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俗話(huà)說(shuō),外行人看的是熱鬧,而內(nèi)行人看的是門(mén)道。晶硅太陽(yáng)能電池已一統(tǒng)天下十幾載,它為何如此輝煌,而與它同期出生的多元化合物薄膜太陽(yáng)能電池卻幾乎胎死腹中,個(gè)中門(mén)道內(nèi)行人是心知肚明的。然而,我們此刻將莊嚴(yán)的宣布,多元化合物薄膜太陽(yáng)能電池家族中的寵兒——銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池革命性的鍍膜工藝與較優(yōu)化的整廠生產(chǎn)線已經(jīng)橫空出世了,它將直擊晶硅太陽(yáng)能電池的死穴,從現(xiàn)在開(kāi)始,傳統(tǒng)的晶硅太陽(yáng)電池就要逐漸的、部分的,直至較終被銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池所取代,因?yàn)楣璞旧淼墓逃刑匦詻Q定了它無(wú)法跟銅銦鎵硒這種多元金屬化合物競(jìng)爭(zhēng)。當(dāng)然在可預(yù)見(jiàn)的數(shù)年內(nèi),晶硅太陽(yáng)能電池還將占據(jù)中國(guó)乃至全球的絕大部分市場(chǎng),這是因?yàn)槟壳皹I(yè)內(nèi)正在使用的幾乎全部是晶硅太陽(yáng)能電池生產(chǎn)線,巨額投資的本錢(qián)還沒(méi)賺回來(lái)就淘汰掉那可賠大了,另外晶硅太陽(yáng)能電池尚有一些潛力可挖,所以國(guó)家、加工硅的廠家和全體使用硅系太陽(yáng)能電池生產(chǎn)線的企業(yè),都在技術(shù)研發(fā)和繼續(xù)挖潛等各個(gè)方面努力地挽救其生命。但是,任何產(chǎn)品的更新?lián)Q代和舊去新來(lái)都是必然的,人為的拯救,只能是適當(dāng)延長(zhǎng)一點(diǎn)生存下去的時(shí)間,而不可能永恒不死。下面就讓我們將擁有較新鍍膜技術(shù)的銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池與傳統(tǒng)的晶硅太陽(yáng)能電池做個(gè)簡(jiǎn)單的對(duì)比:
一、制造硅系太陽(yáng)能電池的硅原料在地球上的儲(chǔ)量相當(dāng)多,而制造銅銦鎵硒多元化合物太陽(yáng)能電池的銦、鎵元素相對(duì)稀少一些,但在實(shí)際制造太陽(yáng)能電池用于鍍膜時(shí)的使用量也極其的少,是微米級(jí)(僅為1.5~2.0微米),而晶體硅太陽(yáng)能電池對(duì)硅的用量厚度則是厘米級(jí),其重量又是以克為單位。此外,目前實(shí)驗(yàn)證明鎵元素對(duì)提高轉(zhuǎn)換率不是太明顯,可以微用甚至是不用,而自然界中銦元素的儲(chǔ)量雖然稀少,但卻主要儲(chǔ)存在我們中國(guó),將不受從國(guó)外進(jìn)口銦原料的制約。從這一點(diǎn)上看,硅系太陽(yáng)能電池和銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池,二者從原材料的來(lái)源與用量的多寡上相比,基本上是可以扯平的。
二、銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池的制程簡(jiǎn)單,而硅系太陽(yáng)能電池的制程卻相當(dāng)?shù)膹?fù)雜,因?yàn)殂~銦鎵硒可以直接在基板上沉積成膜,而硅系太陽(yáng)能電池還需要額外的將硅原料制作成太陽(yáng)能電池使用的級(jí)別,這期間要經(jīng)過(guò)篩選、提純、切割等諸多道繁雜的工序,制作過(guò)程成本高、污染高、能耗高及副產(chǎn)物多,從而導(dǎo)至太陽(yáng)能電池級(jí)的硅價(jià)格居高。此外,硅系太陽(yáng)能電池的名聲不好,被戲稱(chēng)是“清潔能源不清潔”,雖然有人在呼吁摘掉硅加工“三高一多”的黑帽子,而國(guó)家在太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃里,也明確要求加強(qiáng)硅加工技術(shù)的研發(fā)和副產(chǎn)物的再利用,以及大力推廣使用先進(jìn)的鑄錠爐、開(kāi)方機(jī)等硅加工新設(shè)備,但想要從根本上摘掉名譽(yù)不佳的“三高一多”黑帽子是不可能的,至少在三年五載的時(shí)間內(nèi)沒(méi)戲,要有一段很長(zhǎng)的路要走,而采用“較新膜層沉積及其硒化熱處理結(jié)晶技術(shù)”的銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池,則不存在“三高一多”的問(wèn)題。
