鉅大LARGE | 點擊量：609次 | 2021年11月09日
玻璃幕墻即光伏電池，建筑有望從“耗能”向“產量”轉變
國家住建部數據顯示，我國的建筑能耗約占全社會總能耗的30%。建筑能耗包括從建筑材料制造、建筑施工，到人們日常在建筑中的采暖、空調和照明等。從“耗能城市”向“節能城市”，甚至“產量城市”的轉變，也是建設智慧城市低碳發展的一大議題。
八月十日，銅銦鎵硒薄膜光伏建筑一體化(CIGS-BIPV)技術與應用的研究成果，在陜西西安的光伏產業發展高峰論壇暨展覽會上，進行了展示。該項目由國家能源集團牽頭，集成了CIGS-BIPV一體化裝配技術、光伏光熱太陽能綜合利用、直流電供電系統、智能樓控系統四大創新點。
銅銦鎵硒薄膜光伏發電是指，利用銅銦鎵硒薄膜(CIGS)太陽能電池，將光能轉換成電能。CIGS太陽能電池是吸收層由銅(Cu)、銦(In)、鎵(Ga)、硒(Se)四種元素，按照最佳比例構成的結晶薄膜太陽能電池。
國家能源投資集團有限責任公司于2017年八月成立，由我國國電集團公司與神華集團有限責任公司合并重組而成，是目前世界最大的煤炭生產、火力發電和可再生能源發電生產公司。
本次在陜西西安展示的CIGS-BIPV展示單元，長6.6米，寬4米，高3.7米，建筑面積為26.15平方米，相當于模擬一個小型居住單元，共裝有90塊光伏組件。國家能源集團相關負責人表示，該單元實際使用的CIGS轉換效率為14.2%。在西安的日照條件下，該展示單元1天大約能發15度電。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
CIGS-BIPV展示單元文閔圖
“當前(CIGS)太陽能電池，在實驗室的最高轉換效率紀錄為22.9%。”國家能源集團綠色能源與建筑研究中心湯洋博士表示。
薄膜太陽能電池具有層級結構，襯底一般是玻璃，玻璃之上再分別沉積銅銦鎵硒吸收層、硫化鎘緩沖層、氧化鋅窗口層等多層薄膜，最上層蓋板玻璃，因此在與建筑的一體化上具有先天的優勢。傳統的太陽能光伏板與建筑是分離式的，先有玻璃幕墻，再貼太陽能電池板。而CIGS-BIPV則意味著太陽能電池板本身就是一個可以發電的玻璃幕墻，同時滿足建筑墻體應達到的抗震、抗腐蝕、抗風的指標。
湯洋介紹，在三種實現了產業化的薄膜太陽能電池中，非晶體硅薄膜太陽能電池的轉換效率只有10%以下，且衰減性較大，正處于市場退出狀態。
“未來比較有潛力的薄膜太陽能電池就是碲化鎘和銅銦鎵硒。”湯洋表示。
而這兩種薄膜太陽能電池用到的原料中，碲（Te）、銦、鎵、硒均為稀有分散元素，在地殼中豐度較低，在自然界中不形成獨立礦物，而是以雜質狀態分散于其他元素的礦物中。
CIGS太陽能電池的光電轉換效率居各種薄膜太陽能電池之首，超過14%，接近晶體硅太陽能電池；成本則是晶體硅電池的三分之一。湯洋介紹，目前市場主流的晶硅太陽能電池，采用的是切拼工藝。即加熱融化無規則晶體硅塊，生成原子排列有序的硅錠后，切成一塊塊電池板，利用鍍錫焊帶將每塊電池板連起來。而第二代的薄膜電池，則可以利用鍍膜技術讓材料直接“長”在玻璃上，大大降低了生產成本。
此外，薄膜電池不會出現晶硅類電池很難克服的光致衰退效應，使用壽命可長達30年以上；同時弱光性較晶體硅電池更好。
“同樣標定的轉換效率，CIGS太陽能電池的發電量比單晶硅、多晶硅太陽能電池要高得多。”國家能源集團總經理凌文介紹。
凌文表示，CIGS太陽能電池可以廣泛應用于邊遠山區和海島的獨立電站、農光互補、漁光互補等精準扶貧項目、光伏建筑一體化（BIPV）和大型地面光伏電站等領域。
由于邊遠山區和海島的自然條件更為苛刻，凌文提出下一步CIGS太陽能電池的目標不是馬上市場化，而是“抗風的強度、抗腐蝕的強度，要做上去”。
“五年以后的光伏板跟現在比，成本將大幅下降，效率還將大幅提升。”凌文表示，現在的任務就是繼續投入研發，研究如何提高效率并降低成本。
2018年一月，神華集團、上海電氣和德國光伏設備制造商ManzAG共同出資，正式開始建設重慶神華薄膜太陽能項目，設計年產量為306MW。湯洋表示，等該廠建起來并實現國產化之后，CIGS太陽能電池的成本會更加有競爭力。
