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我國薄膜太陽能電池亟待產業化

2017-08-14 08:08:35 來源： 經濟(ji)參考報(bao)

 

　　在日前(qian)于寧(ning)夏銀(yin)川召開的中(zhong)國材(cai)料大(da)會上，與會專家認為，鈣(gai)鈦(tai)礦、碲化鎘薄膜太陽能(neng)電池(chi)轉換(huan)效(xiao)率不斷(duan)提升(sheng)，具有制(zhi)(zhi)備(bei)成本低、輕薄等優勢，發展(zhan)前(qian)景廣闊(kuo)。但穩定(ding)性差(cha)、大(da)面積制(zhi)(zhi)備(bei)難等瓶頸阻(zu)礙了(le)其大(da)規(gui)模產業化。一些(xie)專家和學者建議，應加大(da)基礎研(yan)究，瞄準柔性電池(chi)強(qiang)化研(yan)發，打破國外技術(shu)壟斷(duan)，推動(dong)薄膜太陽能(neng)電池(chi)實(shi)現產業化，促進(jin)我國光伏產業升(sheng)級(ji)換(huan)代。

　　新型薄膜太陽能電池發展迅速

　　近年來，我國光伏產業發(fa)展(zhan)迅速，太陽(yang)能(neng)作為一種可再生資源受到越來越多的關注。雖然(ran)硅(gui)太陽(yang)能(neng)電(dian)(dian)池(chi)占據了光伏組件約(yue)90%的市場(chang)份(fen)額，但鈣鈦礦(kuang)、碲化(hua)鎘薄膜太陽(yang)能(neng)電(dian)(dian)池(chi)發(fa)展(zhan)迅速，且轉換(huan)效率不(bu)斷(duan)提升，相對硅(gui)太陽(yang)能(neng)電(dian)(dian)池(chi)成本又低，發(fa)展(zhan)前景廣闊。

　　與會專(zhuan)家認為，在光電(dian)轉化效率方(fang)面，與單晶硅(gui)25%、多晶硅(gui)20%的轉化率相(xiang)比，碲化鎘(ge)、鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)薄(bo)(bo)膜(mo)太(tai)(tai)陽能(neng)電(dian)池(chi)分(fen)別達到(dao)17%和21%，差距在逐(zhu)步(bu)縮小。另外，薄(bo)(bo)膜(mo)太(tai)(tai)陽能(neng)電(dian)池(chi)在成(cheng)本、厚度方(fang)面優勢(shi)明(ming)顯(xian)，鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)薄(bo)(bo)膜(mo)太(tai)(tai)陽能(neng)電(dian)池(chi)的成(cheng)本較晶硅(gui)材料低25%左右；碲化鎘(ge)、鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)薄(bo)(bo)膜(mo)太(tai)(tai)陽能(neng)電(dian)池(chi)厚度分(fen)別為3至5微米(mi)和0.6微米(mi)，而晶硅(gui)材料至少(shao)為100微米(mi)。

　　其中，鈣鈦(tai)礦(kuang)太陽(yang)能(neng)(neng)電(dian)池(chi)被視(shi)為有希望取(qu)代傳統石(shi)化(hua)能(neng)(neng)源的新能(neng)(neng)源電(dian)池(chi)之一，因(yin)制備方法簡(jian)單、材(cai)料(liao)易于獲取(qu)、能(neng)(neng)耗低(di)等優勢，成為國內(nei)外太陽(yang)能(neng)(neng)電(dian)池(chi)研究的熱(re)門領(ling)域。陜西師范大學教授劉生忠(zhong)說：“僅8年(nian)時間，鈣鈦(tai)礦(kuang)薄(bo)膜太陽(yang)能(neng)(neng)電(dian)池(chi)的轉化(hua)效率就從4%提高到(dao)21%，發展(zhan)速度(du)很快(kuai)。”

　　四川大(da)學(xue)教授武莉莉說，除了(le)成(cheng)本低，薄膜太(tai)(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池與(yu)晶硅材(cai)料太(tai)(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池相比優勢在于(yu)薄，除了(le)一般的用(yong)途外，可做成(cheng)可穿戴或者軍用(yong)的柔性太(tai)(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池。

　　在應用方(fang)面，碲化鎘、鈣鈦礦(kuang)薄(bo)膜太(tai)(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池也作(zuo)出了探(tan)索(suo)。2016年(nian)，全國首個碲化鎘薄(bo)膜太(tai)(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池產業化項目已落地浙江嘉興，四(si)川大學(xue)自(zi)建了一(yi)條中(zhong)試線(xian)。而鈣鈦礦(kuang)薄(bo)膜太(tai)(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池目前還處(chu)于實驗(yan)階段，中(zhong)山大學(xue)副(fu)研(yan)(yan)究(jiu)員鄭世昭結合鈣鈦礦(kuang)薄(bo)膜太(tai)(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池研(yan)(yan)發(fa)可折疊的(de)柔(rou)性太(tai)(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池，已經取得突破，預計3到5年(nian)內投(tou)產。

　　產(chan)業化遭(zao)遇發展瓶頸

　　雖(sui)然國(guo)內關于碲(di)化(hua)(hua)鎘、鈣(gai)(gai)鈦礦(kuang)薄(bo)膜太陽能(neng)電池(chi)的研究成果不少(shao)，但大(da)多停留(liu)在(zai)實驗(yan)室和(he)論文(wen)里，產(chan)業(ye)化(hua)(hua)應用還不夠。專家學者認為，目(mu)前(qian)我國(guo)在(zai)碲(di)化(hua)(hua)鎘、鈣(gai)(gai)鈦礦(kuang)薄(bo)膜太陽能(neng)領域還存在(zai)諸(zhu)多短板(ban)。

