當(dāng)前位置:首頁 > 百科知識 > 太陽能光伏 > 正文

銅銦鎵硒薄膜太陽電池

  • 銅銦鎵硒薄膜太陽電池
由銅、銦、鎵、硒四種元素配比而成的一種薄膜太陽電池。

  銅銦鎵硒薄膜太陽電池具有生產(chǎn)成本低、污染小、不衰退、弱光性能好等顯著特點(diǎn),光電轉(zhuǎn)換效率居各種薄膜太陽電池之首,接近于晶體硅太陽電池,而成本只是它的三分之一,被稱為下一代非常有前途的新型薄膜太陽電池,是近幾年研究開發(fā)的熱點(diǎn)。

  此外,該電池具有柔和、均勻的黑色外觀,是對于外觀有較高要求場所的理想選擇。

  由于銅銦鎵硒薄膜太陽電池具有敏感的元素配比和復(fù)雜的多層結(jié)構(gòu),因此,其工藝和制備條件的要求極為苛刻,產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程十分緩慢。

  僅在數(shù)年以前,薄膜光伏(Thin Film Photovoltaics,以下簡稱TF PV)技術(shù)在光伏產(chǎn)業(yè)中還只能用“微不足道”來形容,只是在諸如計(jì)算器這樣一些簡單的產(chǎn)品中得到應(yīng)用。除非晶硅外,一些TF PV材料還只是剛剛走出實(shí)驗(yàn)室。

  但在今天,TF PV已經(jīng)是PV技術(shù)中最耀眼的一員,其生產(chǎn)份額不斷擴(kuò)張。起初,這一市場是由于晶硅的短缺而得以發(fā)展,但如今短缺現(xiàn)象已經(jīng)結(jié)束,TF PV則以其低成本、低重量和靈活性而繼續(xù)發(fā)展。而且,除了非晶硅外,銅銦鎵硒(CIGS)具有TF PV的所有優(yōu)點(diǎn),能量轉(zhuǎn)換效率也并不遠(yuǎn)遜于傳統(tǒng)PV,碲化鎘太陽能面板已經(jīng)出現(xiàn)了繁榮局面。根據(jù)美國NanoMarkets公司2008年3月發(fā)布的白皮書《走向成功的薄膜光伏》及之前出版的《薄膜、有機(jī)、可印刷光伏市場:2007-2015》研究報(bào)告中的預(yù)測,由于采用簡單印刷和roll-to-roll(R2R)制造工藝降低了成本,新產(chǎn)能的增加,以及通過技術(shù)改進(jìn)提高了效率,這些都將使得薄膜光伏成為PV市場的主要角色,TF PV太陽電池將取代目前市場上由傳統(tǒng)的晶硅制造的PV面板而成為主流技術(shù)。

  1.市場前景

  根據(jù)預(yù)測,TF PV市場將由2007年的10億美元增加到2008年的16億美元,在2010和2015年則將分別攀升到34億美元和72億美元。2005年TF PV占整個PV市場的份額還不到5%,但到2015年有望上升到約50%。較傳統(tǒng)PV技術(shù),TF PV將通過在很多應(yīng)用中提供更有成本競爭力的解決方案去搶占市場,并憑藉其獨(dú)有的特性(重量輕、靈活性、易于嵌入其他材料)開發(fā)出新的應(yīng)用。

  傳統(tǒng)PV的最大弱點(diǎn)是高昂的電池制造成本。PV面板是以晶硅為原料,通過昂貴的步進(jìn)重復(fù)批處理工藝制造。薄膜技術(shù)可以解決類似問題并開發(fā)太陽能的新應(yīng)用。但TF PV的發(fā)展道路也并非一片陽光,這項(xiàng)技術(shù)還將面臨諸多挑戰(zhàn),例如,近來晶硅原料的短缺由于替代材料的興起而開始緩解,這樣就消除了TF PV需求增長的一個主要動力。

  2.成本/性能

  TF PV技術(shù)所涉及的材料主要包括非晶硅(α-Si)、碲化鎘(CdTe)、銅銦鎵硒(CIGS)、銅銦硒(CIS)以及有機(jī)和有機(jī)-無機(jī)混合材料,每種材料都各有利弊。下表列出了主要TF PV材料及其利用狀況。

  表1 PV材料及利用狀況

  

材料 效率(%) 利用狀況
鎵硒/磷化銦/鍺混合材料 35 僅實(shí)驗(yàn)室
鎵硒 25 除某些空間利用外尚未廣泛應(yīng)用
磷化銦 22 僅實(shí)驗(yàn)室
晶硅 25 PV市場中最常用的材料
多晶硅 20 廣泛應(yīng)用
銅銦鎵硒 20 TF PV市場中份額正在增長
碲化鎘 17 TF PV場中增長迅速,但大多來自一家公司
非晶硅 10 TF PV中最為常見
有機(jī)材料 4-8 尚未應(yīng)用,但有幾家公司正積極嘗試商業(yè)化

  能源價格的波動對向替代能源技術(shù)的轉(zhuǎn)移起著重要的推動作用。太陽能因其取之不盡、用之不竭的特性對人類有著巨大的吸引力,但傳統(tǒng)的PV有其弱點(diǎn):面板較重,生產(chǎn)成本高,不夠靈活,而且硅原料的供應(yīng)不穩(wěn)定。因此,PV大多只能針對相對狹窄的市場或其應(yīng)用必須具備特定的條件,例如可以獲得補(bǔ)貼或其他電力來源匱乏的地方。

  薄膜技術(shù)的機(jī)遇倚賴于減少這些制約因素的影響以及擴(kuò)大PV可發(fā)生作用的市場。盡管這是大勢所趨,但直到最近,較低的效率和技術(shù)上的不夠成熟仍妨礙著TF PV及時捕捉這一機(jī)遇。

  3.發(fā)展態(tài)勢

  隨著近年來能源價格如火箭般上竄,加之PV價格的滑落,PV領(lǐng)域的成長非常顯著,有些觀察家聲稱PV最終可滿足美國能源需求達(dá)20%之多。

  與傳統(tǒng)PV比較,TF PV因用于制造薄膜電池的材料較少,因而成本更為低廉。TF PV的制造是將由光電材料構(gòu)成的薄層沉積于襯底,這就大大減少了原料的使用。新生產(chǎn)工藝的出現(xiàn),包括roll-to-roll和印刷技術(shù),又可以進(jìn)一步降低成本。

  性能方面,在不久的將來薄膜技術(shù)效率的顯著提高已成為大勢所趨。例如,CIS/CIGS的效率已經(jīng)可以和傳統(tǒng)PV相提并論。但盡管已取得某些進(jìn)展,薄膜技術(shù)和傳統(tǒng)PV的效率之間仍存在一定差距,且在某些情況下差異明顯。其結(jié)果是:TF PV必須與傳統(tǒng)PV在成本基礎(chǔ)上競爭,或者TF PV需要在性能基礎(chǔ)上創(chuàng)造出新的應(yīng)用。

  銅銦鎵硒太陽能電池板也可做成柔性,其均勻的顏色和穩(wěn)定的性能,更加適合與建筑一體化的應(yīng)用。


內(nèi)容來自百科網(wǎng)