侵权投诉
订阅
纠错
加入自媒体

庄大明:CIGS薄膜技术的关键何在?

2015-09-10 00:08
龙凰
关注

  在能源峰会2015中国光伏技术与装备分论坛上,庄教授为大家带来了当前最为先进的太阳能薄膜电池,现场详细分析了其特点和发展方向。

  以下是清华大学材料学院常务副院长庄大明的演讲内容:

  各位代表,非常高兴有机会能够在这么一个场合给大家做一个报告。我今天主要想讲一下光伏里边势头很好的一种太阳能电池,叫铜铟镓硒太阳能薄膜电池,我主要讲一下这个电池的发展,还有即将面临产业化过程当中一些关键的装备。

  讲四点内容:第一、对整个太阳能电池种类做一个简要的评述。第二、铜铟镓硒最近的一些发展。第三、产业化过程当中有很多工艺路线,哪些比较有生命力,或者产业化过程当中真正有产业化前景的。最后,工作当中也体会到产业化关键装备的重要性,以及所面临的一些挑战。

  第一个问题,我简要的评述一下。这里边列的不是很全。但是,也是一些我们有产业化前景的,或者是我们经常能听到的一些太阳能电池。我把这些按照发明年份排列的太阳能电池重新做一个排布。先看后面底下的红框的,像砷化镓这样的电池,我们称之为“皇帝的女儿”,一般民用不太可能的,都是在军工领域,也可以不计成本,只要性能高就可以。它之所以贵,是因为砷化镓电池必须做成单晶的效果,如果多晶的就不行了,因此制备过程非常昂贵,也非常不容易。像上天的航天,神五,神六,都是砷化镓的。

  染料敏化太阳能电池,还有钙钛矿太阳能电池,我个人作为一种学术观点,我认为它产业化前景很不好,这个话不是今天说的,十年以前,我做铜铟镓硒的时候就预测过,今天的局面,我认为和我预测的是一致的。染料敏化走投无路的时候,就出现了钙钛矿,给搞染料敏化的人看到了一些希望,但是我的观点同样是一样。这么说可能会遭恨,尤其在科学研究上面,你不能预测不行。但是,其实我觉得科学应该做这个事情,有些路是不通的。它稳定性太差,遇到水,遇到热就不行了,或者见阳光死。量子性太阳能电池太遥远了。上面三个层次,一个是规系的,多晶硅,单晶硅的,。还有非晶硅的等。

  我们简单的看一下,因为这个不是我今天主要讲的内容,大家大概了解一下。单晶硅现在做的好的航空航天领域有做到24%,25%的。单晶也快到顶了。多晶硅20.4%,作为产品也能到15%到18%。这个多晶硅太阳能电池稳定性很好,目前在市场上有些说80%以上,有些甚至说90%以上。同时,它要求99.9999%,它不足的地方,从电池本身性能来讲,是间接带隙半导体,耗材比较过,提纯的时候是高耗能和高污染的情况。

  非晶硅不用多说了,现在几乎没有人再去产业化了。它稳定性不够,衰退的非常严重。所以,薄膜太阳能电池,刚才提到这三大类,还有碲化镉和硫化镉,这里面全球Firstsolar做的一枝独秀,但是不外传,我理解两个原因,一个是技术不外传,掌握杜门绝迹。另外,碲做的很好。GIGS,电池效率21.7%,电池模块15.7%。

  综合起来考虑,电池的性能,技术成熟程度,原料供应,将来生产成本,环境友好,以及未来的发展趋势来看,我觉得铜铟镓硒是一个很好的选择,而且目前从我们掌握的技术来讲,也已经到了可以产业化的情况。

  第二、铜铟镓硒的特点和技术发展。这是它的电池结构,旁边是铜铟镓硒的结构,这个图本身可以说明铜铟镓硒是一个非常稳定的一种物质,可以带来很多好的性能,比如直接代谢半导体,我下面就不想往下说了,可能时间关系,结构比较稳定,然后效率不降低,而且还可以提供作用。还可以做成梯度代谢的铜铟镓硒,理论上可以达到40%左右,还有理论上的一些潜在的研究,有一些铟、镓,也是被认为稀缺的东西,铝跟它化学周期表里面同一族的可以替代它。

  这些一个是时间,第三列是单位,第四列是不同年代取得的记录。我们尤其关注一下,美国可再生能源实验室,目前已经到21.7%了,这是国内外研究铜铟镓硒的一些单位。国内做的比较早的南开大学的孙老师,还有我们是1999年开始研究的,产业化方面,现在正在努力的,包括汉能,中建材。这是国内外的一些研究机构,国内也看看到底从一个什么样的水平。我们把效率超过17%的一些单位列在这儿,大概9家,我们也处在第四、第五的样子。这里面当然也有Solibro额,现在也被汉能购买了,这是一个好事。

  铜铟镓硒的工艺方法,我们用制备铜铟镓硒吸收层的方法称之为铜铟镓硒太阳能电池制备工艺。蒸发我们简单来讲,示意图,底下有一个蒸发的坩埚,或者热蒸发的热坩埚,加热以后变成蒸汽,点蒸发源分布是不均匀的,如果做成均匀,点是排成一排的。这个上面有一个线蒸发源,我们也考察过,它应该这么一种结构。比如硒也好,铟也好,铜也好。蒸发法最大的问题有硒单制,如果真正产业化,擦设备还来不及。这个是薄膜,可以玻璃的很大,整体很均匀。总体来者比较,用磁控溅做出来的薄膜性能可以得到保证。

1  2  下一页>  
声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

发表评论

0条评论,0人参与

请输入评论内容...

请输入评论/评论长度6~500个字

您提交的评论过于频繁,请输入验证码继续

暂无评论

暂无评论

文章纠错
x
*文字标题:
*纠错内容:
联系邮箱:
*验 证 码:

粤公网安备 44030502002758号