二、光伏技术发展战略目标和产业技术路线图
晶硅电池发展的趋势是低成本高效率,这是光伏技术的发展方向。低成本的实现途径包括效率提高、成本下降及组件寿命提升三方面。效率的提高依赖工艺的改进、材料的改进及电池结构的改进。成本的下降依赖于现有材料成本的下降、工艺的简化及新材料的开发。组件寿命的提升依赖于组件封装材料及封装工艺的改善。因而,晶体硅电池发电的平价上网时间表除了与产业规模的扩大有关外,最重要的依赖于产业技术(包括设备和原材料)的改进。
图1光伏产业技术路线图,展示了不同光伏技术的发展状况及前景
仅靠工艺水平的改进对电池效率的提升空间已经越来越有限,电池效率的进一步提升将依赖新结构、新工艺的建立。具有产业化前景的新结构电池包括PERL选择性发射极电池、HIT异质结电池、IBC背面主栅电池及N型电池等。这些电池结构采用不同的技术途径解决了电池的栅线细化、选择性扩散、表面钝化等问题,可以将电池产业化效率提升2~3个百分点。2001年,澳大利亚新南威尔士大学(UNSW)研发的PERL高效单晶硅电池效率达到25%,接近理论值,是迄今为止的最高记录。
薄膜电池因其发展历程较短显现如下缺点:效率低、制造技术与相应设备不够完善、开发经验不足。需要加大研发力度,从器件结构到衬底基材、大面积、均匀、高性能的沉积技术的改进,以及新型互连、集成型模块,卷对卷的制造和包装方式等方面的创新和提高,以便能够成为可与晶硅电池相媲美的光伏电源形式。当前发展起来的薄膜电池,各有各自的优缺点。CdTe因其工艺简单,转换效率达到12%,最短只需8个月的能源回收期,具有最低的成本优势,因而美国FirstSolar在薄膜电池市场上具有最大份额。美国的可再生能源国家实验室(NREL)保持小面积碲化镉电池的最高效率纪录16.5%。但是从中长期前景来看,还很难预测到底哪种薄膜技术将最终胜出。可以预见的是,未来光伏建筑一体化(BIPV)市场的启动,将为薄膜电池产业打开新的市场蓝海。