薄膜电池重整光伏产业格局

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作者：徐岩     文章来源：中国化工报      更新时间：2010-10-10

——新型太阳能电池异军突起

　　 9月27日，在欧中太阳能促进会主办的第二届（北京）国际太阳能光伏会议暨展览会上，北京市新能源与可再生能源协会太阳能光电专委会主任王长贵研究员指出，用材少、能耗低、成本低的薄膜太阳能电池极具发展前景，我国应加快在相关领域的研究和产业化进程，特别是非晶硅薄膜太阳能电池的研发，未来10年力争使薄膜电池占太阳能光伏发电应用市场30%的份额。

/ k# c8 O( M9 \" c6 i  r3 i! I& w　　撼动晶硅电池龙头地位

3 }" ?4 ~2 N: q$ \% E$ |  T　　新型薄膜太阳能电池不仅用材少、能耗低、成本低，而且能量回收期短、环境友好，更容易与建筑物结合，是大有发展前景的新型太阳能电池。但目前薄膜太阳能电池的生产设备比晶硅太阳能电池的生产设备价格高4～5倍，电池转换效率和稳定性也比较低。王长贵认为，薄膜太阳能电池在减少设备投资、降低电池生产成本等方面潜力巨大。
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6 t" v/ D2 Z$ V( F- _, j　　据了解，目前已经实现产业化的薄膜太阳能电池包括薄膜硅电池、铜铟镓硒（CIGS）电池和碲化镉（CdTe）电池。全球薄膜电池市场份额已经达20%左右，并且还在逐年增长，到2015年将超过30%。

8 L* o; H9 r. H　　对于这三种电池能否撼动传统晶硅电池的霸主地位，王长贵认为，薄膜太阳能电池短期内还受限于低转换效率和低稳定性等，而且目前研究的薄膜太阳能电池种类繁多，未来究竟何种会成为大规模应用的电池，还需综合考虑、科学分析，从实际出发选准重点。目前各国正在抓紧研发多种薄膜电池的创新推广，这三种电池的研发将继续提速。到2020年工业生产的CIGS和CdTe电池效率分别可以达到16%和14%，非晶硅和微晶硅电池效率可以达到20%。

　　目前我国薄膜太阳能电池的研发与产业化水平与美、德、日等光伏技术先进的发达国家相比差距较大。王长贵提出应高度重视生产工艺的改进、生产设备的创新研发，从电池、微型组件、大面积组件、生产工艺、试生产线、生产线、稳定产品到商业化组件等阶段循序渐进，尽快提高光电转换效率、稳定性和使用寿命，进一步提高性能、降低材耗能耗和生产成本，以改变我国薄膜太阳能电池生产设备主要依靠从国外高价进口的局面。
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2 t/ M3 @& B* j　　硅基电池仍为主流

　　薄膜太阳能硅材料用量少，能耗也比较低。在国际市场硅原材料紧缺的情况下，硅基薄膜电池的价格相对稳定。王长贵认为，在已经产业化的薄膜太阳能电池中，硅基薄膜电池成本降低空间最大，发展潜力也最大，是薄膜电池的主流产品，也是我国产业化最成熟的薄膜太阳能电池。
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　　通过引进生产线和技术、海外华人回国创业、引进技术的国产化和自主研发等多种形式，我国非晶硅电池技术水平提高较快，正在快速走向产业化生产。目前单室多片制造非晶硅薄膜电池技术已实现国产化，多室单片型、单室与多室组合型非晶硅电池生产线已引进建成并投入生产，连续卷绕镀膜非晶硅电池生产技术也在调研洽商中。
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　　谈到未来的发展方向，王长贵认为，微晶硅和非晶硅叠层电池将可能成为硅基电池的发展重点。这种电池将由非晶硅与微晶硅电池叠加，叠层电池中非晶硅电池的本征吸收层较薄，可以大大提高电池稳定性。而微晶硅为底的电池可以大大提高电池对太阳光的光谱收集范围，是目前高效稳定的硅基薄膜太阳能电池，而且有望降低设备成本，提高电池性能。
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　　非硅电池加紧材料替代
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+ r' b9 B8 c. x1 D# ?! o8 c, v　　CIGS和CdTe电池是效率较高的两种非硅化合物薄膜电池。目前CdTe电池光电转化率超过11%；CIGS电池效率达到20.3%。王长贵提醒说，这两种电池主要材料有铟、镉和碲三种稀缺元素，大规模推广或将受限于资源和环境。我国除了要在改善稳定性、提高转换效率、降低生产成本、延长使用寿命等方面积极开展研发外，还应重视保护战略资源，加强相关材料的替代工作。

　　据介绍，铟仅以微量伴生在锌、锡等矿物中，是一种极为稀有的贵金属，广泛应用于电子、航天、航空、合金制造及光伏电池制造等领域。全球铟储量仅为1.6万吨，是黄金储量的1/6。目前粗铟的价格约为5000元/千克，精铟的价格高达10000元/千克。由于需求旺盛，铟的价格在几年内上涨了30倍。以目前光电转换效率10%、厚度3微米计，每MW的CIGS电池约需铟50千克，未来生产成本可能受铟价制约。碲也是一种很有开采价值的重要工业原材料，我国虽然已在四川发现了世界首例成矿的碲铋矿山资源，但开采权已被国外独资企业垄断。
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; Z2 _+ G* B$ b/ V. M& z　　王长贵同时强调，对CdTe和CIGS电池中镉的污染问题应予以重视。生产1MW的厚3微米、效率为9.3%的CdTe电池组件需要94千克左右的镉。由于镉是一种重金属元素，即使这种电池生产时没有污染，CdTe电池分解的镉流失到环境中，其后果也将十分严重。