南開大學孫云:薄膜太陽電池的發(fā)展及挑戰(zhàn)
2018-11-21 09:44:30 來源: 瀏覽次數(shù):0
作為下一代光伏發(fā)電技術(shù),薄膜光伏產(chǎn)業(yè)越來越為行業(yè)人士所重視。在前日舉辦的OFweek 2018(第九屆)中國太陽能光伏高峰論壇上,南開大學的孫云教授展開了主題為《薄膜太陽電池發(fā)展及挑戰(zhàn)》的高水平演講。他在演講中將硅基薄膜、碲化鎘、銅銦鎵硒三種薄膜太陽電池與晶硅電池進行了比較。
南開大學孫云:薄膜太陽電池的發(fā)展及挑戰(zhàn)
南開大學教授孫云
其中硅基薄膜由于轉(zhuǎn)換效率太低已經(jīng)被淘汰;碲化鎘薄膜電池實驗室效率紀錄達到22.1%,產(chǎn)線組件效率達到15%-17%,效率高而且不衰退,但是缺點是需要使用重金屬材料;銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽能電池實驗室效率紀錄達到22.9%,產(chǎn)線組件平均效率達到14%-16%,優(yōu)點是效率高且不衰退,缺點是對設備工藝要求較高。
南開大學孫云:薄膜太陽電池的發(fā)展及挑戰(zhàn)
CIGS太陽能電池超強的發(fā)電能力
孫云教授認為,CIGS太陽能電池具備更好的發(fā)展前景。在澳大利亞沙漠太陽能研究中心DKASC測試 中,CIGS電池年發(fā)電量高于晶硅電池10% 。同樣的情況出現(xiàn)在了云南石林建設的一座電站上,該電站容量1MW,采用CIGS電池組件,經(jīng)測算,與之前在園區(qū)建設的晶硅組件相比,其發(fā)電量高出10%。
為什么CIGS薄膜電池能夠多發(fā)電呢?孫云教授分析認為,首先CIGS比晶體硅及CdTe電池有更寬的光譜響應;其次CIGS弱光下有更高的發(fā)電效率;另外在高溫、遮陰環(huán)境下,CIGS具備更穩(wěn)定的發(fā)電性能。
薄膜太陽電池的挑戰(zhàn)
為突破晶硅壟斷的光伏市場,孫云教授認為薄膜電池需要將產(chǎn)品趨向于多元化,削弱晶硅產(chǎn)品同質(zhì)化。不同光伏電池產(chǎn)品具有不同的性能優(yōu)勢,各有其市場與消費群體定位,其性價比往往沒有可比性,產(chǎn)品多元化是降低同質(zhì)產(chǎn)品惡性競爭有效戰(zhàn)略。
在應用多樣性方面,薄膜電池可以偏向于分布式電站、BIPV、光伏建材構(gòu)件等領域。而且在CIGS電池在光伏建筑一體化已經(jīng)得到了廣泛的應用,有很多成功案例。另外,薄膜電池因其柔性可彎曲的特點,還可以廣泛應用在背包、幕墻、弧形屋頂、車頂?shù)雀黝悎鼍爸。如此一來,薄膜產(chǎn)品可削弱晶硅產(chǎn)品的同質(zhì)化,未來發(fā)展可期。
而在電站發(fā)電的主流市場,孫云教授預測認為,一旦薄膜電池進入組件市場,占據(jù)10%即可達到10GW以上。而想要進入組件發(fā)電市場,CIGS電池產(chǎn)線國產(chǎn)化及成熟穩(wěn)定是關鍵。
在演講中,孫云教授假設:CIGS電站與多晶硅電站均以10MW為單位,CIGS組件效率為15%,多晶硅組件效率為16%,兩者售價相同,兩電站在同一地點,CIGS電站年發(fā)電量高于晶硅電站8%,CIGS組件25年衰退5%,晶硅組件衰退20%。
以此條件將CIGS電站與多晶硅電站進行了收益比對,發(fā)現(xiàn)CIGS項目內(nèi)部收益率遠高于晶硅,項目投資回收期縮短一年;而且CIGS電站年發(fā)電量高于晶硅電站8%及較低的衰減率,其影響要遠遠高于初期投資成本的變化。
但是以上結(jié)論能夠?qū)崿F(xiàn)的關鍵在于15%的量產(chǎn)效率、年發(fā)電量高8%、與晶硅等同的價格三點。孫云教授表示,CIGS量產(chǎn)平均效率15%已經(jīng)可以達到;電池穩(wěn)定不衰退,電站年發(fā)電量高于晶硅電池8%也已經(jīng)被證實;關鍵在于設備與工藝的穩(wěn)定成熟,并達到大規(guī)模生產(chǎn),使得CIGS組件價格與多晶硅等同這一條件需要努力實現(xiàn)。
孫云教授最后表示,對CIGS高效薄膜太陽電池關鍵核心技術(shù)與裝備實施國產(chǎn)化攻關,提高關鍵環(huán)節(jié)的創(chuàng)新能力,形成薄膜太陽電池技術(shù)創(chuàng)新體系,解決關鍵核心技術(shù)與高端裝備對外依存度高、高端裝備制造業(yè)和生產(chǎn)性服務業(yè)發(fā)展滯后等問題,全面提升大面積薄膜半導體材料核心裝備的創(chuàng)新能力,不僅可提升我國新能源產(chǎn)業(yè)的國際競爭力,同時對我國新型薄膜材料和器件的科技發(fā)展、工業(yè)化升級轉(zhuǎn)型具有重大戰(zhàn)略意義。