大家好!今天让小编来大家介绍下关于铜铟镓硒光伏寿命_铜铟镓硒的研发生产的问题,以下是小编对此问题的归纳整理,让我们一起来看看吧。
文章目录列表:
1.太阳能光伏发电技术的发展趋势2.铜铟镓硒的研发生产
3.光伏发电与铜铟镓硒哪个好
4.什么是光伏产业
太阳能光伏发电技术的发展趋势
行业主要上市公司:隆基股份(601012);晶澳科技(002459);晶科能源(688223);通威股份(600438);天合光能(688599)等
本文核心数据:光伏发电板块上市公司研发费用;光伏发电相关论文发表数量
全文统计口径说明:1)论文发表数量统计以“solar pv”、“solar
photovoltaic”为关键词,选择“中国”、“论文”筛选。2)统计时间截至2022年8月29日。3)若有特殊统计口径会在图表下方备注。
光伏发电行业技术概况
1、技术原理及类型
(1)光伏发电行业技术原理
光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术,其发电原理如下。
(2)光伏发电种类
光伏发电一般分为两类:集中式发电和分布式发电,集中式发电主要为大型地面光伏系统;分布式发电主要应用于商业/工业、建筑屋顶。
2、技术全景图:主要为光伏电池技术路线
光伏发电行业的产业链中游为电池片、电池组件和系统集成,其中各类光伏电池技术为重点技术路线。根据半导体材料的不同,光伏电池技术主要包括晶硅电池、薄膜电池以及叠层和新结构电池(第三代电池)。
晶硅电池是研究最早、最先进入应用的第一代太阳能电池技术,按照材料的形态可分为单晶硅电池和多晶硅电池,其中单晶硅电池根据基体硅片掺杂不同又分为P型电池和N型电池。目前应用最为广泛的单晶PERC电池即为P型单晶硅电池,而TOPCon、HJT、IBC等新型太阳能电池技术主要是指N型单晶硅电池。
薄膜光伏电池分为硅基薄膜电池和化合物薄膜电池,以铜铟稼硒(CIGS)、锑化镉(CdTe)和砷化镓(GaAs)等的化合物薄膜电池为代表。
叠层、新结构电池包括有机太阳能电池、铜锌锡硫化物电池、钙钛矿太阳能电池、染料敏化太阳能电池、量子点太阳能电池等。
光伏发电行业技术发展历程:电池技术路线演变拉动
光伏发电行业技术发展主要是由光伏电池技术路线演变拉动的,从以硅系电池为代表的第一代光伏电池、到以铜铟稼硒(CIGS)、锑化镉(CdTe)和砷化镓(GaAs)等材料的薄膜电池为代表的第二代光伏电池,如今光伏电池技术已发展至第三代,第三代光伏电池技术主要包括有机太阳能电池、铜锌锡硫化物电池、钙钛矿太阳能电池、染料敏化太阳能电池、量子点太阳能电池等,具有薄膜化、转换效率高、原料丰富且无毒的优势。
光伏发电行业技术政策背景:政策加持技术水平提升
近年来,我国出台一系列光伏发电技术及研发的相关政策,通过政策指导,行业加快光伏发电技术的推广和革新,促进光伏发电产业的快速发展。
光伏发电行业技术发展现状
1、光伏发电行业技术科研投入现状
(1)国家重点研发计划项目
据已公开的国家重点研发计划项目,2018-2021年我国光伏发电技术相关国家重点研发计划项目共计15项。
注:2019年未公布光伏发电技术相关国家重点研发计划项目。
(2)A股上市企业研发费用
光伏发电行业经过多年发展,产品相对成熟,但行业整体研发投入水平较高。从A股市场来看,2017-2021年,我国光伏板块上市公司研发总费用逐年增长,2022年第一季度,光伏板块上市公司研发总费用约281.13亿元。
2、光伏发电技术科研创新成果
(1)论文发表数量
从光伏发电相关论文发表数量来看,2010年至今我国光伏发电相关论文发表数量呈现逐年递增的趋势,可见光伏发电科研热度持续走高。截至2022年8月,我国已有18289篇光伏发电相关论文发表。
注:统计时间截至2022年8月。
