薄膜太阳能电池市场前景广阔:碲化镉薄膜太阳能电池

来源:高等教育 发布时间:2019-03-12 05:38:35 点击:

  万物生长靠太阳。由于太阳能清洁安全、取之不竭,很多国家将目光投向了清洁的太阳能发电。国际能源署的报告显示,到2030年,全球电力需求将翻番。因此,采用太阳能等可再生能源发电无疑是有效的解决方法。
  目前,地球表面的太阳辐射高达12万太瓦(1太瓦等于100万兆瓦),其中600 太瓦是可用的,而我们人类只需10太瓦就可以了(资料来源:Matthias Loster, 2006)。随着技术的改进、光转换效率的提高以及生产成本的下降,太阳能对未来能源的贡献将会进一步增加。
  
  三代太阳能电池的优劣势比较 薄膜太阳能电池发展潜力巨大
  
  对于太阳能发电而言,最重要的莫过于太阳能电池技术的发展。未来,晶体硅仍将是太阳能电池发展的主流,但比例会越来越低。而薄膜太阳能电池会有更广阔的发展空间。
  第一代太阳能电池包括多晶硅、单晶硅电池,其中单晶硅电池转换效率为16%到20%,多晶体硅电池效率为14%到16%。目前硅基太阳能电池是全球市场的主流技术,在大规模应用和工业生产中占据主导地位。不过,由于受硅材料价格及复杂电池工艺影响,相应的太阳能电池成本价格居高不下。
  第二代太阳能电池则包括各种薄膜电池,涵盖碲化镉电池(CdTe)、铜铟镓硒电池(CIGS)、非晶硅薄膜电池(aSi)、砷化镓电池、纳米二氧化钛染料敏化电池等,目前,前三种薄膜电池已实现产业化。
  1、碲化镉属于直接禁带半导体,能隙值(1.45eV)位于理想的能隙范围内,同时具有很高的吸收系数,因此是高效率的理想太阳电池材料之一。目前工业化生产的模块效率已经达到12% (First Solar, 2010年)。最近,通用电气 (GE)获得了创世界纪录的12.8%模块效率。由于碲化镉材料价格相对较低,易于实现规模化大批量生产,因此具有潜在的成本优势。近年来,碲化镉薄膜太阳能电池商业表现较佳,市场前景广阔,未来可能超过非晶硅太阳电池占有量。
  2、铜铟镓硒吸光范围广,具有高转换效率和较低的材料制造成本,因此也被视为未来最有发展潜力的薄膜太阳能电池种类之一。其实验室报道的最高转换效率达到了20.3%,可以和单晶硅太阳能电池媲美。复杂的制造工艺以及高投资成本是其市场成长的主要制约条件。2011年初,日本Solar Frontier公司开始了全面自动化铜铟镓硒薄膜太阳能组件的商业化量产,其生产线上的组件转换效率达到了11.6%。目前,Solar Frontier公司并未透露其每瓦生产成本。但是,产品的大规模化生产以及转换效率的进一步提高,将有效降低其安装系统的系统平衡成本。
  3、非晶硅太阳能电池的优点在于其对于可见光谱的吸光能力很强,所需的硅薄膜厚度低,生产技术成熟,可以制作大面积太阳能电池。主要缺点是转化率低(6%-8%),而且光照一段时间后,效率还会衰减,且主要用于功率小的电子产品市场,如电子计算器、玩具等。
  第三代太阳电池包括各种超叠层太阳电池、热光伏电池(TPV)、量子阱及量子点超晶格太阳能电池等新概念太阳能电池。目前主要限于实验室研究,仍需大量研究工作深入探索,其产业化需待2020年以后。
  
