什么是太陽(yáng)能薄膜電池
鉅大鋰電 | 點(diǎn)擊量:0次 | 2018年10月31日
金融危機(jī)后晶體硅市場(chǎng)似乎又迎來(lái)了一個(gè)高速擴(kuò)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(dòng)成本下降,轉(zhuǎn)換效率穩(wěn)步提升,晶硅電池強(qiáng)勢(shì)保持著其主導(dǎo)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(guò)走入2011年,全球光伏產(chǎn)業(yè)在高速發(fā)展過(guò)后,帶來(lái)的確是產(chǎn)能的嚴(yán)重過(guò)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(guó)光伏陷入“極寒”之中。在“寒冬臘月”之中,全球的光伏巨頭、中國(guó)的光伏大佬也不堪重負(fù),也紛紛“繳械”。從賽維、尚德,大全新能源到如今的晶澳,無(wú)不面臨著退市的風(fēng)險(xiǎn)。
在如今這場(chǎng)危機(jī)中,很多專家認(rèn)為發(fā)展薄膜電池是解決當(dāng)前中國(guó)光伏困境的良好辦法。未來(lái)5年內(nèi)屋頂太陽(yáng)能裝機(jī)規(guī)模目標(biāo)為300萬(wàn)千瓦,到2020年規(guī)模達(dá)2500萬(wàn)千瓦的要求,業(yè)內(nèi)分析認(rèn)為,隨著未來(lái)屋頂光伏電站的大規(guī)模開(kāi)建,相對(duì)更適用于屋頂電站的薄膜太陽(yáng)能組件市場(chǎng)有望迎來(lái)發(fā)展良機(jī),而這一市場(chǎng)未來(lái)10年的規(guī)?;蚩蛇_(dá)1000億元以上。此前普遍不被看好的薄膜太陽(yáng)能電池組件商有望進(jìn)入業(yè)績(jī)大幅增長(zhǎng)通道,可以說(shuō)薄膜時(shí)代即將來(lái)臨。
什么是薄膜電池?
顧名思義就是將一層薄膜制備成太陽(yáng)能電池,其用硅量極少,更容易降低成本,同時(shí)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(guó)際市場(chǎng)硅原材料持續(xù)緊張的背景下,薄膜太陽(yáng)電池已成為國(guó)際光伏市場(chǎng)發(fā)展的新趨勢(shì)和新熱點(diǎn)。目前已經(jīng)能進(jìn)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(yáng)能電池、銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池(CIGS)、碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池(CdTe)。其中,硅基薄膜電池以其特有的優(yōu)勢(shì)快速發(fā)展。2010年行業(yè)專家預(yù)測(cè),a-Si,CdTe,CIGS3種電池將分別占有薄膜光伏市場(chǎng)的52%,37%和11%。
發(fā)電原理與晶體硅相似,當(dāng)太陽(yáng)光照射到電池上時(shí),電池吸收光能產(chǎn)生光生電子—空穴對(duì),在電池內(nèi)建電場(chǎng)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(dòng)勢(shì),外電路接通時(shí),產(chǎn)生電流。
薄膜電池的優(yōu)點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn):
(1)成本低,根據(jù)Photon的預(yù)測(cè),預(yù)計(jì)到2012年下降到2.08美元/w;預(yù)計(jì)薄膜電池的平均價(jià)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(shì)明顯;而相關(guān)薄膜電池制造商的預(yù)測(cè)更加樂(lè)觀,EPV估計(jì)到2011年,薄膜組件的成本將大大低于1美元/w;Oerlikon更估計(jì)2011年GW級(jí)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)?;瘞?lái)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(yáng)能電池適用于建筑屋頂?shù)?,根?jù)需要制作成不同的透光率,代替玻璃幕墻。
缺點(diǎn):
(1)效率低,單晶硅太陽(yáng)能電池,單體效率為14%-17%(AMO),而柔性基體非晶硅太陽(yáng)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(shí)間的延長(zhǎng)而變化,直到數(shù)百或數(shù)千小時(shí)后才穩(wěn)定。這個(gè)問(wèn)題一定程度上影響了這種低成本太陽(yáng)能電池的應(yīng)用。
(3)相同的輸出電量所需太陽(yáng)能電池面積增加,與晶體硅電池相比,每瓦的電池面積會(huì)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(yīng)用。
薄膜光伏電池前景
報(bào)告曾顯示,BIPV將成為21世紀(jì)光伏應(yīng)用市場(chǎng)的熱點(diǎn);大規(guī)模的BIPV建設(shè)將伴隨著大量薄膜電池的應(yīng)用,與BIPV應(yīng)用相結(jié)合的薄膜電池,也將在未來(lái)太陽(yáng)電池市場(chǎng)中占據(jù)更為重要的市場(chǎng)份額
首先,結(jié)合城市發(fā)展及未來(lái)建筑一體化的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看薄膜市場(chǎng),未來(lái)薄膜電池肯定將占據(jù)大片光伏市場(chǎng),除了電站,BIPV是未來(lái)城市建筑的必然選擇。生態(tài)城市、綠色城市、低碳城市,無(wú)論哪個(gè)概念都離不開(kāi)BIPV的大規(guī)模和高效率應(yīng)用。而且,在城市內(nèi)太陽(yáng)能發(fā)電是最靠近負(fù)荷中心的,BIPV無(wú)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(shì)。
其次,在政策上,城市建筑發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用還將有待新的能源政策出臺(tái),目前全球?qū)夥娬镜墓膭?lì)政策正在用盡,下一輪不排除在BIPV的政策上做文章。而B(niǎo)IPV的發(fā)電技術(shù)日趨成熟,靠近負(fù)荷中心的便利性大大提升了光伏發(fā)電的實(shí)際使用效率,加之建筑一體化的特性,實(shí)際投資費(fèi)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(shì),是未來(lái)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(shì)。
最后,在技術(shù)上,前兩年半導(dǎo)體的不景氣導(dǎo)致大量半導(dǎo)體和LED/TFT優(yōu)秀人才流動(dòng)到光伏行業(yè),從事這些生產(chǎn)工藝的開(kāi)發(fā)。這兩年無(wú)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(dǎo)體工藝,技術(shù)進(jìn)度很快,使得薄膜電池的成本優(yōu)勢(shì)和可持續(xù)發(fā)展的優(yōu)勢(shì)更加顯現(xiàn),越來(lái)越多的企業(yè)看到了薄膜電池的潛在優(yōu)勢(shì)。