(2)技术创新热点
通过创新词云可以了解光伏发电行业内最热门的技术主题词,分析该技术领域内最新重点研发的主题。通过智慧芽提取该技术领域中近约5000条专利中最常见的关键词,其中,光伏组件、太阳能、光伏板、太阳能板、光伏发电、太阳能电池板、逆变器等关键词涉及的专利数量较多,说明光伏发电行业研发和创新重点集中于光伏组件和光伏板等领域。
(3)专利聚焦领域
从光伏发电专利聚焦的领域看,目前光伏发电专利聚焦领域较明显,其主要聚焦于太阳能、光伏板、太阳能电池、光伏组件等。
主要光伏电池技术对比分析
从技术水平来看,硅、砷化镓、磷化铟、碲化镉和铜铟硒多元化合物(铜铟镓硒是其典型代表)是可选光伏材料中综合性能的最佳集合。而它们各方面性能的优劣,直接导致了目前光伏电池技术百花齐放的现状。
注:平均转换效率均只记正面效率。
光伏发电行业技术发展痛点及突破
1、光伏发电行业技术发展痛点
(1)硅基光伏电池:P型电池转换效率低
由于电池片的光电转换效率直接影响整个光伏系统的效益,因此光伏电池的光电转换效率十分重要,光电转换效率的提升主要依靠技术更新换代。现阶段,晶硅光伏电池面临着转换效率较低的问题,尤其是P型电池。
据德国哈梅林太阳能研究所(ISFH),PERC电池的理论极限效率为24.5%,PERC产线的量产效率已经达到23%,逐步逼近理论极限效率。
(2)薄膜电池量产转换效率低
薄膜光伏电池具有衰减低、重量轻、材料消耗少、制备能耗低、适合与建筑结合(BIPV)等特点,但薄膜电池面临着量产转换效率低的问题,性价比较低。
2、光伏发电行业技术发展突破
(1)N型电池技术突破P型电池极限转换效率
相较于P型电池,N型电池技术少子寿命高、无光致衰减、弱光效应好且温度系数小,转换效率更高。面临P型电池逐步逼近理论效率极限,N型电池技术能够突破P型电池的理论效率极限并达到更高转换效率。据中国光伏行业协会(CPIA),2022-2023年N型电池技术的平均转换效率就可以达到PERC电池的理论极限效率(24.5%)。
(2)钙钛矿电池可实现高转换效率
钙钛矿电池是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的第三代太阳能电池,钙钛矿材料的吸光能力强于晶硅材料,因此钙钛矿电池能够实现高转换效率。除了拥有高转换效率,钙钛矿电池还具备价格低、投资小、制备简单等优势。
光伏发电行业技术发展方向及趋势:降本增效
2022年8月,工信部五部门联合印发的《加快电力装备绿色低碳创新发展行动计划》,提出通过5-8年时间,在太阳能装备方面重点发展高效低成本光伏电池技术,包括推动TOPCon、HJT、IBC等晶体硅太阳能电池技术和钙钛矿、叠层电池组件技术产业化,开展新型高效低成本光伏电池技术研究和应用等。
可见,未来光伏发电技术将向着降本增效方向发展,一方面由于现有光伏电池逐渐逼近最高理论转换效率,因此更高转换效率的电池将成为光伏电池技术发展方向;另一方面,光伏组件转换效率的提升以及制造成本的降低,是降低光伏电站建设成本,并最终降低光伏发电成本的关键因素。
「前瞻碳中和战略研究院」聚焦碳中和领域的政策、技术、产品等开展研究,瞄准国际科技前沿,服务国家重大战略需求,围绕“碳中和”开展有组织、有规划科研攻关,促进碳中和技术成果转化和推广应用,为企业创新找到技术突破口,为各级政府提供碳达峰、碳中和的战略路径管理咨询和技术咨询。院长徐文强博士毕业于美国加州大学伯克利分校,二十余年来一直深耕于低碳清洁能源和绿色材料领域的基础研究、产品开发和产业化,拥有55项专利、33篇论文,并已将30多种产品推向市场,创造商业价值50+亿元,专注于氢能、太阳能、储能等清洁能源研究。
以上数据参考前瞻产业研究院《光伏发电行业技术趋势前瞻及投资价值战略咨询报告》。