  薄膜太阳能电池应用前景广阔 促进太阳能产业进一步发展
  
  从市场前景来看,薄膜太阳能电池在光伏建筑一体化、大规模低成本发电站建设等方面将比传统的晶体硅太阳能电池具有更加广阔的应用前景。薄膜太阳能电池简单的制造工序以及能耗少的生产流程克服了光电转化效率相对较低以及寿命较短所带来的成本挑战。
  由于采用价格相对便宜的玻璃、不锈钢等作为衬底,加之相关的电子半导体及玻璃行业已经发展成熟,这使得薄膜太阳能电池受上游原材料制约较少,使其可以非常好地控制成本和价格。
  从应用环境看,薄膜太阳能电池弱光性好的特点使其能在广泛的环境下发电,因其适用各种强度的阳光,其性能受天气的影响较小,另外,由于它可承受较高的温度,其发电功率不容易受温度影响。因此,薄膜太阳能电池的应用将十分广泛。
  另外,由于薄膜太阳能电池具有便携、耐用、光电转换效率高等特点,可广泛应用于电子消费品、远程监控/通讯、军事、野外/室内供电等领域;也由于使用塑料等质轻柔软的材料为基板,薄膜太阳能电池将广泛用于手表、计算器、窗帘甚至服装上。值得一提的是,清洁太阳能的广泛应用将同时带来下一代储能电池在千瓦级小单元储能以及太阳能并网发电中储能调频的应用并获得广阔发展。
  
  太阳能产业发展提速
  
  由于日本大地震导致世界各国重新审视各自的核电发展政策,也使得各国政府大幅提升了太阳能发电目标。据《中国电力报》报道,欧洲原来确定到2020年太阳能发电装机容量是4000万千瓦,目前增加到1亿到4亿千瓦,美国也提出到2020年太阳能发电装机达到3.5亿千瓦;日本提出的2020年发展目标是2800万千瓦,印度也提出到2020年发展到2000万千瓦的目标。
  2011年5月5日,国家发改委能源研究所副所长李俊峰在“第六届亚洲太阳能光伏工业论坛”明确表态:“到2015年,国内的光伏装机容量目标将达到1000万千瓦,到2020年,目标至少要到5000万千瓦。”这一目标较业界预期高得多,意味着未来十年国内光伏装机将开启“加速”模式。
  目前,由于全球对电力需求的不断高涨,因此也提高了对太阳能发电的需求(见下表)。
  有鉴于上述原因,许多原本和太阳能没什么关系的企业,也开始大力投资于太阳能市场。根据CNN6月14日的报道,谷歌将向美国太阳能厂商太阳城公司(SolarCity)投资2.8亿美元,这是美国家用太阳能领域的最大一笔类似投资,将有助于该公司为美国10个州的7000到9000户居民铺设太阳能供电系统。
  太阳能领域的领导厂商也是如此。今年4月,GE宣布将投资6亿美元生产太阳能电池,投产后每年的产能将能为8万户家庭提供电力。公司首席执行官伊梅尔特表示,到2015年,太阳能将为通用电气带来20亿到30亿美元的收入。(GE中国研发中心黄群健博士对此文亦有贡献)
  
  陈向力,毕业于中国科技大学和美国伊利诺大学,在激光的工业应用领域,是一位世界知名的专家,为全球激光加工技术作出过突破性的贡献;并拥有多项专利。陈博士于1994年加入GE,在美国GE全球研发中心担任研发和管理职位;2000年,陈博士在上海领导创立了GE的第三个全球研发中心,并担任首任总经理。在担任现职务之前,陈博士担任GE医疗系统集团全球产品研发(中国区)总经理,负责研究与开发适应全球市场需求的医疗器械和医疗服务。
  2009年9月,陈向力博士被上海市政府授予上海市白玉兰纪念奖,以表彰他对上海市经济建设和社会发展做出的杰出贡献。2010年1月GE公司董事长兼首席执行官杰夫・伊梅尔特(Jeff Immelt)授予陈向力博士董事长奖,以表彰其在推动革新与发展,以及“在中国为中国”项目中所作出得的杰出成就。
  

推荐访问:太阳能电池 薄膜 市场前景 广阔
上一篇:浅析我国环境影响评价制度:简述我国环境影响评价制度的内容
下一篇:最后一页

Copyright @ 2013 - 2018 四八文档网-文档下载,办公室文档软件 All Rights Reserved

四八文档网-文档下载,办公室文档软件 版权所有 沪ICP备09019570号-4