薄膜太阳能电池 杀手级应用出笼

来源:发布时间:2008-07-15 10:45:59

   目前太阳光电的主流应用市场在于市电併网型应用,而太阳光电的主流技术为硅晶圆式,硅晶圆式太阳能电池占了所有太阳能电池九成以上的市占率。相较于硅晶圆式太阳能电池,薄膜太阳能电池虽然市占率仍偏低,但具备有以下特点:
  
  
   1.轻量(weight),重量轻,使用在建筑物上时可减轻建筑物负担。
  
  
   2.可製成可挠式(flexibility),容易与其他产品整合、可在非平面(如球型屋顶、弧形玻璃帷幕)上应用。
  
  
   3.低成本(cost),製造成本低,对消费者在安装时更具吸引力,在大规模大面积安装时更具优势。
  
  
   4.长效性(longevity),对温度耐受度较高、对光照度需求较低,累积发电量较高较不受环境因素影响。
  
  
   基于上述特点,薄膜太阳能电池在应用范围上比起硅晶圆式技术更为广泛,在市电併网型可以切入建材一体型太阳光电产品BIPV(如在非平面屋顶安装、玻璃帷幕等)及较不需考量使用面积的大型发电厂;同样在较不需考量使用面积的独立型发电,亦为有利于薄膜技术发展的市场;另外在特殊应用上,薄膜技术也可结合其他产品开发出更多高附加价值产品或是发展更多新用途,拓展利基市场也拓展整体太阳光电的应用普及。
  
  
   然而,薄膜太阳能电池因其转换效率低于硅晶圆式,所需发电面积较大,因此要切入目前主流的居住用併网型小型屋顶发电系统之安装,则需更致力于效率的提升。
  
  
   (一) 市电併网型,BIPV为主要应用市场:
  
  
   建材一体式太阳光电产品(BIPV)可在离网型与併网型使用,然而市电併网型的BIPV是成长最快的区块,包括住宅用与商用的BIPV。薄膜太阳能电池基于以上轻量、具可挠性可透光性、成本低廉、对环境耐受度较佳累积发电量较高等特点,创造了BIPV更多的新机会与可能性,一般认为,併网型BIPV将是薄膜太阳能电池最大的应用利基市场。目前已有许多薄膜太阳能电池製造商有推出专属应用于BIPV的产品,由于具多元化应用的潜力与尚无标准化产品的态势,此块市场目前并不是「大者恆大」(“winner takes all”)的寡占局面,对各薄膜太阳能电池製造厂商而言仍是个机会很大的市场。
  
  
   目前主力产品仍是与屋顶结合的产品,但与窗户、玻璃帷幕结合应用的产品也逐渐开发增加中,随着技术进步,未来也有可能发展出太阳能壁纸、涂料(PV wallpapers and paints)等更先进的商品。
  
  
   另外,薄膜太阳能电池亦可製成比硅晶圆技术透视率更高的「可透光(see-through)模组」,可以整合应用在建筑的玻璃、窗户(smart window)上,而不牺牲建筑向外看的景观,目前已有许多厂商能製作可透性(transmission)在10%以上的商品,例如Sharp宣称已有能力製作可透性10%、效率达9%的可透光a-Si薄膜模组。
  
  
   (二)市电併网型,併网式大型设施为另一潜力发展方向:
  
  
   目前併网式大型太阳能发电计画或设施,仍是以硅晶圆式技术为主,而许多薄膜太阳能技术厂商也尚未有足够产能来符合此类大型设施的需求。然而,许多併网式大型设施不似屋顶安装,对安装面积的考量较小,相对的因铺设范围更大对低成本的要求更殷切,此点对于效率偏低所需安装面积较大但製造成本较低的薄膜技术是具备发展潜力的。
  
  
   第一个应用薄膜模组在大型设施上的例子,是1992年时在美国加州Davis以9,600个a-Si模组安装成400kW的太阳能阵列(array),此后便陆续有应用薄膜模组在大型设施上的例子,例如Juwi集团将在德国的Saxony区兴建目前世界上最大太阳能发电厂,使用的便是First Solar的CdTe(碲化镉)薄膜太阳能模组。此电厂名为”Waldpolenz”,预计在2009年年底落成,届时可输出40MW的电力,电厂面积广达400,000㎡,使用550,000个薄膜太阳能模组,投资金额为1.3亿欧元,转换成每kW的发电成本则为3250欧元,大型的规模及使用薄膜模组使得此电厂的发电成本较德国市场平均价便宜了20-40%。
  
  
   同样为由Juwi集团在德国兴建Rote Jahne太阳能发电厂,则为目前最大的使用薄膜模组的太阳能发电厂,规模为6MW,投资金额为2,100万欧元,亦使用First Solar的CdTe薄膜太阳能模组,已于2007年3月开始营运。
  