行业主要上市公司:隆基股份(601012);晶澳科技(002459);晶科能源(688223);通威股份(600438);天合光能(688599)等
本文核心数据:光伏发电板块上市公司研发费用;光伏发电相关论文发表数量
全文统计口径说明:1)论文发表数量统计以“solar pv”、“solar
photovoltaic”为关键词,选择“中国”、“论文”筛选。2)统计时间截至2022年8月29日。3)若有特殊统计口径会在图表下方备注。
光伏发电行业技术概况
1、技术原理及类型
(1)光伏发电行业技术原理
光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术,其发电原理如下。
(2)光伏发电种类
光伏发电一般分为两类:集中式发电和分布式发电,集中式发电主要为大型地面光伏系统;分布式发电主要应用于商业/工业、建筑屋顶。
2、技术全景图:主要为光伏电池技术路线
光伏发电行业的产业链中游为电池片、电池组件和系统集成,其中各类光伏电池技术为重点技术路线。根据半导体材料的不同,光伏电池技术主要包括晶硅电池、薄膜电池以及叠层和新结构电池(第三代电池)。
晶硅电池是研究最早、最先进入应用的第一代太阳能电池技术,按照材料的形态可分为单晶硅电池和多晶硅电池,其中单晶硅电池根据基体硅片掺杂不同又分为P型电池和N型电池。目前应用最为广泛的单晶PERC电池即为P型单晶硅电池,而TOPCon、HJT、IBC等新型太阳能电池技术主要是指N型单晶硅电池。
薄膜光伏电池分为硅基薄膜电池和化合物薄膜电池,以铜铟稼硒(CIGS)、锑化镉(CdTe)和砷化镓(GaAs)等的化合物薄膜电池为代表。
叠层、新结构电池包括有机太阳能电池、铜锌锡硫化物电池、钙钛矿太阳能电池、染料敏化太阳能电池、量子点太阳能电池等。
光伏发电行业技术发展历程:电池技术路线演变拉动
光伏发电行业技术发展主要是由光伏电池技术路线演变拉动的,从以硅系电池为代表的第一代光伏电池、到以铜铟稼硒(CIGS)、锑化镉(CdTe)和砷化镓(GaAs)等材料的薄膜电池为代表的第二代光伏电池,如今光伏电池技术已发展至第三代,第三代光伏电池技术主要包括有机太阳能电池、铜锌锡硫化物电池、钙钛矿太阳能电池、染料敏化太阳能电池、量子点太阳能电池等,具有薄膜化、转换效率高、原料丰富且无毒的优势。
光伏发电行业技术政策背景:政策加持技术水平提升
近年来,我国出台一系列光伏发电技术及研发的相关政策,通过政策指导,行业加快光伏发电技术的推广和革新,促进光伏发电产业的快速发展。
光伏发电行业技术发展现状
1、光伏发电行业技术科研投入现状
(1)国家重点研发计划项目
据已公开的国家重点研发计划项目,2018-2021年我国光伏发电技术相关国家重点研发计划项目共计15项。
注:2019年未公布光伏发电技术相关国家重点研发计划项目。
(2)A股上市企业研发费用
光伏发电行业经过多年发展,产品相对成熟,但行业整体研发投入水平较高。从A股市场来看,2017-2021年,我国光伏板块上市公司研发总费用逐年增长,2022年第一季度,光伏板块上市公司研发总费用约281.13亿元。
2、光伏发电技术科研创新成果
(1)论文发表数量
从光伏发电相关论文发表数量来看,2010年至今我国光伏发电相关论文发表数量呈现逐年递增的趋势,可见光伏发电科研热度持续走高。截至2022年8月,我国已有18289篇光伏发电相关论文发表。
注:统计时间截至2022年8月。
(2)技术创新热点
通过创新词云可以了解光伏发电行业内最热门的技术主题词,分析该技术领域内最新重点研发的主题。通过智慧芽提取该技术领域中近约5000条专利中最常见的关键词,其中,光伏组件、太阳能、光伏板、太阳能板、光伏发电、太阳能电池板、逆变器等关键词涉及的专利数量较多,说明光伏发电行业研发和创新重点集中于光伏组件和光伏板等领域。
