薄膜太陽能電池市場前景廣闊
目前,地球表面的太陽輻射高達(dá)12萬太瓦(1太瓦等于100萬兆瓦),其中600太瓦是可用的,而我們?nèi)祟愔恍?0太瓦就可以了(資料來源:MatthiasLoster,2006)。隨著技術(shù)的改進(jìn)、光轉(zhuǎn)換效率的提高以及生產(chǎn)成本的下降,太陽能對未來能源的貢獻(xiàn)將會進(jìn)一步增加。
三代太陽能電池的優(yōu)劣勢比較薄膜太陽能電池發(fā)展?jié)摿薮?BR>
對于太陽能發(fā)電而言,最重要的莫過于太陽能電池技術(shù)的發(fā)展。未來,晶體硅仍將是太陽能電池發(fā)展的主流,但比例會越來越低。而薄膜太陽能電池會有更廣闊的發(fā)展空間。
第一代太陽能電池包括多晶硅、單晶硅電池,其中單晶硅電池轉(zhuǎn)換效率為16%到20%,多晶體硅電池效率為14%到16%。目前硅基太陽能電池是全球市場的主流技術(shù),在大規(guī)模應(yīng)用和工業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)主導(dǎo)地位。不過,由于受硅材料價(jià)格及復(fù)雜電池工藝影響,相應(yīng)的太陽能電池成本價(jià)格居高不下。
第二代太陽能電池則包括各種薄膜電池,涵蓋碲化鎘電池(CdTe)、銅銦鎵硒電池(CIGS)、非晶硅薄膜電池(aSi)、砷化鎵電池、納米二氧化鈦染料敏化電池等,目前,前三種薄膜電池已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
1、碲化鎘屬于直接禁帶半導(dǎo)體,能隙值(1.45eV)位于理想的能隙范圍內(nèi),同時(shí)具有很高的吸收系數(shù),因此是高效率的理想太陽電池材料之一。目前工業(yè)化生產(chǎn)的模塊效率已經(jīng)達(dá)到12%(FirstSolar,2010年)。最近,通用電氣(GE)獲得了創(chuàng)世界紀(jì)錄的12.8%模塊效率。由于碲化鎘材料價(jià)格相對較低,易于實(shí)現(xiàn)規(guī)?;笈可a(chǎn),因此具有潛在的成本優(yōu)勢。近年來,碲化鎘薄膜太陽能電池商業(yè)表現(xiàn)較佳,市場前景廣闊,未來可能超過非晶硅太陽電池占有量。
2、銅銦鎵硒吸光范圍廣,具有高轉(zhuǎn)換效率和較低的材料制造成本,因此也被視為未來最有發(fā)展?jié)摿Φ谋∧ぬ柲茈姵胤N類之一。其實(shí)驗(yàn)室報(bào)道的最高轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了20.3%,可以和單晶硅太陽能電池媲美。復(fù)雜的制造工藝以及高投資成本是其市場成長的主要制約條件。2011年初,日本SolarFrontier公司開始了全面自動(dòng)化銅銦鎵硒薄膜太陽能組件的商業(yè)化量產(chǎn),其生產(chǎn)線上的組件轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了11.6%。目前,SolarFrontier公司并未透露其每瓦生產(chǎn)成本。但是,產(chǎn)品的大規(guī)?;a(chǎn)以及轉(zhuǎn)換效率的進(jìn)一步提高,將有效降低其安裝系統(tǒng)的系統(tǒng)平衡成本。
3、非晶硅太陽能電池的優(yōu)點(diǎn)在于其對于可見光譜的吸光能力很強(qiáng),所需的硅薄膜厚度低,生產(chǎn)技術(shù)成熟,可以制作大面積太陽能電池。主要缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)化率低(6%-8%),而且光照一段時(shí)間后,效率還會衰減,且主要用于功率小的電子產(chǎn)品市場,如電子計(jì)算器、玩具等。
第三代太陽電池包括各種超疊層太陽電池、熱光伏電池(TPV)、量子阱及量子點(diǎn)超晶格太陽能電池等新概念太陽能電池。目前主要限于實(shí)驗(yàn)室研究,仍需大量研究工作深入探索,其產(chǎn)業(yè)化需待2020年以后。
薄膜太陽能電池應(yīng)用前景廣闊促進(jìn)太陽能產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展
從市場前景來看,薄膜太陽能電池在光伏建筑一體化、大規(guī)模低成本發(fā)電站建設(shè)等方面將比傳統(tǒng)的晶體硅太陽能電池具有更加廣闊的應(yīng)用前景。薄膜太陽能電池簡單的制造工序以及能耗少的生產(chǎn)流程克服了光電轉(zhuǎn)化效率相對較低以及壽命較短所帶來的成本挑戰(zhàn)。
