鉅大LARGE | 點擊量:1033次 | 2018年10月31日
什么是太陽能薄膜電池
金融危機后晶體硅市場似乎又迎來了一個高速擴張期,多晶硅產(chǎn)能釋放、行業(yè)瓶頸突破、薄片化技術(shù)推動成本下降,轉(zhuǎn)換效率穩(wěn)步提升,晶硅電池強勢保持著其主導地位,而之前上升的薄膜電池卻受到晶硅電池的逼迫壓力。轉(zhuǎn)眼間,幾年已過走入2011年,全球光伏產(chǎn)業(yè)在高速發(fā)展過后,帶來的確是產(chǎn)能的嚴重過剩,多晶硅暴跌,大批企業(yè)破產(chǎn)。再加上如今慘遭歐美印的多方圍堵,中國光伏陷入“極寒”之中。在“寒冬臘月”之中,全球的光伏巨頭、中國的光伏大佬也不堪重負,也紛紛“繳械”。從賽維、尚德,大全新能源到如今的晶澳,無不面臨著退市的風險。
在如今這場危機中,很多專家認為發(fā)展薄膜電池是解決當前中國光伏困境的良好辦法。未來5年內(nèi)屋頂太陽能裝機規(guī)模目標為300萬千瓦,到2020年規(guī)模達2500萬千瓦的要求,業(yè)內(nèi)分析認為,隨著未來屋頂光伏電站的大規(guī)模開建,相對更適用于屋頂電站的薄膜太陽能組件市場有望迎來發(fā)展良機,而這一市場未來10年的規(guī)模或可達1000億元以上。此前普遍不被看好的薄膜太陽能電池組件商有望進入業(yè)績大幅增長通道,可以說薄膜時代即將來臨。
什么是薄膜電池?
顧名思義就是將一層薄膜制備成太陽能電池,其用硅量極少,更容易降低成本,同時它既是一種高效能源產(chǎn)品,又是一種新型建筑材料,更容易與建筑完美結(jié)合。在國際市場硅原材料持續(xù)緊張的背景下,薄膜太陽電池已成為國際光伏市場發(fā)展的新趨勢和新熱點。目前已經(jīng)能進行產(chǎn)業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的薄膜電池主要有3種:硅基薄膜太陽能電池、銅銦鎵硒薄膜太陽能電池(CIGS)、碲化鎘薄膜太陽能電池(CdTe)。其中,硅基薄膜電池以其特有的優(yōu)勢快速發(fā)展。2010年行業(yè)專家預測,a-Si,CdTe,CIGS3種電池將分別占有薄膜光伏市場的52%,37%和11%。
發(fā)電原理與晶體硅相似,當太陽光照射到電池上時,電池吸收光能產(chǎn)生光生電子—空穴對,在電池內(nèi)建電場的作用下,光生電子和空穴被分離,空穴漂移到P側(cè),電子漂移到N側(cè),形成光生電動勢,外電路接通時,產(chǎn)生電流。
薄膜電池的優(yōu)點
優(yōu)點:
(1)成本低,根據(jù)Photon的預測,預計到2012年下降到2.08美元/w;預計薄膜電池的平均價格能夠從現(xiàn)在的2.65美元/w降至1.11美元/w,與晶體硅相比優(yōu)勢明顯;而相關(guān)薄膜電池制造商的預測更加樂觀,EPV估計到2011年,薄膜組件的成本將大大低于1美元/w;Oerlikon更估計2011年GW級別的電站其組件成本將降低于0.7美元/w,這主要是由轉(zhuǎn)化率提高和規(guī)模化帶來的。
(2)弱光性好
(3)適合與建筑結(jié)合的光伏發(fā)電組件(BIPV),不銹鋼和聚合物襯底的柔性薄膜太陽能電池適用于建筑屋頂?shù)龋鶕?jù)需要制作成不同的透光率,代替玻璃幕墻。
缺點:
(1)效率低,單晶硅太陽能電池,單體效率為14%-17%(AMO),而柔性基體非晶硅太陽電池組件(約1000平方厘米)的效率為10-12%,還存在一定差距。
(2)穩(wěn)定性差,其不穩(wěn)定性集中體現(xiàn)在其能量轉(zhuǎn)換效率隨輻照時間的延長而變化,直到數(shù)百或數(shù)千小時后才穩(wěn)定。這個問題一定程度上影響了這種低成本太陽能電池的應用。
(3)相同的輸出電量所需太陽能電池面積增加,與晶體硅電池相比,每瓦的電池面積會增加約一倍,在安裝空間和光照面積有限的情況下限制了它的應用。
薄膜光伏電池前景
報告曾顯示,BIPV將成為21世紀光伏應用市場的熱點;大規(guī)模的BIPV建設(shè)將伴隨著大量薄膜電池的應用,與BIPV應用相結(jié)合的薄膜電池,也將在未來太陽電池市場中占據(jù)更為重要的市場份額
首先,結(jié)合城市發(fā)展及未來建筑一體化的發(fā)展趨勢來看薄膜市場,未來薄膜電池肯定將占據(jù)大片光伏市場,除了電站,BIPV是未來城市建筑的必然選擇。生態(tài)城市、綠色城市、低碳城市,無論哪個概念都離不開BIPV的大規(guī)模和高效率應用。而且,在城市內(nèi)太陽能發(fā)電是最靠近負荷中心的,BIPV無疑是最佳選擇,可以延伸的還有電熱一體化,這是北方城市選擇的發(fā)展趨勢。
其次,在政策上,城市建筑發(fā)電系統(tǒng)的應用還將有待新的能源政策出臺,目前全球?qū)夥娬镜墓膭钫哒谟帽M,下一輪不排除在BIPV的政策上做文章。而BIPV的發(fā)電技術(shù)日趨成熟,靠近負荷中心的便利性大大提升了光伏發(fā)電的實際使用效率,加之建筑一體化的特性,實際投資費用大大低于在野外的光伏電站,在投資和能效比上具有巨大優(yōu)勢,是未來城市發(fā)展的必然選擇,這方面薄膜電池顯然更具有優(yōu)勢。
最后,在技術(shù)上,前兩年半導體的不景氣導致大量半導體和LED/TFT優(yōu)秀人才流動到光伏行業(yè),從事這些生產(chǎn)工藝的開發(fā)。這兩年無論是晶硅電池還是薄膜電池,在生產(chǎn)工藝技術(shù)上大量地采用半導體工藝,技術(shù)進度很快,使得薄膜電池的成本優(yōu)勢和可持續(xù)發(fā)展的優(yōu)勢更加顯現(xiàn),越來越多的企業(yè)看到了薄膜電池的潛在優(yōu)勢。
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