(3)专利聚焦领域
从光伏发电专利聚焦的领域看,目前光伏发电专利聚焦领域较明显,其主要聚焦于太阳能、光伏板、太阳能电池、光伏组件等。
主要光伏电池技术对比分析
从技术水平来看,硅、砷化镓、磷化铟、碲化镉和铜铟硒多元化合物(铜铟镓硒是其典型代表)是可选光伏材料中综合性能的最佳集合。而它们各方面性能的优劣,直接导致了目前光伏电池技术百花齐放的现状。
注:平均转换效率均只记正面效率。
光伏发电行业技术发展痛点及突破
1、光伏发电行业技术发展痛点
(1)硅基光伏电池:P型电池转换效率低
由于电池片的光电转换效率直接影响整个光伏系统的效益,因此光伏电池的光电转换效率十分重要,光电转换效率的提升主要依靠技术更新换代。现阶段,晶硅光伏电池面临着转换效率较低的问题,尤其是P型电池。
据德国哈梅林太阳能研究所(ISFH),PERC电池的理论极限效率为24.5%,PERC产线的量产效率已经达到23%,逐步逼近理论极限效率。
(2)薄膜电池量产转换效率低
薄膜光伏电池具有衰减低、重量轻、材料消耗少、制备能耗低、适合与建筑结合(BIPV)等特点,但薄膜电池面临着量产转换效率低的问题,性价比较低。
2、光伏发电行业技术发展突破
(1)N型电池技术突破P型电池极限转换效率
相较于P型电池,N型电池技术少子寿命高、无光致衰减、弱光效应好且温度系数小,转换效率更高。面临P型电池逐步逼近理论效率极限,N型电池技术能够突破P型电池的理论效率极限并达到更高转换效率。据中国光伏行业协会(CPIA),2022-2023年N型电池技术的平均转换效率就可以达到PERC电池的理论极限效率(24.5%)。
(2)钙钛矿电池可实现高转换效率
钙钛矿电池是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的第三代太阳能电池,钙钛矿材料的吸光能力强于晶硅材料,因此钙钛矿电池能够实现高转换效率。除了拥有高转换效率,钙钛矿电池还具备价格低、投资小、制备简单等优势。
光伏发电行业技术发展方向及趋势:降本增效
2022年8月,工信部五部门联合印发的《加快电力装备绿色低碳创新发展行动计划》,提出通过5-8年时间,在太阳能装备方面重点发展高效低成本光伏电池技术,包括推动TOPCon、HJT、IBC等晶体硅太阳能电池技术和钙钛矿、叠层电池组件技术产业化,开展新型高效低成本光伏电池技术研究和应用等。
可见,未来光伏发电技术将向着降本增效方向发展,一方面由于现有光伏电池逐渐逼近最高理论转换效率,因此更高转换效率的电池将成为光伏电池技术发展方向;另一方面,光伏组件转换效率的提升以及制造成本的降低,是降低光伏电站建设成本,并最终降低光伏发电成本的关键因素。
「前瞻碳中和战略研究院」聚焦碳中和领域的政策、技术、产品等开展研究,瞄准国际科技前沿,服务国家重大战略需求,围绕“碳中和”开展有组织、有规划科研攻关,促进碳中和技术成果转化和推广应用,为企业创新找到技术突破口,为各级政府提供碳达峰、碳中和的战略路径管理咨询和技术咨询。院长徐文强博士毕业于美国加州大学伯克利分校,二十余年来一直深耕于低碳清洁能源和绿色材料领域的基础研究、产品开发和产业化,拥有55项专利、33篇论文,并已将30多种产品推向市场,创造商业价值50+亿元,专注于氢能、太阳能、储能等清洁能源研究。
以上数据参考前瞻产业研究院《光伏发电行业技术趋势前瞻及投资价值战略咨询报告》
铜铟镓硒的研发生产
两者有以下区别:
1、发电原理不同
薄膜发电,是依靠具有轻、薄、柔特点的薄膜太阳能电池芯片,像英特尔芯片(Intel Inside)一样嵌入各类载体,提供清洁电力,光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术
2、用途不同
