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編者按：隨著我國光伏發(fā)電行業(yè)的快速發(fā)展，有越來越多太陽能發(fā)電的應(yīng)用，同時(shí)對太陽能電池技術(shù)水平要求也越來越高，目前太陽能電池市場硅材料占約90%，在這種情形下薄膜太陽能電池開始發(fā)展。

導(dǎo)語：太陽能電池行業(yè)作為技術(shù)密集型行業(yè)，對研發(fā)能力和技術(shù)水平要求相當(dāng)高，高轉(zhuǎn)化率已經(jīng)成為研究機(jī)構(gòu)和電池生產(chǎn)廠商關(guān)注的重點(diǎn)。

 

太陽能電池行業(yè)作為技術(shù)密集型行業(yè)，對研發(fā)能力和技術(shù)水平要求相當(dāng)高，高轉(zhuǎn)化率已經(jīng)成為研究機(jī)構(gòu)和電池生產(chǎn)廠商關(guān)注的重點(diǎn)。目前，硅材料電池的轉(zhuǎn)化效率和技術(shù)水平相對穩(wěn)定，嚴(yán)峻的成本和價(jià)格競爭壓力，使越來越多的企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)將研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)向銅銦鎵硒、碲化鎘、鈣鈦礦、砷化鎵等薄膜太陽能電池。但是，薄膜太陽能電池距離規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化發(fā)展仍存在一段距離。

 

 

近年來，我國光伏發(fā)電行業(yè)發(fā)展迅猛，以太陽能電池為代表的細(xì)分領(lǐng)域受到越來越多的關(guān)注，目前硅材料太陽能電池占據(jù)了光伏組件約90%的市場份額。在光伏行業(yè)仍以晶硅電池為主流的背景下，薄膜太陽能電池憑借其自身獨(dú)特優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展。

 

在國家能源集團(tuán)神華光伏科技研發(fā)公司總裁張波看來，薄膜技術(shù)被認(rèn)為是新一代太陽能電池技術(shù)，相對于晶硅電池，薄膜太陽能電池在原材料和制備過程能耗低、污染低，并且原材料的利用率非常高。

 

漢能移動電源控股集團(tuán)集團(tuán)戰(zhàn)略管理中心光伏行業(yè)高級研究員趙振越也表示，與晶硅電池相比，薄膜太陽能電池具有材料消耗少、制備能耗低、成本下降空間大等優(yōu)勢。同時(shí)，薄膜太陽能電池性能穩(wěn)定、抗輻射能力強(qiáng)，光電轉(zhuǎn)化效率已經(jīng)接近目前市場上主流多晶硅太陽能電池。

 

在光電轉(zhuǎn)化效率方面，與單晶硅25%、多晶硅20%的轉(zhuǎn)化率相比，碲化鎘、鈣鈦礦薄膜太陽能電池分別達(dá)到17%和21%。此外，最新消息顯示，7月，我國商用大尺寸柔性銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽能組件(采光面積1.08平方米)，采光面積光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到17.44%。

 

同時(shí)，在產(chǎn)業(yè)化和應(yīng)用方面，薄膜太陽能電池步伐也在加快。日前，同煤大昶移動能源有限公司研發(fā)的具有可透光、可調(diào)整色彩、可彎曲、可粘貼安裝、溫度系數(shù)低等特點(diǎn)的薄膜太陽能電池，現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，與建筑物、消費(fèi)電子、汽車、無人機(jī)等多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)跨界融合。

 

關(guān)于薄膜太陽能電池產(chǎn)業(yè)化的另一好消息是，7月初，在采用銅銦鎵硒柔性太陽能組件的上海臨港松江科技城的“拉斐爾云廊”項(xiàng)目上，由臨港弘博投資建設(shè)的柔性光伏建筑一體化項(xiàng)目，完成了首期T1、T2、T3、T4塔樓網(wǎng)架部分柔性薄膜組件鋪設(shè)，并順利通過現(xiàn)場驗(yàn)收。

 

趙振越表示，相較于晶硅電池，薄膜太陽能電池具有輕薄柔等特點(diǎn)，具有廣泛的市場應(yīng)用，可應(yīng)用于薄膜發(fā)電建筑一體化、工商業(yè)屋頂、互用發(fā)電等領(lǐng)域，也可以在消費(fèi)電子、可穿戴、移動電源等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)跨界融合應(yīng)用。

 

 

