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薄膜太阳能电池市场前景广阔

导读: 对于太阳能发电而言,最重要的莫过于太阳能电池技术的发展。未来,晶体硅仍将是太阳能电池发展的主流,但比例会越来越低。而薄膜太阳能电池会有更广阔的发展空间。

  万物生长靠太阳。由于太阳能清洁安全、取之不竭,很多国家将目光投向了清洁的太阳能发电。国际能源署的报告显示,到2030年,全球电力需求将翻番。因此,采用太阳能等可再生能源发电无疑是有效的解决方法。

  目前,地球表面的太阳辐射高达12万太瓦(1太瓦等于100万兆瓦),其中600太瓦是可用的,而我们人类只需10太瓦就可以了(资料来源:MatthiasLoster,2006)。随着技术的改进、光转换效率的提高以及生产成本的下降,太阳能对未来能源的贡献将会进一步增加。

  三代太阳能电池的优劣势比较薄膜太阳能电池发展潜力巨大

  对于太阳能发电而言,最重要的莫过于太阳能电池技术的发展。未来,晶体硅仍将是太阳能电池发展的主流,但比例会越来越低。而薄膜太阳能电池会有更广阔的发展空间。

  第一代太阳能电池包括多晶硅、单晶硅电池,其中单晶硅电池转换效率为16%到20%,多晶体硅电池效率为14%到16%。目前硅基太阳能电池是全球市场的主流技术,在大规模应用和工业生产中占据主导地位。不过,由于受硅材料价格及复杂电池工艺影响,相应的太阳能电池成本价格居高不下。

  第二代太阳能电池则包括各种薄膜电池,涵盖碲化镉电池(CdTe)、铜铟镓硒电池(CIGS)、非晶硅薄膜电池(aSi)、砷化镓电池、纳米二氧化钛染料敏化电池等,目前,前三种薄膜电池已实现产业化。

  1、碲化镉属于直接禁带半导体,能隙值(1.45eV)位于理想的能隙范围内,同时具有很高的吸收系数,因此是高效率的理想太阳电池材料之一。目前工业化生产的模块效率已经达到12%(FirstSolar,2010年)。最近,通用电气(GE)获得了创世界纪录的12.8%模块效率。由于碲化镉材料价格相对较低,易于实现规模化大批量生产,因此具有潜在的成本优势。近年来,碲化镉薄膜太阳能电池商业表现较佳,市场前景广阔,未来可能超过非晶硅太阳电池占有量。

  2、铜铟镓硒吸光范围广,具有高转换效率和较低的材料制造成本,因此也被视为未来最有发展潜力的薄膜太阳能电池种类之一。其实验室报道的最高转换效率达到了20.3%,可以和单晶硅太阳能电池媲美。复杂的制造工艺以及高投资成本是其市场成长的主要制约条件。2011年初,日本SolarFrontier公司开始了全面自动化铜铟镓硒薄膜太阳能组件的商业化量产,其生产线上的组件转换效率达到了11.6%。目前,SolarFrontier公司并未透露其每瓦生产成本。但是,产品的大规模化生产以及转换效率的进一步提高,将有效降低其安装系统的系统平衡成本。

  3、非晶硅太阳能电池的优点在于其对于可见光谱的吸光能力很强,所需的硅薄膜厚度低,生产技术成熟,可以制作大面积太阳能电池。主要缺点是转化率低(6%-8%),而且光照一段时间后,效率还会衰减,且主要用于功率小的电子产品市场,如电子计算器、玩具等。

  第三代太阳电池包括各种超叠层太阳电池、热光伏电池(TPV)、量子阱及量子点超晶格太阳能电池等新概念太阳能电池。目前主要限于实验室研究,仍需大量研究工作深入探索,其产业化需待2020年以后。

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