薄膜发电主要用于手机、iPad、背包、帐篷、衣服、特种装备上,或者太阳能汽车,可以在太阳下边行驶边充电,摆脱对充电桩的依赖,光伏发电用于静置的发电装置,如太阳能热水器
3、运用技术不同
薄膜发电用太阳芯片发电,光伏发电用利用半导体界面的光生伏特效应发电
扩展资料:
光伏发电的优缺点
优点
无论从世界还是从中国来看,常规能源都是很有限的。中国的一次能源储量远远低于世界的平均水平,大约只有世界总储量的10%
太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源,具有充分的清洁性、绝对的安全性、相对的广泛性、确实的长寿命和免维护性、资源的充足性及潜在的经济性等优点,在长期的能源战略中具有重要地位。
与常用的火力发电系统相比,光伏发电的优点主要体现于:
①无枯竭危险;
②安全可靠,无噪声,无污染排放外,绝对干净(无公害);
③不受资源分布地域的限制,可利用建筑屋面的优势;例如,无电地区,以及地形复杂地区;
④无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电;
⑤能源质量高;
⑥使用者从感情上容易接受;
⑦建设周期短,获取能源花费的时间短。
缺点
但是,太阳能电池板的生产却具有高污染、高能耗的特点,在现有的条件下,生产国内自己使用的电池板还说的过去,不过大量出口等于污染中国,造福世界了
据统计,生产一块1m×1.5m的太阳能板必须燃烧超过40公斤煤,但即使中国最没有效率的火力发电厂也能够用这些煤生产130千瓦时的电(一般一块1mx1.6m的太阳能板一年发电量在250千瓦时以上)——这足够让2.2瓦的发光二极管(LED)灯泡按照每天工作12小时计算发光30年。
①照射的能量分布密度小,即要占用巨大面积;
②获得的能源同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关。
③目前相对于火力发电,发电机会成本高。
④光伏板制造过程中不环保。
百度百科-薄膜发电
百度百科-光伏发电
光伏发电与铜铟镓硒哪个好
由于铜铟镓硒薄膜太阳电池具有敏感的元素配比和复杂的多层结构,因此,其工艺和制备条件的要求极为苛刻,产业化进程十分缓慢。
仅在数年以前,薄膜光伏(Thin Film Photovoltaics,以下简称TF PV)技术在光伏产业中还只能用“微不足道”来形容,只是在诸如计算器这样一些简单的产品中得到应用。除非晶硅外,一些TF PV材料还只是刚刚走出实验室。
但在今天,TF PV已经是PV技术中最耀眼的一员,其生产份额不断扩张。起初,这一市场是由于晶硅的短缺而得以发展,但如今短缺现象已经结束,TF PV则以其低成本、低重量和灵活性而继续发展。而且,除了非晶硅外,铜铟镓硒(CIGS)具有TF PV的所有优点,能量转换效率也并不远逊于传统PV,碲化镉太阳能面板已经出现了繁荣局面。根据美国NanoMarkets公司2008年3月发布的白皮书《走向成功的薄膜光伏》及之前出版的《薄膜、有机、可印刷光伏市场:2007-2015》研究报告中的预测,由于采用简单印刷和roll-to-roll(R2R)制造工艺降低了成本,新产能的增加,以及通过技术改进提高了效率,这些都将使得薄膜光伏成为PV市场的主要角色,TF PV太阳电池将取代目 前市场上由传统的晶硅制造的PV面板而成为主流技术。 CIGS电池具有性能稳定、抗辐射能力强,光电转换效率目 前是各种薄膜太阳电池之首,接近于目 前市场主流产品晶体硅太阳电池转换效率,成本却是其1/3。正是因为其性能优异被国际上称为下一代的廉价太阳电池,无论是在地面阳光发电还是在空间微小卫星动力电源的应用上具有广阔的市场前景。
