薄膜太阳能电池作为一种新型太阳能电池,由于其原材料来源广泛、生产成本低、便于大规模生产,因而具有广阔的市场前景。近年来,以玻璃为基板的非晶硅薄膜太阳能电池凭借其成本低廉、工艺成熟、应用范围广等优势,逐渐从各种类型的薄膜太阳能电池中脱颖而出,在全球范围内掀起了一波投资热潮。大尺寸玻璃基板薄膜太阳能电池投入市场,必将极大地加速光伏建筑一体化、屋顶并网发电系统以及光伏电站等的推广和普及。

在整个太阳能电池家族中,非晶硅薄膜太阳能电池因为其技术和应用方面的优势,正在获得爆发性增长。2007年行业增速约120%,预计未来3年内年均增速高达100%。
业内之前曾对非晶硅薄膜太阳能电池持有疑虑,主要原因在于其电池转化效率较低(5%-9%),而且衰减特别快,使用寿命只有有限的2-3年。而随着技术的进步,目前主流的非晶硅薄膜电池使用寿命已在10年以上。这使得非晶硅薄膜电池成为目前最被看好的薄膜电池技术之一,从经济和技术方面综合来看,非晶硅薄膜太阳能电池有以下优势:
生产成本低:单节非晶硅薄膜太阳能电池的生产成本目前可降到1.2美元/Wp。叠层非晶硅薄膜电池的成本可降至1美元/Wp以下。
能量返回期短:转换效率为6%的非晶硅太阳能电池,其生产用电约1.9度电/瓦,由它发电后返回上述能量的时间仅为1.5-2年。
适于大批量生产:采用玻璃基板的非晶硅太阳能电池,其主要工序(PECVD)与TFT-LCD阵列生产相似,生产方式均具有自动化程度高、生产效率高的特点。
高温性能好:当太阳能电池工作温度高于标准测试温度25℃时,其最佳输出功率会有所下降;非晶硅太阳能电池受温度的影响比晶体硅太阳能电池要小得多。
弱光响应好,充电效率高:非晶硅材料的吸收系数在整个可见光范围内,在实际使用中对低光强光有较好的适应。
上述独特的技术优势,令薄膜硅电池在民用领域具有广阔的应用前景,如光伏建筑一体化、大规模低成本发电站、太阳能照明光源。
非晶硅薄膜太阳能电池优势渐显
由于晶体硅太阳能电池的成本随着硅材料价格的连年上涨而不断提高,各类薄膜太阳能电池成为全球新型太阳能电池研究的重点和热点。
薄膜太阳能电池中最具发展潜力的是非晶硅薄膜太阳能电池,非晶硅材料是由气相淀积形成的,目前已被普遍采用的方法是等离子增强型化学气相淀积(PECVD)法。此种制作工艺可以连续在多个真空淀积室完成,从而实现大批量生产。由于反应温度低,可在200℃左右的温度下制造,因此可以在玻璃、不锈钢板、陶瓷板、柔性塑料片上淀积薄膜,易于大面积化生产,成本较低。
与晶体硅太阳电池比较,非晶硅薄膜太阳电池具有弱光响应好,充电效率高的特性。非晶硅材料的吸收系数在整个可见光范围内,几乎都比单晶硅大一个数量级,使得非晶硅太阳电池无论在理论上和实际使用中都对低光强有较好的适应。越来越多的实践数据也表明,当峰值功率相同时,在晴天直射强光和阴雨天弱散射光环境下,非晶硅太阳能电池板的比功率发电量均大于单晶硅、非晶硅薄膜太阳电池。更有数据表明,在相同环境条件下,非晶硅太阳电池的每千瓦年发电量要比单晶硅高8%,比多晶硅高13%。
薄膜太阳能电池最重要的优势是成本优势。据多家企业和机构的测算,即使在5MW的生产规模下,非晶硅薄膜太阳电池组件的生产成本也在2美元/瓦以下,而单线产能达到40MW-60MW甚至更高的全自动化生产线,其产品生产成本则更低。而相对于平均3.5美元/瓦的国际市场销售价格而言,其利润空间可想而知。
影响非晶硅薄膜太阳能电池应用的最主要问题是效率低、稳定性差。与晶体硅电池相比,每瓦的电池面积会增加约一倍,在安装空间和光照面积有限的情况下限制了它的应用。而其不稳定性则集中体现在其能量转换效率随辐照时间的延长而变化,直到数百或数千小时后才稳定,这个问题在一定程度上影响了这种低成本太阳能电池的应用。
随着研究机构和产业界关注度的提高和投入的大幅度增加,相信在近几年内硅薄膜太阳电池的产品技术将会有所突破。预计到2009年,采用“非晶硅+微晶硅”技术的叠层薄膜电池的光电转换效率将达到10%,而组件的成本将低 [1] [2] [3] 下一页
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