薄膜太陽能電池技術(shù)雖然具有諸多優(yōu)勢，但在向量產(chǎn)化推進(jìn)的過程中，仍面臨著技術(shù)、資金、人才等發(fā)展瓶頸。

 

首先是，我國在薄膜電池技術(shù)方面的自主創(chuàng)新仍顯不足，在研發(fā)上還有很長一段路要走。“目前，國內(nèi)已經(jīng)有多家企業(yè)在推進(jìn)薄膜太陽能電池技術(shù)發(fā)展，但都沒有完全意義上實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)。”張波認(rèn)為，主要是我國薄膜太陽能電池技術(shù)自主創(chuàng)新能力較弱。其中非常關(guān)鍵的因素在于核心裝備缺乏和核心工藝技術(shù)不足。“核心工藝技術(shù)的提升需要資金的持續(xù)投入，然而資金實(shí)力相對較差的企業(yè)，短時(shí)間見不到成效后便會放棄。同時(shí)，本土化的研發(fā)人才稀缺。”

 

張波表示：“國內(nèi)薄膜太陽能電池的研究成果不少，但大多停留在實(shí)驗(yàn)室和論文里。而從實(shí)驗(yàn)室到真正量產(chǎn)產(chǎn)品，不僅僅需要技術(shù)工藝的穩(wěn)定性，還需要幾十億甚至上百億元資金的投入。”趙振越也認(rèn)為，薄膜太陽能發(fā)電從開發(fā)、研發(fā)到實(shí)現(xiàn)規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化需要大量的資金支撐。“就目前而言，資金的投入相對不足。”

 

同時(shí)，大面積制備也是當(dāng)前薄膜太陽能電池發(fā)展的一大制約因素。國家可再生能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟理事長張平表示，目前研發(fā)大面積高效率組件面臨很多技術(shù)挑戰(zhàn)，如目前鈣鈦礦太陽能電池面積多為1平方厘米及以下。同時(shí)，大面積制備后如何保證其可靠性仍舊是一個(gè)難題。

 

此外，核心生產(chǎn)設(shè)備仍依賴于國外。張平認(rèn)為，目前，國內(nèi)企業(yè)主要通過引進(jìn)收購國外的生產(chǎn)線，核心裝備國產(chǎn)化較低。

 

值得一提的是，薄膜太陽能電池大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的前提是提高光電轉(zhuǎn)換效率。在趙振越看來，與國外在薄膜太陽能電池轉(zhuǎn)換效率上實(shí)現(xiàn)23.35%相比，我國薄膜太陽能電池在電池轉(zhuǎn)化率上還存在不小差距。

 

 

業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，薄膜太陽能電池雖然具有良好的發(fā)展前景，但離規(guī)?；瘧?yīng)用還有一段距離。因此，應(yīng)進(jìn)一步加大技術(shù)研發(fā)和資金投入，推動薄膜太陽能電池實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

 

為盡早實(shí)現(xiàn)薄膜太陽能電池規(guī)?；慨a(chǎn)和商業(yè)化應(yīng)用，張平認(rèn)為，需要進(jìn)一步推動技術(shù)創(chuàng)新，突破核心技術(shù)，不斷提升電池轉(zhuǎn)換效率、組件穩(wěn)定性和可靠性研究以及優(yōu)化生產(chǎn)工藝。今年3月中旬，科技部高技術(shù)研究發(fā)展中心發(fā)布了可再生能源與氫能技術(shù)擬立項(xiàng)的2018年度項(xiàng)目清單，其中包括鈣鈦礦太陽能電池、柔性銅銦鎵硒薄膜太陽能電池等研究課題。

 

趙振越認(rèn)為，提升薄膜太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率，主要要從兩個(gè)方面入手：一方面是開發(fā)新材料，如摻氮材料、量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)等；另一方面是優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要包括贗形層結(jié)構(gòu)、機(jī)械疊加結(jié)結(jié)構(gòu)。

 

同時(shí)，要加強(qiáng)院企合作，加速科研成果從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化。張平認(rèn)為，大面積制備一直是薄膜太陽能電池產(chǎn)業(yè)化的一大瓶頸，由于研發(fā)投入大，僅靠科研院所難以實(shí)施。應(yīng)鼓勵(lì)企業(yè)參與進(jìn)來、共同推進(jìn)，加速科研成果從實(shí)驗(yàn)室走向生產(chǎn)車間，推出適應(yīng)市場需求的產(chǎn)品。

 

原標(biāo)題:薄膜電池產(chǎn)業(yè)化遭遇哪些“攔路虎”？