CIGS电池具有与多晶硅太阳能电池接近的效率,具有低成本和高稳定性的优势,并且产业化瓶颈已经突破,在晶体硅太阳能电池原材料短缺的不断加剧和价格的不断上涨背景下,很多公司投入巨资,CIGS产业呈现出蓬勃发展的态势。目 前全球有30多家公司置身于CIGS产业,但真正进入市场开发的公司只有德国的Wuerth(伍尔特)、Surlfulcell,美国的Global Solar Energy,日本的Honda(本田)、Showa Solar Shell。2006年、2007年世界CIGS电池组件产能分别为17.5MW、60.5MW,在世界光伏市场上占据的份额很小。
中国的CIGS产业远远落后于欧美和日本等国家和地区,南开大学以国家“十五”“863”计划为依托,建设0.3MW中试线,现已制备出30cm×30cm效率为7%的集成组件样品。2008年2月,山东孚日光伏科技有限公司宣布与德国的Johanna合作,独家引进了中国首条CIGSSe(铜铟镓硫硒化合物)商业化生产线。
当前全球大环境景气不佳,传统硅晶太阳能电池厂正面临售价跌破成本压力,但薄膜太阳能电池具成本优势,逐步崭露头角。全球经济衰退意味着投资风险的加大,而中外风投却在这时不惧风险,集体逆市投资太阳能薄膜电池。薄膜电池已成为国内光伏领域新的投资热点。其中CIGS转换效率足以媲美传统太阳能电池,加上稳定性和转换效率都已相当优异,被视为是相当具有潜力的薄膜太阳能电池种类。未来几年,CIGS(铜铟镓硒)薄膜太阳能电池的销售将会加速增长,到2015年,CIGS将占薄膜太阳能电池市场的43.3%。 根据预测,TF PV市场将由2007年的10亿美元增加到2008年的16亿美元,在2010和2015年则将分别攀升到34亿美元和72亿美元。2005年TF PV占整个PV市场的份额还不到5%,但到2015年有望上升到约50%。较传统PV技术,TF PV将通过在很多应用中提供更有成本竞争力的解决方案去抢占市场,并凭藉其独有的特性(重量轻、灵活性、易于嵌入其他材料)开发出新的应用。
传统PV的最大弱点是高昂的电池制造成本。PV面板是以晶硅为原料,通过昂贵的步进重复批处理工艺制造。薄膜技术可以解决类似问题并开发太阳能的新应用。但TF PV的发展道路也并非一片阳光,这项技术还将面临诸多挑战,例如,近 来晶硅原料的短缺由于替代材料的兴起而开始缓解,这样就消除了TF PV需求增长的一个主要动力。 TF PV技术所涉及的材料主要包括非晶硅(α-Si)、碲化镉(CdTe)、铜铟镓硒(CIGS)、铜铟硒(CIS)以及有机和有机-无机混合材料,每种材料都各有利弊。下表列出了主要TF PV材料及其利用状况。
表1 PV材料及利用状况 材料 效率(%) 利用状况 镓硒/磷化铟/锗混合材料 35 仅实验室 镓硒 25 除某些空间利用外尚未广泛应用 磷化铟 22 仅实验室 晶硅 25 PV市场中最常用的材料 多晶硅 20 广泛应用 铜铟镓硒 20 TF PV市场中份额正在增长 碲化镉 17 TF PV场中增长迅速,但大多来自一家公司 非晶硅 10 TF PV中最为常见 有机材料 4-8 尚未应用,但有几家公司正积极尝试商业化 能源价格的波动对向替代能源技术的转移起着重要的推动作用。太阳能因其取之不尽、用之不竭的特性对人类有着巨大的吸引力,但传统的PV有其弱点:面板较重,生产成本高,不够灵活,而且硅原料的供应不稳定。因此,PV大多只能针对相对狭窄的市场或其应用必须具备特定的条件,例如可以获得补贴或其他电力来源匮乏的地方。
薄膜技术的机遇倚赖于减少这些制约因素的影响以及扩大PV可发生作用的市场。尽管这是大势所趋,但直到最 近,较低的效率和技术上的不够成熟仍妨碍着TF PV及时捕捉这一机遇。 随着近 年来能源价格如火箭般上窜,加之PV价格的滑落,PV领域的成长非常显著,有些观察家声称PV最终可满足美国能源需求达20%之多。
