光伏行业的一颗新星 —— 新奥光伏生产出中国第一块 5.7 平方米双结硅基薄膜太阳能电池板

来源:光能发布时间:2008-12-31 00:00:00

3 月 17 日。中国第一块 5.7 平方米高效双结硅基薄膜太阳能电池板首次亮相于上海 Solarcon 展会,作为中国清洁能源行业的先行者新奥集团与世界最大太阳能设备厂商之一的美国应用材料公司强强联合的结晶,一经问世就受到了光伏业界的极大关注。

这么大尺寸的薄膜电池效率是多少?成本是否较普通尺寸电池增加?以及在实际应用中的效果如何?笔者带着这些疑问,来到了新奥光伏能源公司,并对公司总经理万克家博士做了采访。

七位博士的太阳能之梦

万克家博士,美国 NSU 物理学博士,在 University of Wisconsin、University of Pittsburgh、Boston Instrument 等公司从事研究工作多年,研究领域包括,半导体 / 金属表面特性。薄膜生长过程研究(Sputter、MBE、CVD)等,具有多年研发及管理经验,现任新奥光伏能源有限公司总经理。

这样一位经历丰富的博士,坐在记者对面却谦虚而低调,更像一位长者与你妮娓道来。相对于个人的经历,他更乐于谈他们七人组成的核心团队这个全部由留美博士组成的队伍在全球光伏公司中也算是顶级 “配置” 了。万博士说:“我算了一下,我们七位博士平均年龄 43 岁。平均海外工作 17 年左右。我们这一代人在未出国前,世界观已经形成。对国家、对民族有一种责任感,时刻都想着为国家做点事,经过十几、二十几年的工作。我们在国外基本都处在中上阶层,工作。生活比较稳定。处在回顾人生的阶段。而且。我们不是第一代移民,也不像自己的孩子,从小在美国出生,成长,所以总有一种 “归根” 的想法,寻找机会,回国做点什么。同时,中国经济蓬勃发展,光伏产业在中国迅速兴起,成为继日本、德国之后,光伏电池第一大生产国,这样的雀景,鼓舞着大家,也吸引着大家。

“我在新奥研究院时,曾与甘中学博士出了一个技术发展纲要,其中讲到要有孵化平台,这是培育新项目的机制。具体就是找到非常好的项目,通过培育,形成一个产业。两年前,我们曾对太阳能做过一些调研。2007 年 4 月,周德领博士应甘中学博士的邀请,来到新奥能源研究院。重点介绍了生物、风能、太阳能等世界可再生能源发展志:6 月,甘博士到美国硅谷参观了全球最大的车导体生产设备和高科技技术服务企业美国应用材料公司,这家公司致力于创新应用半导体芯片、平板显示、太阳能电池等制造领域设备、软件和服务,并且已进入太阳能面板和攻面板的生产设备领域:7 月,周德领士与李法文博士来到新奥,与董事局主席王玉领面,介绍了薄膜太阳能电池板的技术、发展等,这时候,我们对太阳能的认识已经比较深入了。经过分析我们认为:新奥做太阳能有自己的优势,一新奥是能源企业,在国内有广泛的客户资源,二太阳能与新奥的煤基清洁能源产业互补,可将煤清洁化过程中产生的二氧化碳吃掉,使二氧化碳资源化。”

2007 年 9 月 2 日,王玉销主席到美国访问。3 日参观应用材料公司的生产线。最终,决定引进该公司的薄膜太阳使生产线。中间新奥与美国应用材料公司进行了多轮谈判,一个月时间,万博士在中美飞了 3 个来回,11 月 13 日,双方在中国石家庄签订协议,新奥从美国应用材料公司引进居全球领先水平的太阳能薄膜电池全套自动化生产线。新奥也成为亚洲第一家薄膜太阳能电池生产企业。

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其实早在 1996 年,新奥集团开始进入太阳能市场,是当时中国第二大的集热器生产商,王玉曾亲自请教过新南威尔士大学马丁・格林实验室的一位教授关于如何解决中国环保和节能的问题。那位教授给他推荐说电池,但是技术还不成熟,要等大约 10 年之后才行。而甘博士 06 年提出进领域距次恰巧了 10 年!因此王玉第一个就想到了薄膜电池。

薄膜电池主要分非晶、碲化镉和铜铟镓硒和砷化几种,美国的 First Solar 就是采用碲化镉电法。并取得了巨大成功。非晶硅薄膜电池作为全球都在研发的一个技术,在很多方面还有待提高。那么为什么选用非晶硅作为原料?