三、銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池和硅系太陽(yáng)能電池的原料在同比價(jià)格上差不多(即每瓦所用原材料的價(jià)格),甚至銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池每瓦材料的價(jià)格,比硅系太陽(yáng)能電池每瓦材料的價(jià)格還要低一些。由于考慮我國(guó)目前制造太陽(yáng)能電池的設(shè)備幾乎都是硅系生產(chǎn)線,短期內(nèi)無(wú)法全部淘汰,而且硅系太陽(yáng)能電池模塊(組件)還將在三五年內(nèi)繼續(xù)獨(dú)霸天下,所以從國(guó)家層面還不得不在硅系太陽(yáng)能電池的上游產(chǎn)業(yè)鏈上給力,國(guó)家太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃中已明確決定,未來(lái)中國(guó)要建成數(shù)家萬(wàn)噸級(jí)產(chǎn)量的硅加工企業(yè),也就是說(shuō),在未來(lái)幾年內(nèi),太陽(yáng)能電池級(jí)的硅原料價(jià)格將不會(huì)再出現(xiàn)劇烈的波動(dòng),價(jià)格趨穩(wěn)且還會(huì)略有下降,但是太陽(yáng)能電池級(jí)的硅原料價(jià)格的下降是有先決條件的,就是它不可能降到加工成本的價(jià)位上,而銅銦鎵硒的原材料價(jià)格至少在目前不存在這個(gè)問(wèn)題,即便是隨著銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池的大規(guī)模量產(chǎn),從而拉動(dòng)了銅銦鎵硒原材料價(jià)格上揚(yáng),那也是幾年以后的事情,而到了那個(gè)時(shí)候,我們的銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池技術(shù)又會(huì)升級(jí)了。我們?cè)凇拜^新膜層沉積及其硒化熱處理結(jié)晶技術(shù)”的研發(fā)中,已預(yù)見(jiàn)性地考慮了今后一定會(huì)出現(xiàn)材料價(jià)格跟風(fēng)上漲的因素,早已針對(duì)未來(lái)節(jié)省材料預(yù)設(shè)了相應(yīng)的可變參數(shù)。
四,在目前所有已知材料的太陽(yáng)能電池中,硅系太陽(yáng)能電池的初始轉(zhuǎn)換率是較高的,單晶硅太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換率是17~19%,多晶硅太陽(yáng)能電池是15~17%,非晶硅/微晶硅薄膜太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換率約為8~10%,而采用“較新膜層沉積及其硒化熱處理結(jié)晶技術(shù)”的銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池,其較初的轉(zhuǎn)換率也只是剛剛達(dá)到10~11%,這樣看來(lái)僅從轉(zhuǎn)換率的高低上說(shuō),銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池不及單、多晶硅太陽(yáng)能電池,但實(shí)質(zhì)卻遠(yuǎn)不是這么回事兒?壳,銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換率會(huì)與時(shí)俱增,相反晶體硅太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換率卻與時(shí)俱減。銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池10~11%的轉(zhuǎn)換率只是初始階段的,因其自身所固有的金屬自然時(shí)效性,發(fā)電半年后其轉(zhuǎn)換率會(huì)自然增長(zhǎng)0.5%,以后還要逐年遞增,而晶體硅太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換率則會(huì)隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)而逐年遞減至百分之二十;第二,銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池和晶體硅太陽(yáng)能電池的使用壽命不同。國(guó)家在太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃中,要求加強(qiáng)對(duì)晶體硅太陽(yáng)能電池技術(shù)的進(jìn)一步研發(fā),使其使用壽命爭(zhēng)取達(dá)到15年,“爭(zhēng)取”和“達(dá)到”是兩個(gè)概念,未來(lái)晶體硅太陽(yáng)能電池的“延壽”技術(shù),是否能有明顯的突破還得兩說(shuō),而銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池即便是現(xiàn)在不再研發(fā),其使用壽命目前就已達(dá)到了至少二十年以上,而且這期間的轉(zhuǎn)換率還會(huì)隨使用時(shí)間的延長(zhǎng)而增長(zhǎng),這一點(diǎn)是晶體硅太陽(yáng)能電池根本無(wú)法相比的。第三,銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池對(duì)太陽(yáng)光的吸收能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于晶體硅太陽(yáng)能電池,即同樣1瓦的電池模塊(組件)在同樣的天候下發(fā)電,銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池是晶體硅太陽(yáng)能電池的1.3倍。