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薄膜太阳能电池迎发展新风口

作者: | 发布日期: 2024 年 01 月 23 日 14:21 | 分类: 产业资讯

多家研究机构指出,我国铜铟镓硒太阳能电池产业正处于起步阶段,相关研究工作不断开展,部分地区启动了应用试点,但没有形成产业链。

3%至4%——这是目前薄膜太阳能电池在全球的市占率,虽然与晶硅太阳能电池相比体量还很小,但随着晶硅太阳能电池降本难度越来越大,光伏产业正迎来新一轮技术创新迭代周期,以铜铟镓硒为代表的薄膜太阳能电池有了更多用武之地。

多家研究机构指出,我国铜铟镓硒太阳能电池产业正处于起步阶段,相关研究工作不断开展,部分地区启动了应用试点,但没有形成产业链。铜铟镓硒太阳能电池适用于偏远地区独立电站、民用屋顶光伏电站、商用屋顶光伏电站、建筑一体化等多个领域,预计未来发展前景向好。

工序简单成本低

“与传统晶硅太阳能电池相比,铜铟镓硒太阳能电池最大的优势在于成本。”南开大学光电子薄膜器件与技术研究所教授、博士生导师孙云告诉《中国能源报》记者,“铜铟镓硒是一种多元化半导体新型光伏材料,比硅、锗等单质元素半导体有更为优异的物理性能,由此制备的电池产品转换效率高、稳定且廉价。”

产业研究与产业战略咨询机构中投顾问指出,铜铟镓硒太阳能电池具有性能稳定、抗辐射能力强等优势,光电转换效率在各种薄膜太阳能电池中也名列前茅,已接近晶硅太阳能电池的转换效率,成本却仅为后者的1/3。

理论上,晶硅太阳能电池和铜铟镓硒太阳能电池转换效率最高分别可达29%和33.4%,铜铟镓硒太阳能电池理论转换效率远高于晶硅太阳能电池。晶硅太阳能电池和铜铟镓硒太阳能电池实验室最高转换效率分别为26.7%和23.4%,量产组件转换效率分别为20%和16.5%。铜铟镓硒太阳能电池发展空间很大。

孙云介绍,晶硅太阳能电池生产需要经过4次高温、5次低温度、3次清洁流程,以及5次进入真空室,共涉及18道工序;而铜铟镓硒太阳能电池仅需12道工序,不仅工序更简化,能耗也更低。

试点项目开始落地

2021年以来,湖北、江西、河北、河南、江苏、陕西等地均发布鼓励政策,提出重点研发铜铟镓硒等薄膜电池材料,加快推进新一代光伏电池研发,打造产业链、支持产业化。

孙云表示,如今,我国铜铟镓硒薄膜材料与器件的理论体系和技术已基本完整、清晰,产业技术发展不再盲目。杭州尚越光电、中建材凯盛科技等企业拥有正在运行的铜铟镓硒太阳能电池生产线,最高产能达300兆瓦。

值得一提的是,作为薄膜太阳能电池的代表,铜铟镓硒最大的特点在于薄且柔。这种特征使铜铟镓硒太阳能电池的应用场景不仅在地面和房顶,还扩展到建筑物表面。

以安徽蚌埠为例,自2022年蚌埠创建光伏建筑应用试点城市以来,在新建居住建筑、公共建筑、工业建筑领域推动光伏建筑一体化应用,探索拓展光伏应用场景。蚌埠市委党校薄膜发电瓦项目、南山公园纪念堂项目先后投产。数据显示,截至目前,蚌埠已有630个单体铜铟镓硒薄膜太阳能发电项目投运,并网容量达568兆瓦,年发电量约5.39亿千瓦时,相当于每年节约16.24万吨标煤,年减排二氧化碳约40.44万吨。

清华大学碳中和研究院院长助理、环境学院教授鲁玺指出,在光伏技术方面,未来10年将呈现大型化、轻薄化趋势,多种电池技术并存已成为必然。

推动产业规模化

不过,和晶硅太阳能电池相比,铜铟镓硒薄膜太阳能电池市占率仍然较低。随着铜铟镓硒薄膜太阳能电池优势被发现,未来有望占据光伏市场的一席之地。

孙云表示:“目前,铜铟镓硒薄膜太阳能电池转换效率实验室世界纪录已达到23.6%,我国20%的实验室效率技术基本成熟,将新技术与新认知引入产线实现技术升级,使组件平均效率提升至18%以上是毋庸置疑的。”

为此,孙云提出,在碳达峰碳中和背景下,抓住光伏建筑一体化这一机遇,先满足小众市场,不与晶硅太阳能电池比拼价格,争取获得较高利润,支撑加大研发投入,降本提效,稳步扩大再生产。

“薄膜电池产业正处于爬坡阶段。在利好政策支撑下,引导资本介入,或建立铜铟镓硒薄膜太阳能电池产业发展基金。同时,建立政产学研创新体系公共平台,实现人才本土化,构建工艺技术研发团队、资金保障与管理团队、设备开发与制造团队,构成三维一体的创新体系,为企业提供共性技术服务,与电池制造企业联合攻关,不断助力铜铟镓硒薄膜太阳能电池产业化发展。”孙云说。

来源:中国能源报

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