日前，中國材料大會在寧夏銀川舉行。與會專家認為，鈣鈦礦、碲化鎘薄膜太陽能電池轉換效率不斷提升，具有制備成本低、輕薄等優(yōu)勢，發(fā)展前景廣闊，但穩(wěn)定性差、大面積制備難等瓶頸阻礙了其大規(guī)模產業(yè)化。一些專家和學者建議，應加大基礎研究，瞄準柔性電池強化研發(fā)，打破國外技術壟斷，推動薄膜太陽能電池實現產業(yè)化，促進我國光伏產業(yè)升級換代。
（資料圖片 來源于網絡） 新型薄膜太陽能電池發(fā)展迅速
近年來，我國光伏產業(yè)發(fā)展迅速，太陽能作為一種可再生資源受到越來越多的關注。雖然硅太陽能電池占據了光伏組件約９０％的市場份額，但鈣鈦礦、碲化鎘薄膜太陽能電池發(fā)展迅速，且轉換效率不斷提升，相對硅太陽能電池成本較低，發(fā)展前景廣闊。
與會專家認為，在光電轉化效率方面，與單晶硅的２５％、多晶硅的２０％轉化率相比，碲化鎘、鈣鈦礦薄膜太陽能電池分別達到１７％、２１％，差距在逐步縮小。另外，薄膜太陽能電池在成本、厚度方面優(yōu)勢明顯，鈣鈦礦薄膜太陽能電池的成本比晶硅材料太陽能電池低２５％左右；碲化鎘、鈣鈦礦薄膜太陽能電池厚度分別為３－５微米和０．６微米，而晶硅材料太陽能電池至少為１００微米。
其中，鈣鈦礦太陽能電池被視為最有希望取代傳統(tǒng)石化能源的新能源電池之一，因制備方法簡單、材料易于獲取、能耗低等優(yōu)勢，成為國內外太陽能電池研究的熱門領域。陜西師范大學教授劉生忠說：“僅用８年時間，鈣鈦礦薄膜太陽能電池的轉化效率就從４％提高到２１％，發(fā)展速度很快。”
四川大學教授武莉莉說，除了成本低外，薄膜太陽能電池與晶硅材料太陽能電池相比最大的優(yōu)勢在于“薄”，除了一般的用途外，可做成可穿戴或者軍用的柔性太陽能電池。
在應用方面，碲化鎘、鈣鈦礦薄膜太陽能電池也進行了探索。２０１６年，全國首個碲化鎘薄膜太陽能電池產業(yè)化項目已落地浙江嘉興，四川大學自建了一條中試線。而鈣鈦礦薄膜太陽能電池目前還處于實驗階段，中山大學副研究員鄭世昭結合鈣鈦礦薄膜太陽能電池研發(fā)可折疊的柔性太陽能電池，已經取得突破，預計３－５年內投產。
產業(yè)化遭遇發(fā)展瓶頸
雖然國內關于碲化鎘、鈣鈦礦薄膜太陽能電池的研究成果不少，但大多停留在實驗室和論文里，產業(yè)化應用還不夠。專家學者認為，目前我國在碲化鎘、鈣鈦礦薄膜太陽能領域還存在諸多短板。
碲化鎘薄膜太陽能電池經過半個多世紀的發(fā)展，技術相對成熟，目前９０％的市場由美國薄膜電池制造商ＦｉｒｓｔＳｏｌａｒ壟斷，而鈣鈦礦太陽能電池還停留在實驗室里，需在基礎研究方面不斷尋求突破。
武莉莉說，我國碲化鎘薄膜太陽能電池轉化率與國外還有不小差距，這凸顯了我國基礎研究方面的短板，如果不重視基礎研究，想要提高轉化率會非常困難，提高產業(yè)競爭力更無從談起。
穩(wěn)定性對于薄膜太陽能電池而言至關重要，這也是鈣鈦礦薄膜太陽能電池產業(yè)化的一大制約因素。“太陽能電池的使用壽命一般在２０年左右，而鈣鈦礦薄膜太陽能電池的穩(wěn)定性從幾個小時提高到現在的５個多月，但遠遠不能滿足現實的需求。”中國工程物理研究院化工材料研究所博士鄭霄家說。
此外，大面積制備也是當前薄膜太陽能電池發(fā)展的一大制約因素。從基礎研究到量產、從實驗室到中試線是一個復雜的過程，目前研發(fā)的鈣鈦礦太陽能電池面積多為１平方厘米及以下，研發(fā)大面積高效率組件面臨很多技術挑戰(zhàn)，是其走出實驗室邁向規(guī)模化生產的主要障礙。鄭世昭說，實驗室里的產品雖然有突破但面積非常小，而大面積制備后如何保證可靠性依舊是一個難題。
應開發(fā)柔性太陽能電池
與會專家認為，鈣鈦礦、碲化鎘薄膜太陽能電池具有良好的發(fā)展前景，應進一步加大在基礎研究方面的投入，走差異化發(fā)展路子，把重點放在柔性太陽能電池，并加強院企合作，讓實驗成果加快走出實驗室。
一是要加大基礎研究投入。武莉莉、劉生忠等專家認為，我國鈣鈦礦、碲化鎘薄膜太陽能電池研究已取得不小進步，但在各自領域仍存在瓶頸。在注重發(fā)展速度的同時，各個研發(fā)機構需重視基礎研究，并在加大基礎研究投入的同時注重人才隊伍建設，為后續(xù)研發(fā)取得突破積蓄力量、儲備人才。
二是要瞄準柔性太陽能電池持續(xù)發(fā)力。鄭世昭認為，短時間內晶硅材料的市場主導地位難以撼動，應充分發(fā)揮鈣鈦礦、碲化鎘薄膜太陽能電池自身輕薄的優(yōu)勢，瞄準柔性太陽能電池加強研發(fā)。
三是要加強院企合作，加速科研成果產業(yè)化。業(yè)內人士認為，大面積制備一直是薄膜太陽能電池產業(yè)化的一大瓶頸，由于研發(fā)投入大，僅靠科研院所難以實施。國家相關部門應鼓勵企業(yè)參與進來、共同推進，加速科研成果從實驗室走向生產車間，推出適應市場需求的產品。（于瑤 許晉豫）
轉自：中國高新技術產業(yè)導報
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