  
   (三)离网应用型:较不受安装面积考量亦适合薄膜技术发展
  
  
   离网应用型太阳光电系统不同于市电併联型,并没有与当地电网(Local Utility''''s Electricity Network)作连结,通常需要蓄电池(Battery)来储备电力,应用在偏远地区为主。不若市电併联型多应用在人口稠密的都会区,对离网应用型的使用者来说,累积发电量、成本比起安装面积、转换效率来得更为重要,而对环境耐受度较佳、低製造成本的薄膜技术在此更可发挥优势。
  
  
   以离网乡村居住型太阳能居家系统(Solar Home System,SHS)为例,通常居住在偏远地区的居民收入普遍不高,对使用者而言,薄膜技术较低的安装成本优势使其可以更为容忍其较低效率;其次,会使用离网发电的居民大多居住在较温暖、中低纬度的气候,比起较易受纬度照度影响的硅晶圆式太阳能模组,薄膜技术的累积发电量较高。
  
  
   此外,在偏远地区运送上甚至多是仰赖动物或人力揹送,较轻量、较抗毁损的、或是可捲挠的薄膜模组在运送上也较为容易。另外,以太阳能发电抽水站(water pumping)为例,可以提供偏远地区居民乾淨的饮用水,此类抽水站使用的太阳能阵列(array)大多在1kW以下,在此规模下此时薄膜技术的低效率并不会造成太多的使用面积,而且在偏远地区使用面积并不是考量的优先重点,因此如印度有很多抽水站都是使用成本更低的硅薄膜(a-Si)太阳能模组。
  
  
   (四)其他特殊应用:薄膜技术具创新产品的潜力
  
  
   薄膜太阳能电池/模组因其轻量、可挠、多彩等特性,在创造新产品的潜力上优于硅晶圆式太阳能电池/模组,此点对于开创太阳光电新市场至为重要。
  
  
   最早的例子便是应用硅薄膜(a-Si)太阳能电池在计算机上,之后在消费电子领域陆续有结合应用薄膜太阳能电池的产品出现,例如耳机、收音机、温度计、手錶、闹钟、LED照明、感应灯、电池充电器等。
  
  
   除了起家的消费电子领域外,薄膜太阳能电池也正积极研发更多的可能性。例如应用在可抛弃式电子产品(Disposable Electronics)如射频识别(RFIDs)、智慧型包装(Smart Package)、智慧卡(Smart Cards)等需要非常低廉电力的产品;或是为了功能或美观的服饰应用(Wearables),并可延伸应用在帐篷、窗帘、百叶窗等,太阳光电可被视为服饰上的充电器、电力的来源,如美国厂商Konarka便与Textronics合作开发布料太阳能电池(Power-Generating Wearable Electronics)。
  
  
   此外,应用在军事与防救灾用途上,如美国军方一直都有资助相关厂商(如Konarka)开发应用军事用途的太阳能产品,而军方也可被视为一块独特的利基市场,军方对产品需求以功能性取胜,对新产品的接受度高,对价格的要求相对不若商业市场强。


   (编辑:xiaoyao)


索比光伏网 https://news.solarbe.com/200807/15/278720.html
责任编辑:solar_robot
索比光伏网&碳索光伏版权声明:

本站标注来源为“索比光伏网”、“碳索光伏"、"索比咨询”的内容,均属www.solarbe.com合法享有版权或已获授权的内容。未经书面许可,任何单位或个人不得以转载、复制、传播等方式使用。

经授权使用者,请严格在授权范围内使用,并在显著位置标注来源,未经允许不得修改内容。违规者将依据《著作权法》追究法律责任,本站保留进一步追偿权利。谢谢支持与配合!

推荐新闻
美国前9个月进口太阳能电池片17GW来源:光伏情报处 发布时间:2025-12-26 15:32:32

根据美国海关进口数据统计,2025 年1-9 月美国累计进口光伏电池片17.1GW, 较2024年同期的9.86GW增长73%。

AFM:硫族钙钛矿 LaScS₃-石墨烯复合薄膜实现 p 型透明导电材料来源:知光谷 发布时间:2025-12-24 09:22:19

然而,缺陷阻碍了LSS薄膜实现有效的导电性。本工作不仅为基于溶液法制备硫族钙钛矿薄膜提供了可扩展的路径,也为开发用于透明电子器件的p型透明导电材料提出了新策略。

苏大袁建宇团队AM: 倒置钙钛矿太阳能电池实现 26.11% 的冠军效率!来源:钙钛矿与OPV薄膜太阳能 发布时间:2025-12-23 14:15:02

效率:DCA-1F共SAMs器件表现最优,冠军PCE26.11%,开路电压1.179V,短路电流密度25.89mA/cm,填充因子85.49%;DCA-0F、DCA-2F共SAMs器件PCE分别为25.21%、25.05%,均高于纯MeO-2PACz对照组。稳定性:30-50%湿度环境下储存1000小时,DCA-1F共SAMs器件保持90%初始PCE;1太阳光照下最大功率点跟踪1000小时,仍维持~90%效率,而纯MeO-2PACz器件500小时后效率衰减超50%。DCA分子与MeO-2PACz在溶液状态下自聚集行为的示意图。近期报道的基于共自组装单分子层策略的高效钙钛矿太阳能电池性能汇总。