還有,銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池在實(shí)驗(yàn)室里的轉(zhuǎn)換率已達(dá)到29%,而目前尚沒(méi)有晶體硅太陽(yáng)能電池在實(shí)驗(yàn)室里可能達(dá)到的較高轉(zhuǎn)換率的數(shù)據(jù),只是國(guó)家在太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃中,提出爭(zhēng)取讓單晶硅太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換率達(dá)到21%,多晶硅太陽(yáng)能電池達(dá)到19%,非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池達(dá)到12%。太陽(yáng)能電池處于高科技的領(lǐng)域,其轉(zhuǎn)換率每提高一個(gè)百分點(diǎn)都是難于上青天的,我們現(xiàn)在所研發(fā)出來(lái)的“較新膜層沉積及其硒化熱處理結(jié)晶技術(shù)”已耗時(shí)十余年,燒掉了數(shù)億元的研發(fā)經(jīng)費(fèi),也就是說(shuō)晶體硅太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換率能不能再提高,目前還是個(gè)尚無(wú)科學(xué)依據(jù)的未知數(shù),而銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換率卻還有很大的后續(xù)增長(zhǎng)空間,至少是在實(shí)驗(yàn)室里有了現(xiàn)實(shí)的結(jié)果與明確的數(shù)據(jù)?傊,將各種因素合成起來(lái),目前銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換率,在實(shí)質(zhì)上并不比晶體硅太陽(yáng)能電池低,在某種意義上說(shuō)還要比它高。
五、采用“較新膜層沉積及其硒化熱處理結(jié)晶技術(shù)”的銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池的制造成本大大低于晶體硅太陽(yáng)能電池。銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池模塊(組件)成本是每瓦0.6美元,在實(shí)驗(yàn)室里可降至0.3美元,晶體硅太陽(yáng)能電池的成本是每瓦0.73美元(有報(bào)道說(shuō)個(gè)別生產(chǎn)廠家已降至0.4美元,事實(shí)不詳),而隨著銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換率的提高,其制造成本與晶體硅太陽(yáng)能電池相比還將階梯式降低,當(dāng)轉(zhuǎn)換率10%時(shí),每瓦銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池的制造成本,是晶體硅太陽(yáng)能電池的1/2以下,當(dāng)轉(zhuǎn)換率為20%時(shí),每瓦制造成本是晶體硅太陽(yáng)能電池的1/4以下。需要特別指出的是,我們研發(fā)的“較新膜層沉積及其硒化熱處理結(jié)晶技術(shù)”,比德國(guó)、美國(guó)和日本現(xiàn)在正在使用的銅銦鎵硒鍍膜工藝的制程速度要快很多,鍍膜幅面也大得多,而其成本卻比現(xiàn)有工藝節(jié)省10倍,這個(gè)數(shù)據(jù)可以說(shuō)是革命性的,它預(yù)示著繼晶體硅太陽(yáng)能電池之后,又一個(gè)新型的太陽(yáng)能電池革命的來(lái)臨。
六、銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池比晶體硅太陽(yáng)能電池更適用于未來(lái)的光伏市場(chǎng)需求?壳,使用銅銦鎵硒材料可以制造成大幅面的太陽(yáng)能電池單片,目前采用“較新膜層沉積及其硒化熱處理結(jié)晶技術(shù)”,制造的銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池幅面就已達(dá)到了1~2平方米,而晶體硅由于受到自身物理特性的限制,想制造成1平方米幅面的太陽(yáng)能電池都是不可能的,就是非晶硅/微晶硅薄膜太陽(yáng)能電池也很難達(dá)到。目前,科研人員正在研發(fā)大幅面彩色及透明的銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池,直接與建筑材料整合于一體,以期制造出能發(fā)電的建筑物玻璃幕墻,這一市場(chǎng)相當(dāng)?shù)拇螅瑢?shí)在是無(wú)法估量,而晶體硅太陽(yáng)能電池卻難以進(jìn)入光伏與建筑一體化這個(gè)巨大無(wú)邊的市場(chǎng)。第二,銅銦鎵硒可在柔性基板上鍍膜,從而制造出各種異型的可繞式的太陽(yáng)能電池,它的應(yīng)用領(lǐng)域就更加的廣泛了,可晶體硅太陽(yáng)能電池恐怕是永遠(yuǎn)只能制造成平面的,這就成了它的一個(gè)死穴。
時(shí)下晶體硅太陽(yáng)能電池已經(jīng)是紅海(相互間廝殺)產(chǎn)業(yè),而銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池已經(jīng)時(shí)來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn),未來(lái)全球太陽(yáng)能電池市場(chǎng)誰(shuí)主沉浮,讓我們?cè)嚹恳源伞?/span>
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