太陽能集電管突破薄膜電池技術(shù)壁壘

　　在晶硅太陽能電池唱主角的光伏領(lǐng)域，薄膜太陽能電池的研究也并沒有止步不前。在日前于上海舉辦的“第六屆亞洲太陽能光伏工業(yè)展覽會(huì)”上，中國首支CIGS薄膜太陽能集電管的面世，向業(yè)界宣告國內(nèi)薄膜太陽能電池發(fā)展也在緊跟世界腳步。

　　薄膜電池不斷發(fā)展

　　CIGS薄膜太陽能電池被國際上稱為“下一代非常有前途的新型薄膜太陽能電池”。

　　晶硅太陽能電池和薄膜太陽能電池是目前光伏市場(chǎng)的兩種主要產(chǎn)品，晶硅太陽能電池占據(jù)市場(chǎng)主流，約占90%左右的市場(chǎng)份額。由于多晶硅生產(chǎn)工藝的屬性決定了其產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)環(huán)節(jié)，尤其是多晶硅提純中會(huì)存在高能耗、一些技術(shù)水平不高的企業(yè)甚至存在高污染問題。而在應(yīng)用中，晶硅太陽電池由于其溫度效應(yīng)和光譜響應(yīng)范圍窄的影響，使本來較高的光電轉(zhuǎn)換效率大打折扣，從而影響光伏組件實(shí)際發(fā)電量。薄膜太陽能電池因沒有這些缺點(diǎn)應(yīng)運(yùn)而生，其不足在于轉(zhuǎn)換效率相對(duì)較低，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，生產(chǎn)設(shè)備昂貴，難以實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。發(fā)電成本高是兩大類太陽能電池的共性問題。

　　中科院院士、北京大學(xué)物理學(xué)院教授甘子釗介紹說，薄膜太陽能電池家族主要包括硅基非晶硅(a-Si)、碲化鎘(CdTe)、銅銦鎵硒(CIGS)三大類薄膜太陽能電池。銅銦鎵硒薄膜太陽能電池具有生產(chǎn)成本較低、能耗低，污染小、不衰減、弱光性能好等特點(diǎn)，光電轉(zhuǎn)換效率居各種薄膜太陽能電池之首，接近多晶硅太陽能電池，而耗材大大低于晶體硅電池，因此，被國際上稱為“下一代非常有前途的新型薄膜太陽能電池”。

　　此外，該電池具有柔和、均勻的黑色外觀，是對(duì)外觀有較高要求建筑物BIPV應(yīng)用的理想選擇，如大型建筑物的玻璃幕墻等，在現(xiàn)代化高層建筑等領(lǐng)域有潛在的廣泛市場(chǎng)。但CIGS要實(shí)現(xiàn)大面積量產(chǎn)，提升效率和良品率，是必須攻克的難題。

　　河南燕垣光伏能源有限公司總工程師陸真冀具體介紹了CIGS薄膜電池的幾大優(yōu)勢(shì)，他說，CIGS薄膜電池具有更低廉的發(fā)電成本，減少了材料消耗，薄膜電池的生產(chǎn)成本普遍低于晶硅電池;更優(yōu)越的弱光性能同規(guī)模組件，薄膜電池一天的發(fā)電量比晶硅電池大約超出10%～20%;更加多樣化的用途薄膜電池，可以發(fā)展出多用途的產(chǎn)品，比如柔性基底電池等等。因此，也受到業(yè)內(nèi)不少廠商的廣泛關(guān)注，但主要都是大面積平板CIGS薄膜電池。

　　太陽能集電管應(yīng)運(yùn)而生

　　CIGS太陽能集電管具有高效、廉價(jià)、有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、設(shè)備能夠國產(chǎn)化等一系列優(yōu)點(diǎn)。

　　業(yè)內(nèi)專家表示，大面積平板CIGS薄膜電池面臨如下問題：四元化合物半導(dǎo)體制造工藝較復(fù)雜;真空設(shè)備要求高，一次性投資巨大;受產(chǎn)品面積和生產(chǎn)節(jié)拍控制單線量產(chǎn)不高;大面積產(chǎn)品受鍍膜均勻性和瑕疵影響，成品率不高等等。因此，開發(fā)新型薄膜電池成為擺在業(yè)內(nèi)廠商面前的課題。

　　燕垣光伏能源有限公司董事長王慶祥表示，燕垣公司看到了薄膜太陽能電池的發(fā)展前景以及大面積平板CIGS薄膜電池存在的缺陷，在北京大學(xué)研發(fā)的CIGS太陽電池工藝技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展，自主開發(fā)出了太陽能集電管。其初步設(shè)計(jì)規(guī)格為：集電管長1200mm，內(nèi)管直徑30mm，外管直徑35mm，光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到9%。“這種獨(dú)特的管式太陽能集電管設(shè)計(jì)，解決了規(guī)?；a(chǎn)良品率偏低的世界性難題，并且其獨(dú)立管式結(jié)構(gòu)，使得在降低電池表面溫度保持轉(zhuǎn)換效率不衰減的同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)。”王慶祥說。

　　對(duì)于為什么選擇開發(fā)CIGS太陽能集電管產(chǎn)品，陸真冀告訴《中國電子報(bào)》記者，因?yàn)樗哂懈咝?、廉價(jià)、有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、設(shè)備能夠國產(chǎn)化等一系列優(yōu)點(diǎn)。他介紹說，目前，他們已經(jīng)完成集電管設(shè)備研發(fā)的主要裝備，包括高真空銅銦鎵濺射鍍膜設(shè)備、高真空透明導(dǎo)電膜濺射鍍膜設(shè)備、等離子增強(qiáng)蒸硒及硒化設(shè)備、快速加熱熱處理設(shè)備、硫化鎘化學(xué)水浴鍍膜設(shè)備、激光和機(jī)械刻槽設(shè)備等，并設(shè)計(jì)出完全國產(chǎn)化的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的工業(yè)生產(chǎn)線，大幅度降低了造價(jià)及后期維護(hù)費(fèi)用，解決了薄膜太陽電池生產(chǎn)一次性投資過大問題。

　　王慶祥表示，他們近期將完成10MW集電管生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)線，目前正在規(guī)劃一期6條共60MW的CIGS生產(chǎn)，未來他們將擁有560MW集電管產(chǎn)能。