由于采用價(jià)格相對便宜的玻璃、不銹鋼等作為襯底,加之相關(guān)的電子半導(dǎo)體及玻璃行業(yè)已經(jīng)發(fā)展成熟,這使得薄膜太陽能電池受上游原材料制約較少,使其可以非常好地控制成本和價(jià)格。
從應(yīng)用環(huán)境看,薄膜太陽能電池弱光性好的特點(diǎn)使其能在廣泛的環(huán)境下發(fā)電,因其適用各種強(qiáng)度的陽光,其性能受天氣的影響較小,另外,由于它可承受較高的溫度,其發(fā)電功率不容易受溫度影響。因此,薄膜太陽能電池的應(yīng)用將十分廣泛。
另外,由于薄膜太陽能電池具有便攜、耐用、光電轉(zhuǎn)換效率高等特點(diǎn),可廣泛應(yīng)用于電子消費(fèi)品、遠(yuǎn)程監(jiān)控/通訊、軍事、野外/室內(nèi)供電等領(lǐng)域;也由于使用塑料等質(zhì)輕柔軟的材料為基板,薄膜太陽能電池將廣泛用于手表、計(jì)算器、窗簾甚至服裝上。值得一提的是,清潔太陽能的廣泛應(yīng)用將同時(shí)帶來下一代儲能電池在千瓦級小單元儲能以及太陽能并網(wǎng)發(fā)電中儲能調(diào)頻的應(yīng)用并獲得廣闊發(fā)展。
太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展提速
由于日本大地震導(dǎo)致世界各國重新審視各自的核電發(fā)展政策,也使得各國政府大幅提升了太陽能發(fā)電目標(biāo)。據(jù)《中國電力報(bào)》報(bào)道,歐洲原來確定到2020年太陽能發(fā)電裝機(jī)容量是4000萬千瓦,目前增加到1億到4億千瓦,美國也提出到2020年太陽能發(fā)電裝機(jī)達(dá)到3.5億千瓦;日本提出的2020年發(fā)展目標(biāo)是2800萬千瓦,印度也提出到2020年發(fā)展到2000萬千瓦的目標(biāo)。
2011年5月5日,國家發(fā)改委能源研究所副所長李俊峰在“第六屆亞洲太陽能光伏工業(yè)論壇”明確表態(tài):“到2015年,國內(nèi)的光伏裝機(jī)容量目標(biāo)將達(dá)到1000萬千瓦,到2020年,目標(biāo)至少要到5000萬千瓦。”這一目標(biāo)較業(yè)界預(yù)期高得多,意味著未來十年國內(nèi)光伏裝機(jī)將開啟“加速”模式。
有鑒于上述原因,許多原本和太陽能沒什么關(guān)系的企業(yè),也開始大力投資于太陽能市場。根據(jù)CNN6月14日的報(bào)道,谷歌將向美國太陽能廠商太陽城公司(SolarCity)投資2.8億美元,這是美國家用太陽能領(lǐng)域的最大一筆類似投資,將有助于該公司為美國10個(gè)州的7000到9000戶居民鋪設(shè)太陽能供電系統(tǒng)。
太陽能領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)廠商也是如此。今年4月,GE宣布將投資6億美元生產(chǎn)太陽能電池,投產(chǎn)后每年的產(chǎn)能將能為8萬戶家庭提供電力。公司首席執(zhí)行官伊梅爾特表示,到2015年,太陽能將為通用電氣帶來20億到30億美元的收入。(GE中國研發(fā)中心黃群健博士對此文亦有貢獻(xiàn))
陳向力,畢業(yè)于中國科技大學(xué)和美國伊利諾大學(xué),在激光的工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域,是一位世界知名的專家,為全球激光加工技術(shù)作出過突破性的貢獻(xiàn);并擁有多項(xiàng)專利。
陳博士于1994年加入GE,在美國GE全球研發(fā)中心擔(dān)任研發(fā)和管理職位;2000年,陳博士在上海領(lǐng)導(dǎo)創(chuàng)立了GE的第三個(gè)全球研發(fā)中心,并擔(dān)任首任總經(jīng)理。在擔(dān)任現(xiàn)職務(wù)之前,陳博士擔(dān)任GE醫(yī)療系統(tǒng)集團(tuán)全球產(chǎn)品研發(fā)(中國區(qū))總經(jīng)理,負(fù)責(zé)研究與開發(fā)適應(yīng)全球市場需求的醫(yī)療器械和醫(yī)療服務(wù)。[!--empirenews.page--]
2009年9月,陳向力博士被上海市政府授予上海市白玉蘭紀(jì)念獎(jiǎng),以表彰他對上海市經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會發(fā)展做出的杰出貢獻(xiàn)。2010年1月GE公司董事長兼首席執(zhí)行官杰夫·伊梅爾特(JeffImmelt)授予陳向力博士董事長獎(jiǎng),以表彰其在推動(dòng)革新與發(fā)展,以及“在中國為中國”項(xiàng)目中所作出得的杰出成就。