目前中国的薄膜电池企业大部分在硅基薄膜领域,也有一些企业开始进入CIGS和CdTe薄膜电池领域。这些企业比较普遍的做法是关键设备和原材料从国外进口,由于缺少核心技术,遇到的问题是整条生产线各种设备的兼容性不理想,设备与工艺的集成度不高,导致产品良品率低,成本难以下降,市场竞争力弱。
三类薄膜电池齐头并进各有千秋
当前普通晶体硅太阳能电池光电转换效率约为16%~18%,实验室最高效率是25%(面积4cm2)。双结硅基薄膜太阳能电池的实验室最高效率为11.9%(1.227cm2),产品效率8%~9%;CIGS电池和CdTe电池的实验室最高效率分别为20.1%(面积0.503mm2)和16.7%(面积1.032cm2),这两种化合物电池产品效率分别为7%~11%和8%~11%。
我们知道太阳能电池在应用时都要封装成组件。当晶体硅电池封装成光伏组件后,由于受封装材料(如玻璃、EVA等)限制,有光学损失和电学损失,组件的光电转换效率还要降低1~3个百分点左右。而薄膜电池因其工艺的集成度高,从电池到组件几乎是同步完成的,转换效率几乎没有损失。可见高品质的薄膜光伏组件可以达到晶体硅光伏组件的性能。晶体硅电池中硅材料占总成本的30%~50%,电池成本严重受限于产业链上游材料的质量和数量。相较而言薄膜电池因使用原材料少、工艺集成度高、成本低、柔性可弯曲等特点有独特的发展空间。
硅基薄膜太阳能电池
商品化硅基薄膜太阳能电池有单结、双结和三结结构,光电转换效率分别为5%~6%、6%~8%、7%~10%,主要生产单位有美国的United Solar System公司,欧洲的VHF-technologies公司,日本的Kaneka、Sharp、Sanyo、三菱等公司,中国的有天威薄膜、新奥、普乐新能源、南通强生、常州畅源、泉州金太阳、深圳拓日、天津津能、浙江正泰、合肥荣事达等。
硅基薄膜电池的制备工艺主要是化学气相沉积技术,分为射频等离子体增强的化学气相沉积、甚高频等离子体增强的化学气相沉积、热丝化学气相沉积、热丝催化等离子体化学气相沉积、微波等离子体化学气相沉积、脉冲等离子体化学气相沉积等多种,电池生产工艺分为单室多片、多室单片和连续卷对卷技术。设备供应商主要有Oerlikon、Applied Material、Ulvac、Evatech、Leyhold optics、EPV、Energosolar、BudaSolar、Nano PV、华基光电、北仪创新、普乐新能源、思博露科技。这意味着硅基薄膜太阳能电池从设备到工艺技术已经相对成熟。硅基薄膜电池发展遇到的难题是在低成本的前提下如何提高光电转换效率到15%,这样才会有较强的市场竞争力。
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