉(zhuǎn)換效率、更少的原材料及制造成本、更低的能耗方向發(fā)展，半片技術(shù)、疊瓦技術(shù)、多主柵技術(shù)等將得到廣泛應(yīng)用，可以進(jìn)一步提升組件效率。
鈣鈦礦等新材料組件及適用于建筑光伏一體化等多領(lǐng)域融合的新型組件也將引領(lǐng)光伏組件朝多元化、多領(lǐng)域方向發(fā)展。
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