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太阳能集电管突破薄膜电池技术壁垒

日期:2011-05-25    来源:中国电子报  作者:诸玲珍

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2011
05/25
10:28
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关键词: 太阳能 电池

   在晶硅太阳能电池唱主角的光伏领域,薄膜太阳能电池的研究也并没有止步不前。在日前于上海举办的“第六届亚洲太阳能光伏工业展览会”上,中国首支CIGS薄膜太阳能集电管的面世,向业界宣告国内薄膜太阳能电池发展也在紧跟世界脚步。

  薄膜电池不断发展

  CIGS薄膜太阳能电池被国际上称为“下一代非常有前途的新型薄膜太阳能电池”。

  晶硅太阳能电池和薄膜太阳能电池是目前光伏市场的两种要产品,晶硅太阳能电池占据市场主流,约占90%左右的市场份额。由于多晶硅生产工艺的属性决定了其产业链生产环节,尤其是多晶硅提纯中会存在高能耗、一些技术水平不高的企业甚至存在高污染问题。而在应用中,晶硅太阳电池由于其温度效应和光谱响应范围窄的影响,使本来较高的光电转换效率大打折扣,从而影响光伏组件实际发电量。薄膜太阳能电池因没有这些缺点应运而生,其不足在于转换效率相对较低,生产工艺复杂,生产设备昂贵,难以实现规模化生产。发电成本高是两大类太阳能电池的共性问题。

  中科院院士、北京大学物理学院教授甘子钊介绍说,薄膜太阳能电池家族主要包括硅基非晶硅(a-Si)、碲化镉(CdTe)、铜铟镓硒(CIGS)三大类薄膜太阳能电池。铜铟镓硒薄膜太阳能电池具有生产成本较低、能耗低,污染小、不衰减、弱光性能好等特点,光电转换效率居各种薄膜太阳能电池之首,接近多晶硅太阳能电池,而耗材大大低于晶体硅电池,因此,被国际上称为“下一代非常有前途的新型薄膜太阳能电池”。

  此外,该电池具有柔和、均匀的黑色外观,是对外观有较高要求建筑物BIPV应用的理想选择,如大型建筑物的玻璃幕墙等,在现代化高层建筑等领域有潜在的广泛市场。但CIGS要实现大面积量产,提升效率和良品率,是必须攻克的难题。

  河南燕垣光伏能源有限公司总工程师陆真冀具体介绍了CIGS薄膜电池的几大优势,他说,CIGS薄膜电池具有更低廉的发电成本,减少了材料消耗,薄膜电池的生产成本普遍低于晶硅电池;更优越的弱光性能同规模组件,薄膜电池一天的发电量比晶硅电池大约超出10%~20%;更加多样化的用途薄膜电池,可以发展出多用途的产品,比如柔性基底电池等等。因此,也受到业内不少厂商的广泛关注,但主要都是大面积平板CIGS薄膜电池。

  太阳能集电管应运而生

  CIGS太阳能集电管具有高效、廉价、有自主知识产权、设备能够国产化等一系列优点。

  业内专家表示,大面积平板CIGS薄膜电池面临如下问题:四元化合物半导体制造工艺较复杂;真空设备要求高,一次性投资巨大;受产品面积和生产节拍控制单线量产不高;大面积产品受镀膜均匀性和瑕疵影响,成品率不高等等。因此,开发新型薄膜电池成为摆在业内厂商面前的课题。

  燕垣光伏能源有限公司董事长王庆祥表示,燕垣公司看到了薄膜太阳能电池的发展前景以及大面积平板CIGS薄膜电池存在的缺陷,在北京大学研发的CIGS太阳电池工艺技术基础上进一步发展,自主开发出了太阳能集电管。其初步设计规格为:集电管长1200mm,内管直径30mm,外管直径35mm,光电转换效率达到9%。“这种独特的管式太阳能集电管设计,解决了规模化生产良品率偏低的世界性难题,并且其独立管式结构,使得在降低电池表面温度保持转换效率不衰减的同时,可实现太阳能热电联产。”王庆祥说。

  对于为什么选择开发CIGS太阳能集电管产品,陆真冀告诉《中国电子报》记者,因为它具有高效、廉价、有自主知识产权、设备能够国产化等一系列优点。他介绍说,目前,他们已经完成集电管设备研发的主要装备,包括高真空铜铟镓溅射镀膜设备、高真空透明导电膜溅射镀膜设备、等离子增强蒸硒及硒化设备、快速加热热处理设备、硫化镉化学水浴镀膜设备、激光和机械刻槽设备等,并设计出完全国产化的具有自主知识产权的工业生产线,大幅度降低了造价及后期维护费用,解决了薄膜太阳电池生产一次性投资过大问题。

  王庆祥表示,他们近期将完成10MW集电管生产实验线,目前正在规划一期6条共60MW的CIGS生产,未来他们将拥有560MW集电管产能。

    高元坤让力诺在春天里加速国际化日前,住房和城乡建设部下发了《关于印发住房和城乡建设部建筑节能与科技司2011年重点工作的通知》。住房和城乡建设部建筑节能与科技司2011年的工作重点,将以"十一五"工作为基础,突出抓好建筑节能工作,积极发展绿色建筑,为"十二五"期间建筑节能与建设科技取得新进展开好局。在政府和力诺瑞特等太阳能企业的共同努力下,"十二五"期间太阳能与建筑一体化将持续给力建筑节能,为顺利实现2020年单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%-45%的目标贡献力量。近日山东省最大的援藏项目--力诺集团10兆瓦光伏电站所有工程器材正式从济南启程运往西藏日喀则高元坤的援藏情节--绿色电力送高原。
 

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