万克家博士说:“在回答这个问题让我们来看看 First Solar 的成功模式。First Solar 在碲化镉方面拥有的技术是全球顶尖的,同时对于成本控制比较好。但更重要的在于 First Solar 成功的提出了碲化镉的回收模式。”

“由于碲化镉含有重金属成份,一旦泄露将会造成严重污染,而 First Solar 则提供了全套的回收模式,并成立了专项基金,通过封装、防漏等工序,并保证每块电组件在到达使用寿命后能够由专业人员进行回收处理。这也是碲化镉薄膜电池在美国得以推广的原因。”

“欧洲用户则担心如果碲化镉电池装在顶上,如果发生火灾,组件破裂,重金泄露将对环境造成极大的影响。因此我们认为碲化镉并不是我们最好的选择。”

“同时,从长远角度来讲,碲化镉等其它几种电池的原材料都是有限的,需要使用稀有金属,以满足大规模应用的需求。而非晶硅薄膜电池的原料主要含量是硅,在原料上面可以说是无限量的。而技术的提升、成本的降低具有很大的空间,在未来几年将会有较快的发展。” 万博士说非晶硅薄膜这种潜力巨大、安全清洁的光伏电池制备方式,让新奥最终下定决心以这项业务进军太阳能行业。

8% 的疑问

新奥的薄膜电池对外宣布的是大于 8% 的效率,一经宣布就受到了国内外舆论的质疑:中国的非晶薄膜电池效率在生产上长期以来一直在 6% 以下得,新奥一下子提升了超过 1/3 的转换效率。让人吃惊。记者把读者们的疑问告诉了万博士后,他笑了:“实际上。目前我们的薄膜效率每天都在提高,在 9%-10% 之间,经过检测,衰减后的效率超过 8%。”

万博士提出了 “第二代薄膜电池” 这样一个概念:相较传统的本品硅薄膜下面,又添加了一层微晶硅或多层材料。分别吸收不同波长的光,同时通过技术创新,并采用了国际领的单片多制膜先进设备,使非晶硅更好地到导电玻璃上。因此比第一代薄膜电池效率和稳定性高的多。

新奥光伏的生产线由应用材料公司提供,从导电玻璃上线开始,通过一整条的生产线作业,就被制成光薄膜电池。记者不禁要问,新奥的所有设备全部采用自应用材料,在自主技术和创新方面是否有所欠缺?

万博士说:“新奥在北美拥有研究历。欧洲也成立了研究小组,专门从事薄膜光伏技术的研究,加上我们这批搞有生产工艺经验的核心团队,掌握并消化吸收应用材料的技术是不成问题的,同时我们还将进一步在工艺、材料技术方面加以改进,争取将转换率提的更高、成本降的更低。”

大块头有大优势

新奥生产的薄膜电池是中国目前最大的,但是薄膜电池有必要越做越大么?这么大的尺寸究竟有什么优势呢?

“大尺寸的电池更加便于降低系统成本,同时获得先照的面积也越大,变相的节省了空间。尤其是在大规模电站和 BIPV 上的应用,优势更加明显。新奥的薄膜电池可以经过特殊的大尺寸支架方便地直接安装到发电系统上,节省了边框,降低了成本。” 万博士又补充说道:“相对于晶体电池。薄膜电池有着以下几个特点:1、环节少,整合度高:2、成本低。面积大:3、可弱光发电:4、抗高温效应强。(晶体电池效率受温差影响较大)。但薄膜电池同样存在劣势:1、设备投资较大:2、转换效率没有晶硅高:3、对屋顶的小项目占用面积较大。

每当出现一个新产品的时候。经常受到的制约不是来自主要原料,而是其他的周边,如此大尺寸的薄膜电池,所需要的重要材料之一,导电玻璃是怎么解决的?万博士告诉记者。导电玻璃是由普通的超白浮法玻璃经过在线或是离线氧化或氧化锌处理后制作的。新奥的导电玻璃将由与生产线连接的镀设备解决。以优化工艺和低成本。

“规模化、市场化、自主化” 的愿景

谈到新奥光伏的未来发展。万博士提出了几点:1、规化,2012 年计划拥有 9 条生产线,将现在 60MW 的产能扩大到 400M:2、更好的掌握和消化国际上的顶尖薄膜技术,将电池效率稳定在 9-10%:3、更多的参与进国内的大型电站和 BIPY 项目中,为世和中国的节能减排事业做出更大的贡献。


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