光伏未来将走进薄膜时代

【中玻网】晶体硅和薄膜太阳能光伏电池是现在乃至未来十年的两大主要技术阵营，晶体硅太阳能电池以高转化效率在过去和现在都主要着光伏市场。而薄膜电池在原有转化效率上打破性的进展以及相对低廉的成本在近两年吸引了投入资金者更多的关注，处于其急速发展期。
　　目前已经实现商业化的太阳能电池技术有晶体硅电池、非晶硅太阳能电池、碲化镉薄膜太阳能电池，聚光太阳能电池。CIGS薄膜太阳能电池也有可能在将来实现产业化。其中，晶体硅太阳能电池占整个光伏市场85%以上的份额。单晶硅太阳能电池大规模生产的平均转换效率已经达到了16.5%，而多晶太阳能电池的转化效率在14.5%到15.8%之间。据悉，中电的已经量产的SE电池的平均转化效率为17.5%，其单晶太阳能电池较高能达到18%的转换效率。而作为中国太阳能行业标杆企业的无锡尚德已宣布的Pluto电池的转化效率达到了18%。
　　而在未来太阳能电池的发展蓝图中，薄膜电池则以低成本成为新的亮点，并试图通过改善工艺提高其转换效率将较大的扭转光伏市场的格局。
　　原材料在太阳能电池的成本结构中占了重要的比例，薄膜电池能在当前光伏产业发展之路中崛地而起，成本因素起到了关键的作
　　用。据Oerlikon太阳能事业部亚洲区技术营销总经理孙海燕博士介绍，不论是晶体硅还是薄膜太阳能电池，原材料约占总光伏电池总成本的60%-70%，薄膜太阳能电池的成本无论在过去还是将来都大大低于晶体硅太阳能电池的成本。图1为2003年M.Green博士建立的光伏成本模型，在2003年，多晶硅的价格为30美金/公斤，根据模型显示，在系统安装量为1GW时，传统薄膜太阳能电池每KW的价格约是多晶硅太阳能电池的二分之一。而新型的薄膜太阳能电池技术将这种单位电量的价格优势继续扩大。
　　在过去的几年中，为了降低晶体硅太阳能电池的成本，用来制作电池片的硅片的厚度已经从原来的300um减薄到了180um，孙海燕博士认为，纵然随着明年多晶硅产能的释放，价格会有一定幅度的回落，但从成本角度，薄膜电池还是具有明显的成本优势。
　　作为薄膜电池的主要原料之一——玻璃，约占原材料成本的40%。非晶微晶工艺的薄膜电池需要超白玻璃，因为超白玻璃具有高透光率，对太阳光具有很好的吸收作用。目前国内已经有一些光伏玻璃生产企业达到了一定的规模，例如山东金晶、南玻以及耀皮等。这为薄膜电池的规模化生产提供了丰富的原材料供应。
　　同时，薄膜的转化效率也在过去的几年中得到很大程度的提升，采用非晶双结技术的薄膜太阳能电池稳定后的转换效率的理论上限为15%，在有报道的量产中较高转换效率已经达到了11%左右。晶体硅电池的发展也推动了薄膜太阳能电池的快速发展，薄膜太阳能电池在技术上目前已经具备了规模化生产的基本条件。
　　薄膜太阳能电池解决方案巨头之一的应用材料用Sunfab生产线来主战薄膜太阳能光伏市场，Sunfab较诱人之处莫过于改写了薄膜太阳能电池玻璃基板的尺寸了，将尺寸加大到了2.2米X2.6米，总面积达到了5.7平方米，面积是普通薄膜太阳能电池的4倍，如此大的面积的太阳能电池模组不仅可以节约生产成本，在系统安装时能很大程度上减少安装材料和安装的人力。在相同效率的条件下，大面板显然在成本上占有优势，但是随着尺寸的加大，厚度、结晶分馏和掺杂物浓度等薄膜特性的均匀性变化都会在制造过程中造成设备性能下降和电池的可靠性问题。根据应用材料发表的数据，其转换效率均匀性优于+/-4rel%。