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2014-10-08 14:13来源:OFweek太阳能光伏网关键词:光伏上网电价CIGS(铜铟镓硒)CIGS薄膜电池收藏点赞
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光伏发电,与任何新生事物一样,从一出现就是一种矛盾体。可再生、清洁无污染等特性,决定了它在能源替代市场毋庸置疑的广阔前景;但与此同时,超出传统能源数倍的高昂成本,也使得这种替代进程举步维艰,步履蹒跚。而正是这种显而易见的矛盾对立面,光伏发电从一开始就走在提性能、降成本的直行道上。
虽然全球第一块实用太阳能电池1954年已经问世,但太阳能发电真正的产业化进程则是21世纪的事情。来自OFweek行业研究中心的数据显示,2000年至2008年,全球太阳电池产量年均复合增长率为47%,2008年产量达到6.4GW,至2013年,全球光伏组件产量已经达到40GW。同期,以欧美为主的全球太阳能光伏发电应用市场也以45%的年均复合增长率快速增长。2008年全球累计装机总量已接近15GW。截至2012年底,全球光伏电站累计装机容量已达99.7GW,较2007年翻了近11倍;截至2013年底,全球累计装机容量达136.7GW。
纵观全球光伏产业快速增长的这十年,同时也是成本快速下降的若干年。随着太阳能光伏发电规模、转换效率和工艺水平的提高,全产业链的成本快速下降。太阳能光伏电池组件价格从2000年的每瓦4.5美元下降到2010年的1.5美元以下,再到目前的0.6美元/瓦左右,太阳能光伏发电的经济性已经明显提高。
正如上文所讲,光伏产业界一致努力降低成本,最终目标就是光伏发电能够平价上网,与传统能源直接竞争,乃至替代传统能源。而这些努力,包括目前占主流的晶硅厂商在提升电池转化效率、减少使用硅料成本、以及降低非硅加工成本等等,但2008年前后全球多晶硅市场的过山车行情,使得过往并不显眼的薄膜太阳能电池厂商逐步走上前台。从2008年开始全球薄膜太阳能电池产量呈几何倍增的态势,足以说明这一时期光伏产业在技术路线选择上的巨变。
也正是在这一大背景下,CIGS薄膜太阳能电池迎来爆发增长良机。来自OFweek行业研究中心的数据显示,2007年CIGS薄膜太阳能电池全球产量仅为6MW,但到2011年全球CIGS薄膜太阳能电池产能达到3645MW,实际产量达到700MW,成为各种太阳能电池中增长最快的。2013年全球薄膜电池产量约3660MW,同比增长3.7%,占全球光伏组件总产量的9%,而在这其中CIGS薄膜电池的产量达到创纪录的1500MW。
图表:2005-2013年全球薄膜太阳能电池产量(单位:MW)
众所周知,CIGS薄膜太阳能电池具有以下优点:
(1)高的光电转换效率,目前玻璃衬底CIGS薄膜太阳能电池实验室效率已达到20.3%。商业化生产的CIGS薄膜电池组件的转换效率也达到了14%,在薄膜太阳能电池领域处于领先地位。
(2)成本低,材料消耗少。CIGS是直接带隙材料,已知的半导体材料中光吸收系数最大,最适合薄膜化。CIGS膜厚度1~2μm时就可以将太阳光全部吸收,大大降低了材料的成本,而多晶硅膜太阳电池其膜厚通常在20~30μm。另外,CIGS薄膜可用钠钙玻璃作衬底,不仅成本低、膨胀系数相近、还因微量的Na掺杂而提高电池的转换效率和成品率。CIGS薄膜在玻璃衬底上形成缺陷很少的、晶粒巨大的高品质结晶,而这种晶粒尺寸是一般的多晶薄膜根本无法达到的。
(3)长期稳定性好,室外使用无光致衰退效应。
(4)能量偿还期短,适于大批量生产。生产非晶硅薄膜模块所需耗费的能源也要多年才能回收,然而CIGS在少于1年的时间内即可回收。因此,CIGS薄膜太阳能模块可以更有效地节省非必要的能源消耗。
(5)抗辐射能力强,可满足空间应用的要求。
(6)适合单片集成:金属衬底材料可通过在其表面沉积绝缘层实现单片集成,PI衬底由于其本身的绝缘性,在单片集成领域更有前景。
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