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铜铟镓硒

王朝百科·作者佚名  2010-06-18
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铜铟镓硒太阳能电池板(CIGS)

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。

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。

铜铟镓硒电池片CIGS-市中能源

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。

1.市场前景

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。

2.成本/性能

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。

3.发展态势

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。

太阳能光伏建筑一体化(BIPV)专家

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。

 
 
 
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