太陽能集電管突破薄膜電池技術壁壘

　　在晶硅太陽能電池唱主角的光伏領域，薄膜太陽能電池的研究也并沒有止步不前。在日前于上海舉辦的“第六屆亞洲太陽能光伏工業(yè)展覽會”上，中國首支CIGS薄膜太陽能集電管的面世，向業(yè)界宣告國內薄膜太陽能電池發(fā)展也在緊跟世界腳步。

　　薄膜電池不斷發(fā)展

　　CIGS薄膜太陽能電池被國際上稱為“下一代非常有前途的新型薄膜太陽能電池”。

　　晶硅太陽能電池和薄膜太陽能電池是目前光伏市場的兩種主要產品，晶硅太陽能電池占據(jù)市場主流，約占90%左右的市場份額。由于多晶硅生產工藝的屬性決定了其產業(yè)鏈生產環(huán)節(jié)，尤其是多晶硅提純中會存在高能耗、一些技術水平不高的企業(yè)甚至存在高污染問題。而在應用中，晶硅太陽電池由于其溫度效應和光譜響應范圍窄的影響，使本來較高的光電轉換效率大打折扣，從而影響光伏組件實際發(fā)電量。薄膜太陽能電池因沒有這些缺點應運而生，其不足在于轉換效率相對較低，生產工藝復雜，生產設備昂貴，難以實現(xiàn)規(guī)?；a。發(fā)電成本高是兩大類太陽能電池的共性問題。

　　中科院院士、北京大學物理學院教授甘子釗介紹說，薄膜太陽能電池家族主要包括硅基非晶硅(a-Si)、碲化鎘(CdTe)、銅銦鎵硒(CIGS)三大類薄膜太陽能電池。銅銦鎵硒薄膜太陽能電池具有生產成本較低、能耗低，污染小、不衰減、弱光性能好等特點，光電轉換效率居各種薄膜太陽能電池之首，接近多晶硅太陽能電池，而耗材大大低于晶體硅電池，因此，被國際上稱為“下一代非常有前途的新型薄膜太陽能電池”。

　　此外，該電池具有柔和、均勻的黑色外觀，是對外觀有較高要求建筑物BIPV應用的理想選擇，如大型建筑物的玻璃幕墻等，在現(xiàn)代化高層建筑等領域有潛在的廣泛市場。但CIGS要實現(xiàn)大面積量產，提升效率和良品率，是必須攻克的難題。

　　河南燕垣光伏能源有限公司總工程師陸真冀具體介紹了CIGS薄膜電池的幾大優(yōu)勢，他說，CIGS薄膜電池具有更低廉的發(fā)電成本，減少了材料消耗，薄膜電池的生產成本普遍低于晶硅電池;更優(yōu)越的弱光性能同規(guī)模組件，薄膜電池一天的發(fā)電量比晶硅電池大約超出10%～20%;更加多樣化的用途薄膜電池，可以發(fā)展出多用途的產品，比如柔性基底電池等等。因此，也受到業(yè)內不少廠商的廣泛關注，但主要都是大面積平板CIGS薄膜電池。

　　太陽能集電管應運而生

　　CIGS太陽能集電管具有高效、廉價、有自主知識產權、設備能夠國產化等一系列優(yōu)點。

　　業(yè)內專家表示，大面積平板CIGS薄膜電池面臨如下問題：四元化合物半導體制造工藝較復雜;真空設備要求高，一次性投資巨大;受產品面積和生產節(jié)拍控制單線量產不高;大面積產品受鍍膜均勻性和瑕疵影響，成品率不高等等。因此，開發(fā)新型薄膜電池成為擺在業(yè)內廠商面前的課題。

　　燕垣光伏能源有限公司董事長王慶祥表示，燕垣公司看到了薄膜太陽能電池的發(fā)展前景以及大面積平板CIGS薄膜電池存在的缺陷，在北京大學研發(fā)的CIGS太陽電池工藝技術基礎上進一步發(fā)展，自主開發(fā)出了太陽能集電管。其初步設計規(guī)格為：集電管長1200mm，內管直徑30mm，外管直徑35mm，光電轉換效率達到9%。“這種獨特的管式太陽能集電管設計，解決了規(guī)?；a良品率偏低的世界性難題，并且其獨立管式結構，使得在降低電池表面溫度保持轉換效率不衰減的同時，可實現(xiàn)太陽能熱電聯(lián)產。”王慶祥說。

　　對于為什么選擇開發(fā)CIGS太陽能集電管產品，陸真冀告訴《中國電子報》記者，因為它具有高效、廉價、有自主知識產權、設備能夠國產化等一系列優(yōu)點。他介紹說，目前，他們已經(jīng)完成集電管設備研發(fā)的主要裝備，包括高真空銅銦鎵濺射鍍膜設備、高真空透明導電膜濺射鍍膜設備、等離子增強蒸硒及硒化設備、快速加熱熱處理設備、硫化鎘化學水浴鍍膜設備、激光和機械刻槽設備等，并設計出完全國產化的具有自主知識產權的工業(yè)生產線，大幅度降低了造價及后期維護費用，解決了薄膜太陽電池生產一次性投資過大問題。

　　王慶祥表示，他們近期將完成10MW集電管生產實驗線，目前正在規(guī)劃一期6條共60MW的CIGS生產，未來他們將擁有560MW集電管產能。