27.2%!中科院游经碧团队Science:HVCD策略制备高效率钙钛矿太阳能电池来源:钙钛矿与OPV薄膜太阳能 发布时间:2025-12-23 14:11:11

近期,中国科学院半导体研究所游经碧研究员领导的团队发现,基于MACl制备的钙钛矿薄膜存在垂直方向上氯分布不均匀的问题,主要原因是MACl中的氯离子在钙钛矿结晶过程中迅速迁移至上表面引起富集。基于所开发的氯元素均匀分布的钙钛矿薄膜,团队研制出经多家权威机构认证、光电转换效率为27.2%的钙钛矿太阳能电池原型器件。该研究实现了钙钛矿太阳能电池效率与稳定性方面的协同提升,将为其产业化发展提供重要支撑。

黄劲松AEM:理解钙钛矿太阳能电池中基于膦酸分子的空穴传输层来源:知光谷 发布时间:2025-12-23 09:59:38

自组装单分子层已成为钙钛矿太阳能电池中一类重要的界面材料,能够调控能级、提升电荷提取效率,并改善器件效率与稳定性。其中,基于膦酸的自组装单分子层因其可与透明导电氧化物形成共价键,作为超薄、透明且可调控的空穴传输层而备受关注。解决这些挑战是将SAMs推向商业化钙钛矿太阳能产品的关键。

AEM:环境条件对无反溶剂两步法FAPbI₃薄膜及太阳能电池性能的影响来源:知光谷 发布时间:2025-12-23 09:58:30

综上,该研究表明,在干燥气氛中制备活性层或在最终退火时引入适度湿度,可获得两步法FAPbI太阳能电池的最佳性能与稳定性。

港科大周圆圆、港理工蔡嵩骅等人NC:揭秘钙钛矿电池性能的“隐形杀手”——晶内杂质纳米团簇来源:先进光伏 发布时间:2025-12-22 16:29:28

香港科技大学周圆圆、香港理工大学蔡嵩骅等研究团队,通过低剂量扫描透射电子显微镜首次在铯掺杂混合阳离子钙钛矿薄膜中,发现了一种新型亚稳态晶粒内杂质纳米簇。核心技术亮点首次发现晶粒内隐藏杂质:利用超低剂量扫描透射电镜,首次在原子尺度上直接观测并解析了隐藏在钙钛矿晶粒内部的亚稳态ABX型杂质纳米团簇的晶体结构。

西安交通大学马伟团队Angew:香豆素基挥发/非挥发性固体添加剂协同作用,助力有机太阳能电池效率突破20.3%!来源:先进光伏 发布时间:2025-12-22 16:27:12

针对这一挑战,湘潭大学、西安交通大学、西安科技大学等多个团队合作设计并合成了两种具有相似骨架的香豆素衍生物固体添加剂:挥发性C5与非挥性C6。结论展望本研究通过精准设计一对结构相似但挥发性迥异的香豆素衍生物添加剂,首次系统比较并揭示了挥发性与非挥发性固体添加剂在有机太阳能电池中的作用机制差异。

四川大学彭强团队NC:溶剂蒸汽扩散驱动多尺度预聚集策略,助力有机太阳能电池突破20.7%效率!来源:先进光伏 发布时间:2025-12-22 16:25:04

论文概览精确调控活性层形貌是提升有机太阳能电池效率的关键,但其复杂性使得实现可重复的最优结构极具挑战。针对此难题,四川大学彭强、徐晓鹏团队创新性地开发了一种溶剂蒸汽扩散策略。实现效率突破:将单结有机太阳能电池效率推升至20.7%以上,跻身世界最高效率行列。结论展望本研究成功开发并验证了一种基于溶剂蒸汽扩散的、用于精确调控非富勒烯受体多尺度预聚集的通用策略。

Joule 崔光磊、唐波 喷雾制备钙钛矿 曲面器件23.2% 溶剂工程 强弱络合剂组合实现局部高浓度前驱体策略来源:钙钛矿太阳能电池文献精读集锦 发布时间:2025-12-22 16:15:40

本文提出局部高浓度(LHC)前驱体策略,通过强/弱配体溶剂组合调控溶剂化结构,使钙钛矿在喷雾沉积过程中于液滴内实现均匀受限的体相预成核,成功制备出高质量钙钛矿薄膜,实现了高效、高湿度耐受、可在复杂曲面沉积的钙钛矿光伏器件。

紫色光/紫外光线诱导的卤化物钙钛矿太阳能电池钝化失效来源:钙钛矿材料和器件 发布时间:2025-12-22 13:50:34

胺基末端配体,无论是直接使用还是以二维钙钛矿的形式使用,都是钙钛矿钙化剂中的主要缺陷钝化剂,并且显著推动了各种钙钛矿太阳能电池达到最高效率。然而,即便是这些最先进的钙钛矿太阳能电池,在运行过程中仍会迅速降解,这引发了对钝化耐久性的担忧。总之,研究结果揭示了一种普遍机制,即紫色光/紫外光线会导致胺基端配体的去钝化,而这类配体是钙钛矿太阳能电池的主要缺陷钝化剂。