薄膜電池重整光伏產(chǎn)業(yè)格局

9月27日，在歐中太陽能促進(jìn)會(huì)主辦的第二屆（北京）國際太陽能光伏會(huì)議暨展覽會(huì)上，北京市新能源與可再生能源協(xié)會(huì)太陽能光電專委會(huì)主任王長(zhǎng)貴研究員指出，用材少、能耗低、成本低的薄膜太陽能電池極具發(fā)展前景，我國應(yīng)加快在相關(guān)領(lǐng)域的研究和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，特別是非晶硅薄膜太陽能電池的研發(fā)，未來10年力爭(zhēng)使薄膜電池占太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用市場(chǎng)30%的份額。

撼動(dòng)晶硅電池龍頭地位

新型薄膜太陽能電池不僅用材少、能耗低、成本低，而且能量回收期短、環(huán)境友好，更容易與建筑物結(jié)合，是大有發(fā)展前景的新型太陽能電池。但目前薄膜太陽能電池的生產(chǎn)設(shè)備比晶硅太陽能電池的生產(chǎn)設(shè)備價(jià)格高4～5倍，電池轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性也比較低。王長(zhǎng)貴認(rèn)為，薄膜太陽能電池在減少設(shè)備投資、降低電池生產(chǎn)成本等方面潛力巨大。

據(jù)了解，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的薄膜太陽能電池包括薄膜硅電池、銅銦鎵硒（CIGS）電池和碲化鎘（CdTe）電池。全球薄膜電池市場(chǎng)份額已經(jīng)達(dá)20%左右，并且還在逐年增長(zhǎng)，到2015年將超過30%。

對(duì)于這三種電池能否撼動(dòng)傳統(tǒng)晶硅電池的霸主地位，王長(zhǎng)貴認(rèn)為，薄膜太陽能電池短期內(nèi)還受限于低轉(zhuǎn)換效率和低穩(wěn)定性等，而且目前研究的薄膜太陽能電池種類繁多，未來究竟何種會(huì)成為大規(guī)模應(yīng)用的電池，還需綜合考慮、科學(xué)分析，從實(shí)際出發(fā)選準(zhǔn)重點(diǎn)。目前各國正在抓緊研發(fā)多種薄膜電池的創(chuàng)新推廣，這三種電池的研發(fā)將繼續(xù)提速。到2020年工業(yè)生產(chǎn)的CIGS和CdTe電池效率分別可以達(dá)到16%和14%，非晶硅和微晶硅電池效率可以達(dá)到20%。

目前我國薄膜太陽能電池的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化水平與美、德、日等光伏技術(shù)先進(jìn)的發(fā)達(dá)國家相比差距較大。王長(zhǎng)貴提出應(yīng)高度重視生產(chǎn)工藝的改進(jìn)、生產(chǎn)設(shè)備的創(chuàng)新研發(fā)，從電池、微型組件、大面積組件、生產(chǎn)工藝、試生產(chǎn)線、生產(chǎn)線、穩(wěn)定產(chǎn)品到商業(yè)化組件等階段循序漸進(jìn)，盡快提高光電轉(zhuǎn)換效率、穩(wěn)定性和使用壽命，進(jìn)一步提高性能、降低材耗能耗和生產(chǎn)成本，以改變我國薄膜太陽能電池生產(chǎn)設(shè)備主要依靠從國外高價(jià)進(jìn)口的局面。

硅基電池仍為主流

薄膜太陽能硅材料用量少，能耗也比較低。在國際市場(chǎng)硅原材料緊缺的情況下，硅基薄膜電池的價(jià)格相對(duì)穩(wěn)定。王長(zhǎng)貴認(rèn)為，在已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化的薄膜太陽能電池中，硅基薄膜電池成本降低空間最大，發(fā)展?jié)摿σ沧畲?，是薄膜電池的主流產(chǎn)品，也是我國產(chǎn)業(yè)化最成熟的薄膜太陽能電池。

通過引進(jìn)生產(chǎn)線和技術(shù)、海外華人回國創(chuàng)業(yè)、引進(jìn)技術(shù)的國產(chǎn)化和自主研發(fā)等多種形式，我國非晶硅電池技術(shù)水平提高較快，正在快速走向產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。目前單室多片制造非晶硅薄膜電池技術(shù)已實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，多室單片型、單室與多室組合型非晶硅電池生產(chǎn)線已引進(jìn)建成并投入生產(chǎn)，連續(xù)卷繞鍍膜非晶硅電池生產(chǎn)技術(shù)也在調(diào)研洽商中。

談到未來的發(fā)展方向，王長(zhǎng)貴認(rèn)為，微晶硅和非晶硅疊層電池將可能成為硅基電池的發(fā)展重點(diǎn)。這種電池將由非晶硅與微晶硅電池疊加，疊層電池中非晶硅電池的本征吸收層較薄，可以大大提高電池穩(wěn)定性。而微晶硅為底的電池可以大大提高電池對(duì)太陽光的光譜收集范圍，是目前高效穩(wěn)定的硅基薄膜太陽能電池，而且有望降低設(shè)備成本，提高電池性能。

非硅電池加緊材料替代

CIGS和CdTe電池是效率較高的兩種非硅化合物薄膜電池。目前CdTe電池光電轉(zhuǎn)化率超過11%；CIGS電池效率達(dá)到20.3%。王長(zhǎng)貴提醒說，這兩種電池主要材料有銦、鎘和碲三種稀缺元素，大規(guī)模推廣或?qū)⑹芟抻谫Y源和環(huán)境。我國除了要在改善穩(wěn)定性、提高轉(zhuǎn)換效率、降低生產(chǎn)成本、延長(zhǎng)使用壽命等方面積極開展研發(fā)外，還應(yīng)重視保護(hù)戰(zhàn)略資源，加強(qiáng)相關(guān)材料的替代工作。

據(jù)介紹，銦僅以微量伴生在鋅、錫等礦物中，是一種極為稀有的貴金屬，廣泛應(yīng)用于電子、航天、航空、合金制造及光伏電池制造等領(lǐng)域。全球銦儲(chǔ)量?jī)H為1.6萬噸，是黃金儲(chǔ)量的1/6。目前粗銦的價(jià)格約為5000元/千克，精銦的價(jià)格高達(dá)10000元/千克。由于需求旺盛，銦的價(jià)格在幾年內(nèi)上漲了30倍。以目前光電轉(zhuǎn)換效率10%、厚度3微米計(jì)，每MW的CIGS電池約需銦50千克，未來生產(chǎn)成本可能受銦價(jià)制約。碲也是一種很有開采價(jià)值的重要工業(yè)原材料，我國雖然已在四川發(fā)現(xiàn)了世界首例成礦的碲鉍礦山資源，但開采權(quán)已被國外獨(dú)資企業(yè)壟斷。

王長(zhǎng)貴同時(shí)強(qiáng)調(diào)，對(duì)CdTe和CIGS電池中鎘的污染問題應(yīng)予以重視。生產(chǎn)1MW的厚3微米、效率為9.3%的CdTe電池組件需要94千克左右的鎘。由于鎘是一種重金屬元素，即使這種電池生產(chǎn)時(shí)沒有污染，CdTe電池分解的鎘流失到環(huán)境中，其后果也將十分嚴(yán)重。

來源：中國化工報(bào)

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