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薄膜电池太阳能电池薄膜电池关键在成本 更适合BIPV应用

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在2008年之前多晶硅价格飞速上涨的时候,薄膜太阳能电池曾被业界视为降低光伏价格的“救命稻草”;然而,随着多晶硅价格的回落,晶体硅太阳能电池成本大幅下降,薄膜电池的地位就显得多少有些尴尬——巨额的设备购置费用和偏低的光电转换效率使业界不得不对薄膜电池的前景产生怀疑。

关键在于成本

“光伏发电是未来能源体系的重要组成部分,高效率、高稳定性、低成本是光伏电池发展的基本原则。”南开大学光电子薄膜器件与技术研究所孙云教授说,“提高光电转换效率、降低生产制造能耗、组件生产规模化连续化、缩短产业链是降低电池成本的有效途径。”

在孙云教授看来,薄膜太阳能电池的生产过程恰好具备低能耗、规模化和短产业链的特点。晶体硅电池的制造过程,从多晶硅材料到铸锭(或拉单晶)、切片,到电池和组件的生产,的确具有较长的产业链;而薄膜太阳能的生产过程,投入的是玻璃、塑料或金属箔等材料,产出的是组件,可以在一个车间内完成。非晶硅薄膜太阳能电池的关键工序——PECVD采用的也是低于200℃的低温工艺,因此具有较低的生产能耗。从产品尺寸上看,晶体硅太阳能电池通常为125mm×125mm和156mm×156mm两种规格;而非晶硅薄膜太阳能电池的尺寸通常为1.1m×1.3m,有的甚至可以达到2.2m×2.6m,确实具有规模化的优势。

“硅基非晶/微晶叠层太阳能电池是薄膜电池的主流产品。目前,硅基薄膜电池已有长年稳定运行的记录。”浙江正泰太阳能科技有限公司董事总经理杨立友表示,“硅基薄膜的弱光响应和温度系数优于单晶硅,相同额度功率的硅基薄膜电池其实际输出功率可高于晶体硅电池10%~15%。”据杨立友介绍,正泰公司在宁夏石嘴山建设了10MW的光伏电站,其中既有晶体硅电池,也有薄膜电池,从实际运行的情况看,单位功率的薄膜电池发电量比晶体硅电池高出5%-9%。

与晶体硅太阳能电池相比,薄膜电池能否具有竞争优势,关键在于能不能尽快降低成本。杨立友表示,正泰公司近期的目标是将薄膜组件成本下降到0.7美元/瓦,中长期的目标是让成本降低到0.5美元/瓦,正泰将从提高电池效率和装备自主集成两个方面入手解决成本问题。

“目前,在正泰的试验线上已经能达到0.72美元/瓦的成本目标。”杨立友说,“如果到2011年,我们能在45MW的生产线上也达到这一目标的话,我们的薄膜电池相对晶体硅电池而言还是具有一定的成本优势的。”

更适合BIPV应用

在系统应用端,薄膜太阳能电池也具有鲜明的特色。“与晶体硅太阳能电池相比,非晶硅薄膜太阳能电池在BIPV应用中更具有优势。”保定天威薄膜光伏有限公司首席技术官麦耀华说。

麦耀华列举了非晶硅薄膜太阳能电池在BIPV应用中的4大优势:

就产品外观而言,非晶硅薄膜电池能实现均匀透光,内视和外视的效果都比较好,容易满足建筑美学的要求。

就产品性能而言,非晶硅薄膜太阳能电池弱光性好,受风沙、雨雪等天气影响较小,年发电天数达320天左右,日发电时间最长可达13小时;同时,由于非晶硅薄膜太阳能电池温度系数小,受气温变化的影响也小。

就系统稳定性而言,由于非晶硅薄膜太阳能电池的特殊结构,使得其功率受阴影影响较小,从而增强了电池对环境的适应性,这一点对在高楼林立的城市中实现BIPV尤为重要。

就产品的多样化而言,非晶硅薄膜太阳能电池也具有优势:首先是其电池片可以通过激光加工成点状、布纹状等实现不同的透光效果;其次是可以根据点密度、布纹稀疏度来调整透光率;再次,非晶硅电池片可以调整电池颜色;此外,还可以将非晶硅电池片制成光伏百叶窗,通过调整角度适应不同纬度地区的太阳入射角,从而提供电池转换率。

薄膜太阳能电池中的另一种特殊类型——柔性薄膜电池也在BIPV应用中找到用武之地。据索拉津能技术部经理翟佐绪介绍,通常,晶体硅组件每平方米的重量是13~15千克,而柔性电池组件每平方米的重量仅为3.4千克,这对于降低建筑物的荷载要求是非常有利的。

此外,在BIPV应用中,最需要的是不会给建筑“惹麻烦”的光伏电池。翟佐绪表示,柔性薄膜电池除了具有重量轻、使用灵活的特点之外,最大的优势是可以直接粘接在建筑材料上,非常有利于实现建筑物的防水,这是其他类型的电池所不具备的。


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