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薄膜电池论文 太阳能“新薄膜时代”开启?

导读:本论文主要论述了薄膜电池论文范文相关的参考文献,对您的论文写作有参考作用。

薄膜电池焊接设备 视频 : 纸电池 1、★你看到的就是光伏薄膜2、★Heliatek:太阳能薄膜的跨界新生3、★薄膜太阳能电池两岸独霸韩厂纷纷收摊4、★薄膜太阳能电池国内寻合作

2007年9月,意大利的一次太阳能论坛上,当欧瑞康董事总经理孙海燕第一次见到正泰太阳能总经理杨立友时,他不会想到,他们之间的合作,会在无意中成为中国太阳能时代的加速器. 其时,欧瑞康已是全球知名的薄膜硅太阳能设备和组件供应商,正泰太阳能则是2006年10月刚刚成立的一家小公司. 不过,这家小公司拥有一个并不平凡的出身,它的出资方是中国工业电气领域的龙头企业——正泰集团.还有一个光彩夺目的技术领袖,其董事兼总经理杨立友是著名物理学家李政道的博士研究生,曾在美国从事太阳能研究与开发20多年,拥有18项专利发明. 杨立友希望欧瑞康提供产能30-40兆瓦的生产线,而当时全球都在要大产能,这个要求欧瑞康几乎无暇顾及.

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但是,同是1978年的大学生,同在国外求学的经历,同样回国寻求更广阔的发展空间,两人开始惺惺相惜,交流也日益增多,加上杨立友与欧瑞康CTOJohannesMeier博士本就相熟,多次沟通后,两家公司开始合作.

2008年,正泰引自欧瑞康的薄膜太阳能电池项目正式启动.2009年5月25日,国内第一块量产转换率能达g%的高效薄膜太阳能电池在此下线.

由此,正泰成为目前国内唯一能实现量产效率9%以上的薄膜太阳能公司.不但填补了我国太阳能行业在第二代薄膜电池技术上的空白,更使我国在薄膜技术上和夏普、First Solar、Kaneka等国际知名公司并驾齐驱.

中国太阳能光伏行业的“新薄膜时代”俨然开启. 多晶硅主流 孙海燕和杨立友初次相识的2007年,正泰太阳能做的是晶硅电池.

一直以来,晶硅电池是中国太阳能光伏的主流,以l4% -18%的光电转换效率成为第一轮产业竞争的重点,代表企业是无锡尚德、保定英利、南京中电等.

正泰虽然是后进者,但成立1年半后便宣告盈利.2008年,其营业额12亿元人民币,单晶硅电池平均转换率16.5%,多晶硅电池的平均转换率15%以上,两项指标均达国际一流企业的水准.

由于晶体硅电池技术比较成熟,量产转化率较高且比较稳定,到2008年底,国内已有400多家企业象正泰一样选择将晶硅太阳能作为进军太阳能光伏产业的方向.

但是,由于晶硅电池的原材料多晶硅的生产技术主要掌握在日本德山、美国Hemlock挪威REC等少数厂商手中,众多产能的上马,使得多晶硅供不应求,国际市场上现货价格,从2005年的35美元/公斤,暴涨至2008年高峰时的500美元,公斤.多晶硅在光伏组件中所占成本比重由2005年的30%上升至高峰时的70%.

多晶硅的高成本开始广受诟病,国内出现多晶硅过剩论.

2009年8月,国务院总理温家宝发布紧急指令,重申要减少多晶硅的生产.9月,国务院强调要抑制六大行业产能过剩的问题,其中包括多晶硅.

此种背景下,价格低廉的薄膜电池获得了更多的发展空间. 薄膜兴起 与晶硅电池相比,薄膜电池的最大优势是生产成本低.从技术路径上看,主要有硅基薄膜(非晶,微晶硅等)、碲化镉( CdTe)和铜铟镓硒(CICS)三大类.

虽然早在1976年薄膜电池技术就已发明,但在杨立友与欧瑞康沟通的2007年,国内只有天津津能、拓日新能等几家薄膜企业,产能大多只有几兆瓦,转换效率徘徊在6%左右.

其时,硅料价格还未成为晶硅企业难以承受的成本之重,主攻碲化镉的FirstSolar,也还未以2008年540MW的产量,位居当年全球20大光伏企业第二(尚德第三),并以这种示范作用引领人们投身薄膜太阳能. 但杨立友已敏感觉察出薄膜电池的快速发展态势.

杨立友本身就是薄膜太阳能的专家,在任国际知名太阳能公司BP Solar薄膜部研发部主任时,以他为主发明的纳米硅隧道结技术,是BP Solar公司多结非晶硅电池生产线(是1997年建成的世界第一条10兆瓦生产线)的核心技术之一.

在他看来,作为第二代太阳能电池技术,薄膜太阳能是非常有希望的产业,能以“更高的性价比、更低的成本满足对光伏产品的需求”. 2008年,正泰投入近7亿元,从欧瑞康引进了第一条30MW非晶微晶硅叠层薄膜生产线.这种叠层薄膜中,非晶硅能较好地吸收太阳光谱里的蓝光和绿光,微晶硅能较好地吸收红光,光电转换效率可明显增强.

