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薄膜太陽能電池市場前景廣闊
來源:中國科技財富 日期:2011-7-25 作者:全球電池網(wǎng) 點擊:

目前,地球表面的太陽輻射高達12萬太瓦(1太瓦等于100萬兆瓦),其中600太瓦是可用的,而我們?nèi)祟愔恍?0太瓦就可以了(資料來源:MatthiasLoster,2006)。隨著技術(shù)的改進、光轉(zhuǎn)換效率的提高以及生產(chǎn)成本的下降,太陽能對未來能源的貢獻將會進一步增加。

三代太陽能電池的優(yōu)劣勢比較

薄膜太陽能電池發(fā)展?jié)摿薮髮τ谔柲馨l(fā)電而言,最重要的莫過于太陽能電池技術(shù)的發(fā)展。未來,晶體硅仍將是太陽能電池發(fā)展的主流,但比例會越來越低。而薄膜太陽能電池會有更廣闊的發(fā)展空間。

第一代太陽能電池包括多晶硅、單晶硅電池,其中單晶硅電池轉(zhuǎn)換效率為16%到20%,多晶體硅電池效率為14%到16%。目前硅基太陽能電池是全球市場的主流技術(shù),在大規(guī)模應(yīng)用和工業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)主導地位。不過,由于受硅材料價格及復(fù)雜電池工藝影響,相應(yīng)的太陽能電池成本價格居高不下。

第二代太陽能電池則包括各種薄膜電池,涵蓋碲化鎘電池(CdTe)、銅銦鎵硒電池(CIGS)、非晶硅薄膜電池(aSi)、砷化鎵電池、納米二氧化鈦染料敏化電池等,目前,前三種薄膜電池已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

1、碲化鎘屬于直接禁帶半導體,能隙值(1.45eV)位于理想的能隙范圍內(nèi),同時具有很高的吸收系數(shù),因此是高效率的理想太陽電池材料之一。目前工業(yè)化生產(chǎn)的模塊效率已經(jīng)達到12%(FirstSolar,2010年)。最近,通用電氣(GE)獲得了創(chuàng)世界紀錄的12.8%模塊效率。由于碲化鎘材料價格相對較低,易于實現(xiàn)規(guī)模化大批量生產(chǎn),因此具有潛在的成本優(yōu)勢。近年來,碲化鎘薄膜太陽能電池商業(yè)表現(xiàn)較佳,市場前景廣闊,未來可能超過非晶硅太陽電池占有量。

2、銅銦鎵硒吸光范圍廣,具有高轉(zhuǎn)換效率和較低的材料制造成本,因此也被視為未來最有發(fā)展?jié)摿Φ谋∧ぬ柲茈姵胤N類之一。其實驗室報道的最高轉(zhuǎn)換效率達到了20.3%,可以和單晶硅太陽能電池媲美。復(fù)雜的制造工藝以及高投資成本是其市場成長的主要制約條件。2011年初,日本SolarFrontier公司開始了全面自動化銅銦鎵硒薄膜太陽能組件的商業(yè)化量產(chǎn),其生產(chǎn)線上的組件轉(zhuǎn)換效率達到了11.6%。目前,SolarFrontier公司并未透露其每瓦生產(chǎn)成本。但是,產(chǎn)品的大規(guī);a(chǎn)以及轉(zhuǎn)換效率的進一步提高,將有效降低其安裝系統(tǒng)的系統(tǒng)平衡成本。

3、非晶硅太陽能電池的優(yōu)點在于其對于可見光譜的吸光能力很強,所需的硅薄膜厚度低,生產(chǎn)技術(shù)成熟,可以制作大面積太陽能電池。主要缺點是轉(zhuǎn)化率低(6%-8%),而且光照一段時間后,效率還會衰減,且主要用于功率小的電子產(chǎn)品市場,如電子計算器、玩具等。

第三代太陽電池包括各種超疊層太陽電池、熱光伏電池(TPV)、量子阱及量子點超晶格太陽能電池等新概念太陽能電池。目前主要限于實驗室研究,仍需大量研究工作深入探索,其產(chǎn)業(yè)化需待2020年以后。

薄膜太陽能電池應(yīng)用前景廣闊促進太陽能產(chǎn)業(yè)進一步發(fā)展

從市場前景來看,薄膜太陽能電池在光伏建筑一體化、大規(guī)模低成本發(fā)電站建設(shè)等方面將比傳統(tǒng)的晶體硅太陽能電池具有更加廣闊的應(yīng)用前景。薄膜太陽能電池簡單的制造工序以及能耗少的生產(chǎn)流程克服了光電轉(zhuǎn)化效率相對較低以及壽命較短所帶來的成本挑戰(zhàn)。

由于采用價格相對便宜的玻璃、不銹鋼等作為襯底,加之相關(guān)的電子半導體及玻璃行業(yè)已經(jīng)發(fā)展成熟,這使得薄膜太陽能電池受上游原材料制約較少,使其可以非常好地控制成本和價格。

從應(yīng)用環(huán)境看,薄膜太陽能電池弱光性好的特點使其能在廣泛的環(huán)境下發(fā)電,因其適用各種強度的陽光,其性能受天氣的影響較小,另外,由于它可承受較高的溫度,其發(fā)電功率不容易受溫度影響。因此,薄膜太陽能電池的應(yīng)用將十分廣泛。

另外,由于薄膜太陽能電池具有便攜、耐用、光電轉(zhuǎn)換效率高等特點,可廣泛應(yīng)用于電子消費品、遠程監(jiān)控/通訊、軍事、野外/室內(nèi)供電等領(lǐng)域;也由于使用塑料等質(zhì)輕柔軟的材料為基板,薄膜太陽能電池將廣泛用于手表、計算器、窗簾甚至服裝上。值得一提的是,清潔太陽能的廣泛應(yīng)用將同時帶來下一代儲能電池在千瓦級小單元儲能以及太陽能并網(wǎng)發(fā)電中儲能調(diào)頻的應(yīng)用并獲得廣闊發(fā)展。

太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展提速

由于日本大地震導致世界各國重新審視各自的核電發(fā)展政策,也使得各國政府大幅提升了太陽能發(fā)電目標。據(jù)《中國電力報》報道,歐洲原來確定到2020年太陽能發(fā)電裝機容量是4000萬千瓦,目前增加到1億到4億千瓦,美國也提出到2020年太陽能發(fā)電裝機達到3.5億千瓦;日本提出的2020年發(fā)展目標是2800萬千瓦,印度也提出到2020年發(fā)展到2000萬千瓦的目標。

2011年5月5日,國家發(fā)改委能源研究所副所長李俊峰在“第六屆亞洲太陽能光伏工業(yè)論壇”明確表態(tài):“到2015年,國內(nèi)的光伏裝機容量目標將達到1000萬千瓦,到2020年,目標至少要到5000萬千瓦。”這一目標較業(yè)界預(yù)期高得多,意味著未來十年國內(nèi)光伏裝機將開啟“加速”模式。目前,由于全球?qū)﹄娏π枨蟮牟粩喔邼q,因此也提高了對太陽能發(fā)電的需求。

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