薄膜電池應(yīng)用加速設(shè)備瓶頸需要突破

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1、薄膜電池應(yīng)用加速設(shè)備瓶頸需要突破日期：5月20日與晶體硅電池相比，CIGS（銅錮鐐硒）和CdTe（硏化鎘）薄膜太陽能電池具有成本低、產(chǎn)能高、可靠性高、光電轉(zhuǎn)換效率高、穩(wěn)定性好、能量凹收期短、組件應(yīng)用多樣性等諸多優(yōu)勢，具有極大的成長空間，但同時也面臨著很大的挑戰(zhàn)。太陽能電池是一種能夠?qū)⑻柟饽苻D(zhuǎn)換成電能的器件，基本結(jié)構(gòu)是p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體結(jié)合后形成pn結(jié)，高轉(zhuǎn)換效率的太陽電池對材料有特殊的要求。CIGS和CdTe半導(dǎo)體材料是直接帶隙半導(dǎo)體，光學(xué)吸收系數(shù)高于晶體硅1至吆個數(shù)量級，并且具有合適的禁帶寬度，這決定

2、了這兩種化合物是制造太陽電池的理想材料。目前在CIGS和CdTe太陽能電池領(lǐng)域保持冠軍紀錄的是美國國家可再生能源實驗室，其CIGS電池的轉(zhuǎn)換效率為19.9%,CdTe電池的轉(zhuǎn)換效率為16.5%o理論上這兩種電池的轉(zhuǎn)換效率可以達到33%,可見化合物薄膜電池的效率還有很大的提升空間。從材料的角度考慮，金屬鋼是稀有元素，就目前的工藝技術(shù)和器件結(jié)構(gòu)而言，金屬鋼對CIGS電池大規(guī)模生產(chǎn)而言是最重要的材料。據(jù)估計，如果CIGS電池光電轉(zhuǎn)換效率為10%,CIGS吸收層厚度為3um,1MW的組件需要約50kg的錐I；隨著工藝

3、技術(shù)的改進，CIGS吸收層厚度有可能從現(xiàn)在的3um減薄到1Pm,光伏電池中錮的用量會大大減少。此外，鋼可以有效回收，現(xiàn)在日本和一些其他亞洲國家能有效地冋收錮，從而可以穩(wěn)定錮的價格，降低與錮和關(guān)半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)制造成本；而且中國是鋼儲量最多的國家，這使得國內(nèi)CIGS薄膜電池的生產(chǎn)具有一定的優(yōu)勢。對于CdTe薄膜電池，Cd和Te是確保連續(xù)性生產(chǎn)最重要的材料。眾所周知，Cd是有毒的元素，Te是地球中的稀缺元素，用CdTe材料做太陽能電池，材料來源與安全性是被關(guān)注的焦點。一般情況下Cd元素是有毒的，當(dāng)Cd與Te形成穩(wěn)

4、定的化合物時會失去毒性。據(jù)報道蓄電池中Cd的含量遠遠高于CdTe電池，所以化合物CdTe在光伏組件止常工作期間幾乎沒有危險。Cd材料對于CdTe薄膜光伏組件并不是一個限制因素，據(jù)統(tǒng)計，生產(chǎn)1MW、CdTe厚度為3uni、光電轉(zhuǎn)換效率為9.3%的CdTe光伏組件人概需要94kg的Cd材料。隨著電池光電轉(zhuǎn)換效率的提高和CdTe吸收層厚度的減小，Te的使用量在逐漸減小，當(dāng)吸收層厚度達到1um、電池效率達到13%時，Te的用量接近20kg/MWo可見Tc的材料供應(yīng)也不會成為CdTe光伏電池的材料瓶頸。2010年4月，

5、美國國家可再生能源實驗室（NREL）證實，rflSoloPower公司實驗性生產(chǎn)線生產(chǎn)的柔性銅錮銖硒（CIGS）光伏組件已通過該實驗室測試，其光電轉(zhuǎn)換率已達到11%,是迄今為止業(yè)內(nèi)全尺寸柔性模塊所能達到的最高轉(zhuǎn)換率。該公司在制造過程中利用其專利電鍍技術(shù)，使用柔性金屬薄片制造CIGS太陽能電池。NREL之前曾證實該公司11.8cm2的實驗室太陽能電池的轉(zhuǎn)換率高達13.4%o該公司表示，在對其柔性組件進行內(nèi)部測試后，已將該產(chǎn)品送至獨立實驗室進行UL1703標準認證，UL認證有望于近期完成。Avancis屬于圣戈班

6、集團的一個子公司，該公司于2008年10月開始進行銅錮硒的生產(chǎn)。一年之后，該公司稱其生產(chǎn)能力已經(jīng)達到了極限。NREL證實其30cmX30cm的銅鋼硒太陽模塊轉(zhuǎn)換效率達到15.1%,Avancis是在徳國慕尼黑研發(fā)實驗室研制出此結(jié)果的。近FI徳國Avancis公司與Donauer公司宣布雙方結(jié)成伙伴關(guān)系，就Avancis生產(chǎn)的PowerMax銅錮硒薄膜太陽組件開展合作。Avancis組件功率為100W?120W,組件效率高達12%,成為首批納入Donauer公司產(chǎn)品組合的銅錮硒薄膜組件。比利時稀有金屬(錐I、鐐

7、、硒、碼等)生產(chǎn)商MCPGroup口前正將其制造T廠并入旗下了公司AtluminEnergy,以精簡操作流程,壓縮其材料供應(yīng)鏈，滿足日益增長的薄膜光伏產(chǎn)業(yè)的需求，提高競爭力。此外，Atlumin公司總部所在的美國紐約新哈特福徳鎮(zhèn)(NewHartford)還提供高級冋收利用方案。該公司生產(chǎn)廠位于德國，英國和美國等多個國家。作為全球最大的太陽能電池制造商和唯一的CdTe薄膜電池制造商，F(xiàn)irstSolar公司成為光伏行業(yè)成木控制的風(fēng)向標o2009年，該公司產(chǎn)量達到1.2GW,預(yù)計2010年產(chǎn)量在1.3GW,201

8、2年，F(xiàn)irstSolar公司的產(chǎn)能將達到2.1GW,其產(chǎn)能的擴張主要在馬來西亞的工廠實現(xiàn)。2009年，F(xiàn)irstSolar公司CdTe電池的制造成本已達到0.8美元/峰瓦，這是目前光伏產(chǎn)品的最低成木，眾多光伏企業(yè)以FirstSolar成本為標準，改進工藝，優(yōu)化技術(shù)和管理模式，努力降低成本。此外該公司的產(chǎn)品效率在不斷更新提咼，目刖光電轉(zhuǎn)換效率在11.5%左右，而實驗室該電池效率已達到16.5%,理論