　　碲(di)化鎘薄(bo)膜太(tai)(tai)陽(yang)能電池(chi)經過(guo)半個多世(shi)紀的(de)發展，技術相對成熟(shu)，目前90%的(de)市場(chang)由美國薄(bo)膜電池(chi)制造商(shang)First Solar壟斷，而鈣鈦(tai)礦太(tai)(tai)陽(yang)能電池(chi)還停留在(zai)實驗室里，還需在(zai)基礎研究方(fang)面不斷尋求突破。

　　武莉莉說，我(wo)國碲化鎘薄(bo)膜(mo)太陽能(neng)電池(chi)轉化率與國外還有(you)不小(xiao)差距，這凸顯了我(wo)國基礎研(yan)究方面的短板，如果不重視基礎研(yan)究，想要(yao)提(ti)高轉化率會非(fei)常(chang)困難(nan)，提(ti)高產業競爭(zheng)力更無從談起(qi)。

　　穩定(ding)性(xing)對于薄(bo)(bo)膜太(tai)陽能(neng)(neng)電池(chi)而(er)(er)言至關重要(yao)，這也是(shi)鈣鈦(tai)礦薄(bo)(bo)膜太(tai)陽能(neng)(neng)電池(chi)產業化的(de)一大制約(yue)因素。“太(tai)陽能(neng)(neng)電池(chi)的(de)使(shi)用壽(shou)命一般在20年(nian)左右，而(er)(er)鈣鈦(tai)礦薄(bo)(bo)膜太(tai)陽能(neng)(neng)電池(chi)的(de)穩定(ding)性(xing)從(cong)幾個(ge)小時提(ti)高到(dao)現在的(de)5個(ge)多月，還遠(yuan)遠(yuan)不(bu)能(neng)(neng)滿足現實需(xu)求。”中國(guo)工程物理研究(jiu)院化工材料(liao)研究(jiu)所博士(shi)鄭霄(xiao)家說。

　　此外，大(da)面積制備也是當前薄膜(mo)太(tai)(tai)陽能電(dian)池(chi)發展的一大(da)制約因素。從(cong)基(ji)礎研(yan)究(jiu)到量產、從(cong)實(shi)驗(yan)室(shi)到中試(shi)線(xian)是一個復雜的過程(cheng)，目(mu)前研(yan)發的鈣鈦礦太(tai)(tai)陽能電(dian)池(chi)面積多為一平(ping)方厘米(mi)及以(yi)下(xia)，研(yan)發大(da)面積高效率組件(jian)面臨很多技術挑戰(zhan)，也是其走出(chu)實(shi)驗(yan)室(shi)邁向規模化(hua)生產的主要障礙。鄭世昭說(shuo)，實(shi)驗(yan)室(shi)里的產品雖(sui)然(ran)有(you)突破但面積非常小，而(er)大(da)面積制備后如何保證可靠性依舊是一個難題。

　　應開發柔性(xing)太陽(yang)能電池

　　與(yu)會專(zhuan)家認為(wei)，鈣(gai)鈦礦(kuang)、碲化(hua)鎘薄膜太陽(yang)能電(dian)池具有良好的(de)發(fa)展前(qian)景，應進一步(bu)加(jia)大在基礎研究(jiu)方面的(de)投入，走(zou)差異化(hua)發(fa)展路(lu)子，把(ba)重點放在柔(rou)性太陽(yang)能電(dian)池，并加(jia)強院企合作，加(jia)速試驗成(cheng)果(guo)走(zou)出實(shi)驗室。

　　一是(shi)加大(da)(da)基礎(chu)研究投(tou)入(ru)(ru)。武(wu)莉莉、劉生忠等(deng)人(ren)認(ren)為(wei)(wei)，我(wo)國鈣鈦礦、碲化鎘薄膜太陽能電池研究已取得(de)不小進步(bu)，但在各(ge)自領域仍存在瓶頸。在注重(zhong)(zhong)(zhong)發(fa)展速度(du)的同時，各(ge)個研發(fa)機構需重(zhong)(zhong)(zhong)視基礎(chu)研究，并在加大(da)(da)基礎(chu)研究投(tou)入(ru)(ru)的同時注重(zhong)(zhong)(zhong)人(ren)才隊伍建設，為(wei)(wei)后續研發(fa)取得(de)突破積蓄力量、儲備(bei)人(ren)才。

　　二是瞄準柔性太陽能(neng)電(dian)池持續發(fa)力。鄭世昭認為(wei)，短時間(jian)內晶硅材料(liao)的市場主導(dao)地位(wei)難以撼動，鈣鈦礦、碲化鎘薄(bo)膜太陽能(neng)電(dian)池應充分發(fa)揮自身輕薄(bo)的優勢，瞄準柔性太陽能(neng)電(dian)池加強研發(fa)。

　　三是加(jia)強院(yuan)企合作，加(jia)速科(ke)(ke)研成果產業(ye)化(hua)。業(ye)內(nei)人士認為，大(da)(da)面積制備(bei)一(yi)直(zhi)是薄膜(mo)太陽能電(dian)池產業(ye)化(hua)的一(yi)大(da)(da)瓶頸，由于研發投入大(da)(da)，僅靠科(ke)(ke)研院(yuan)所難(nan)以實(shi)施。相關部(bu)門應鼓勵企業(ye)參與進來、共同推進，加(jia)速科(ke)(ke)研成果從實(shi)驗室走向(xiang)生(sheng)產車間，推出適應市(shi)場(chang)需求的產品。

 

 

 

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