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汉能生死难测 薄膜太阳能发电发展现状及趋势“窥探”

2015-11-19 02:43
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  太阳能是人类取之不尽,用之不竭的可再生能源,具有清洁、安全、广泛、资源足、市场前景广等优点,是长期能源战略的重要选择。其中太阳能光伏发电发展最快,应用更广。而具有柔性、轻质的薄膜太阳能发电代表当前太阳能利用的前沿技术,它具有低成本、转化率高、大面积自动化生产、弱光响应好、应用广泛等优点,具有广阔的发展前景。

  1、薄膜太阳能发电的发展现状

  1)太阳能光伏发电原理。

  其基本原理是爱因斯坦光量子理论的光电效应。当光线照射在半导体器件上时,在器件的两侧产生电压的现象,称为光伏效应。利用半导体的光伏效应把太阳的辐射能转变为电能的发电方式叫太阳能光伏发电。

  2)薄膜太阳能电池定义。

  是指光线照在厚度仅有数μm的薄膜上,可产生光电效应的太阳能电池。而生产薄膜的材料较为广泛,如高分子塑胶、硅晶体或金属等形成的薄膜,具有大面积推广应用的前景。

  3)薄膜太阳能电池分类。

  硅薄膜太阳能电池中以非晶硅薄膜电池为代表,具有低成本的优点;化合物太阳能薄膜电池以铜铟镓硒薄膜电池为代表,具有高效、低成本、高转化率、可大规模工业化生产的优点;染料敏化太阳能电池由二氧化钛和染料等材料组成,优点是成本都相对便宜,制造简单,可用印刷的方法制造,用于制造基板的材料种类多,可靠选择范围广;有机薄膜太阳能电池,是直接利用有机高分子材料制成半导体薄膜,作为感光和发电材料,具有薄膜制程容易和柔软性强等特点。

  4)薄膜太阳能光伏产业发展的现状。

  在新能源领域,太阳能光伏发电,有国家政策支持,形成产业发展快,应用广泛,这为薄膜太阳能光伏发电提供了难得的发展机遇。目前,各种薄膜太阳能电池市场保持在72%的平均年增长率,并在2013年以来占据整个光伏市场的30%份额,全球市场超过30%,发电比重超过30%。但薄膜电池继续扩大市场份额的阻力在于其成本尚未真正实现降低,在于设备和技术多数依赖国外,这是需要在技术上解决的问题。

  2、薄膜太阳能发电的优势

  1)污染明显减少。多晶硅生产环节的副产物四氯化硅,对环境污染很重,而主流非晶薄膜太阳能电池生产污染较少。

  2)能耗明显降低。目前大部分企业提炼1t多晶硅产品需耗电16万kW·h,而薄膜太阳能电池生产能耗大大低于这个标准。

  3)成本降速加快。太阳能光伏发电应用最多的多晶硅材料,价格较高,而制造薄膜太阳能电池材料,

  因为较为廉价(如玻璃、不锈钢、聚酯膜),相对于高昂的晶体硅材料成本更低。薄膜太阳能技术可以减少光伏材料的使用,有效降低制造投入。据测算非晶硅薄膜太阳能电池组件的生产成本也在2美元/W以下,如自动化生产更高,则其产品生产成本更低,利润空间较大。

  4)光电转化率提高。薄膜太阳能原来最大的一个缺点是转化率低,近年来,随着薄膜技术的突破,带来转换效率的巨大提高,美国FirstSolar公司的碲化镉(CdTe)组件的转换率首次超越多晶硅,达到创纪录的18.6%。在铜铟镓硒方面,中国企业汉能的CIGS组件的最高转化率更是达到21%,俄科学家研制出高转换率太阳能薄膜电池组件,光电转换率已达21%,超过传统薄膜太阳能电池组件近2倍。

  5)应用广泛。薄膜电池具有柔性便携、可折叠、轻质耐用的特点,在光伏建筑一体化(BIPV)、户用发电、柔性屋顶、路灯、汽车应用、电子产品、远程监控/通讯、军事、野外/室内供电等领域,具有广阔的市场前景,相比晶硅电池应用范围更加广泛。

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