与传统PV比较,TF PV因用于制造薄膜电池的材料较少,因而成本更为低廉。TF PV的制造是将由光电材料构成的薄层沉积于衬底,这就大大减少了原料的使用。新生产工艺的出现,包括roll-to-roll和印刷技术,又可以进一步降低成本。
性能方面,在不久的将来薄膜技术效率的显著提高已成为大势所趋。例如,CIS/CIGS的效率已经可以和传统PV相提并论。但尽管已取得某些进展,薄膜技术和传统PV的效率之间仍存在一定差距,且在某些情况下差异明显。其结果是:TF PV必须与传统PV在成本基础上竞争,或者TF PV需要在性能基础上创造出新的应用。铜铟镓硒太阳能电池板也可做成柔性,其均匀的颜色和稳定的性能,更加适合与建筑一体化的应用。
什么是光伏产业
光伏发电是目前的主流,铜铟镓硒是未来的主流。
学术界和产业界普遍认为太阳能电池的发展已经进入了第三代。第一代为单晶硅太阳能电池,第二代为多晶硅、非晶硅等太阳能电池,铜铟镓硒薄膜太阳电池具有生产成本低、污染小、不衰退、弱光性能好等显著特点,光电转换效率居各种薄膜太阳电池之首,接近于晶体硅太阳电池,而成本只是它的三分之一,被称为下一代非常有前途的新型薄膜太阳电池,是近几年研究开发的热点。
此外,该电池具有柔和、均匀的黑色外观,是对于外观有较高要求场所的理想选择。
光伏产业属于新能源领域,在太阳能利用中包含了光热和光电两种主要的形式。光热利用比较普及,比如屋顶的太阳能真空管热水器;光电应用也叫光伏发电(Photo-voltage Generation,PV)是新能源中最具规模开发和商业化发展前景的发电方式,目前由于成本和技术原因,尚未完全市场化,近年来,依靠欧美日等国家的政府补贴,发展速度很快。
光伏产业包含了第一代的晶体硅电池,第二代的薄膜电池,以及尚处于研发阶段的第三代高效电池。
晶体硅电池产业中,上游从硅砂(石英砂)开始,通过电弧炉制成粗硅(纯度97-99.9%),然后经过一系列的化学(改良西门子法)或物理(电解法)制成高纯多晶硅(纯度99.999999%),高纯硅料再经过晶体化(单晶直拉法或多晶定向凝固法)形成具有一定晶向的硅锭,经过切割后形成不同大小(125mm或156mm)的方形硅片,硅片经过电池片厂的加工,历经清洗-制绒-干燥-扩散(磷)-表面电阻率测试-去除表面氧化层漂洗-等离子周边刻蚀-SiN减反射膜沉积-背面电极印刷-背面电极烘干-铝背场印刷-铝背场烘干-正面银电极印刷-烧结-测试分选-包装出货 步骤制成具有光电转换功能的电池片,再经过串并联后在TPT背板上用EVA膜(透明,密封材料)夹好,最上层盖上一块光伏玻璃(低铁超白,光透率92%以上,钢化耐腐蚀冰雹,有布纹可减少光逸出),用铝边框固定好,外接接线盒及逆变器(发电是直流需转换),最后在应用场所(如屋顶、沙漠电站)用铝合金的支架安装好,将所发电流连入电网供电。
薄膜电池分为硅基薄膜电池(非晶硅,微晶硅叠层等),化合物(碲化镉、硫化镉、铜铟镓硒、砷化镓、磷化铟)电池,目前应用最成熟的是碲化镉电池、硅基薄膜电池、铜铟镓硒电池、砷化镓电池,但由于各种天生的不足,与晶体硅电池相比仍有差距,因此在各自领域作为晶体硅电池的重要补充。
如硅基薄膜电池效率大约在6-9%,仅相当于晶体硅电池效率15-18%的一半,主要用于建筑幕墙等;铜铟镓硒电池效率在9-11%左右,可制作柔性化产品,但铟比昂贵稀有,难以大规模制造;砷化镓电池效率约25-35%,高成本高效率,用于太空卫星等场合,价格超高;碲化镉电池效率11%,碲稀有镉含毒,沙漠电站适用,成本低于晶体硅电池。
目前市场八成是晶体硅电池,其他各种电池占据剩下两成市场,我国生产的产品国内仅需要不到5%,剩下95%全部依赖国外市场。另外,我国近年来高纯硅制造进步较快,从零开始到现在能够解决一半的原材料问题,为光伏产业发展立下汗马功劳。