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CIGS薄膜太阳能电池引领太阳能光伏革命

2014-03-22 00:35
论恒
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  在十二五能源规划中,政府提出了优化能源结构,要求非化石能源消费比重提高到11.4%,非化石能源发电装机比重达到30%。太阳能作为新兴战略资源是未来能源的重要部分,国家出台了多项规划和激励政策来推进太阳能光伏发电产业的良性发展。

  当今产业化的太阳能光伏发电产品主要是二类不同的太阳能电池:一是基于硅片的晶体硅太阳能电池,比如单晶硅太阳能电池和多晶硅太阳能电池;二是薄膜太阳能电池,比如硅基薄膜、碲化镉(CdTe)薄膜和铜铟镓硒薄膜太阳能电池。尽管硅的资源储量丰富,但是用于制造晶体硅太阳能电池之高纯硅的生产却耗能巨大。而且晶体硅太阳能电池组件重量较重,不利于光伏建筑一体化的利用。

  太阳能光伏电池市场正在向薄膜太阳能光伏产品转移!薄膜太阳能电池的优势在于其产业链的耗能更低;制备材料选择更广泛;制备技术多样;比晶体硅太阳能电池有更高的每瓦发电量;产品的发电效率的提升有更大的潜力;产品重量更轻并且可以柔性化,使用范围更宽泛,更适合于光伏建筑一体化。其中实验室效率超过了20%的铜铟镓硒薄膜太阳能电池是光伏转换效率最高的薄膜太阳能电池。由于铜铟镓硒太阳能电池没有光致衰减效应、性能稳定、发电量高、对环境友好,所以它是欧洲、日本和美国最为关注的新一代高效薄膜太阳能电池。

  采用真空沉积技术制备的铜铟镓硒薄膜太阳能电池不仅创下了转换效率20.4%的记录,而且已经成熟地大规模工业化了,产品已经具备成本竞争力。非真空法技术制造铜铟镓硒薄膜太阳能电池具有更低成本和易于大面积的潜在优势,也吸引了愈来愈多的关注,欧洲、美国和日本的主要铜铟镓硒薄膜太阳能电池企业的最佳组件产品效率都已超过13%。

  2013年7月,国务院下发了《关于促进光伏产业健康发展的若干意见》,明确指出支持发展高效太阳能光伏电池技术,要求未来新上的太阳能光伏电池制造项目中薄膜太阳能光伏电池的转换效率不低于12%。科学研究证明通过调整铜铟镓硒电池中镓和铟的化学计量比,铜铟镓硒太阳能电池的效率理论上将超过25%。因为目前铜铟镓硒太阳能电池组件的效率不仅未达到其实验室电池的效率(20.4%)还远低于其理论效率,所以铜铟镓硒太阳能电池效率还有很大的提升空间、是朝阳产品,具有毋庸置疑的竞争优势。

  平准化发电成本(LCOE)常用来分析不同发电技术在其生命周期内的经济性,该方法综合考虑了光伏电站当前投资、运行费用与总发电量以及税率和管理费、贴现率等多种影响因素。通过对铜铟镓硒薄膜太阳能电池和晶硅太阳能电池在分布式光伏电站的平准化发电成本(*数据来自云南石林光伏电站)的分析(计算条件如列表),可以看出铜铟镓硒薄膜太阳能电池即使在目前其组件成本比晶硅太阳能电池组件成本高25%的不利情况下,都比晶硅太阳能电池在发电成本上更具优势。因此,随着铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件效率的大幅改善以及生产企业实现吉瓦级产品规模,铜铟镓硒薄膜太阳能电池将必然地成为光伏发电的主流产品。

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