正泰太阳能首席科学家周曦博士II月26日透露,目前该生产线稳定效率已达7.8%.一周合格率97%,另外3%欧瑞康专家正在调试.年底量产效率可达8.5%,并将很快达90以上.

就在杨立友与欧瑞康沟通,筹备上马硅基薄膜时,原本做手套的强生光电董事长沙晓林也正为上马晶硅电池,还是薄膜电池做着选择.

经过广泛调研,他最终决定上马非晶硅.2008年3月l2日,国内首条2 5 MW非晶硅薄膜生产线在强生光电正式投产,效率6%左右.

与正泰以高量产效率笑傲薄膜市场不同,强生光电的制胜点在低成本.通过引进生产线并大胆创新,强生光电自主研发了造价只有引进设备的200-/0-25%的新一代生产线,并藉此以0.85美元/瓦的制造成本创全球新低.

随着正泰和强生光电等的示范作用显现,加上硅料短缺状况的日益加剧,国内进军薄膜电池的企业日益增多.不少晶硅电池厂商也开始涉足薄膜.

2008年2月,江西赛维LDK创办人彭小峰于以个人名义投资百世德太阳能,组建总产能达ICWp的薄膜太阳能电池厂(设备引自美国应用材料).河北新奥、保定天威等也纷纷宣布进军薄膜太阳能电池产业.

中国薄膜电池产业随即进入快速发展期. 据不完全统计,2008年我国已建和正在建设的非晶硅电池厂有20多家,产能超过300MW,实际产量约46MWp,比2007年28.3Mwp的产量增长62.5%. 世界薄膜市场更是如火如茶. 2008年,全球薄膜太阳能电池产量达892MW,占全球太阳能电池产量的比例激增为12.5%,而2007年这一数字只有7.6%.

另一场盛宴俨然开场.

优劣之争

但突如其来的金融危机,使得硅料价格一落千丈,薄膜电池的成本优势随即丧失. 业内唱衰声渐起,声音最响的是无锡尚德董事会主席兼CEO施正荣.

2009年5月5日,上海SNEC第三届全国光伏大会上,施称薄膜太阳能绝对是泡沫,认为薄膜太阳能电池在转换率只有6%或8%的情况下很难和晶体硅电池竞争.9月18日,中国(无锡)国际新能源产业峰会上施再次强调,自己也是做薄膜的专家,薄膜要是好自己不会反对.

对此,孙海燕表达了截然不同的看法.11月26日,在一个“薄膜太阳能电池技术研讨会”现场,孙海燕告诉记者,2005年他作过一个报告,曾援引施正荣导师马丁·格林教授2003年做的一个比较曲线,该曲线显示硅基薄膜更有优势,而当时多晶硅原材料仅为30美元/斤,制造成本20美元,斤,单位瓦成本比现在低30%.

孙海燕认为不应单纯比较转换率,而应看在不同领域谁更有优势. “薄膜电池应用范围更广.建大规模电站,薄膜电池更有优势,做光伏建筑一体化,薄膜电池更有优势.”

事实上,晶硅薄膜之争已非一日.

挺晶硅者认为,薄膜电池的硬伤是生产设备成本高昂,投资回收期长.资料显示,薄膜电池生产设备多需进口,投资几乎是晶硅电池设备投资额的10倍.

另外,在已实现量产的薄膜技术中,碲化镉工艺复杂,且镉有毒、碲稀少,存在后续回收问题;铜铟镓硒虽转换率高达lg%,但铟短缺(LED液晶面板也用铟)是无法突破的瓶颈;市场份额最大的硅基薄膜,目前转换率仅为晶硅电池的一半,且存在衰减严重、实际量产后的质量控制不易等问题.

挺薄膜者认为,晶体硅的效率已经达到极限,在成本控制上没有优势,耗能和污染又高(多晶硅在提炼过程中需要使用上千度高热,生产过程中还会排放四氯化硅等十几种的有毒物质),而薄膜对原材料和电力的消耗都比较少.

在正泰首席科学家周曦看来,薄膜电池的另一突出优势是弱光响应好.“薄膜电池在阴天或微弱阳光下也可发挥作用,不像多晶硅的效能在较暗的情况下会急速下降.一天算下来,薄膜在实际环境下的转换效能比多晶硅高出10%以上.”

一个比较有趣的事实是,挺晶硅的施正荣虽然不看好薄膜太阳能的未来,但2006年8月即在上海投入薄膜电池研发与制造中心的建设,其在上海闵行区的薄膜太阳能电池制造厂(设备引自应用材料)也于2007年动工,目前已进入试产阶段. 谁的未来? 不管业内如何各说各好,一个不可否认的事实是,2009年堪称中国薄膜电池年.

这一年,薄膜电池转换效率不断刷新,尺寸不断扩大,每瓦生产成本显而易见降低,薄膜企业也越来越多.

薄膜电池板:光伏玻璃太阳能薄膜电池片项目动工

据不完全统计,目前我国从事薄膜太阳电池生产的企业有30多家.2009年正在建设、试生产或投产的薄膜电池项目多于17个,近期宣布的项目更是多于10个.

“保守估计,2010年中国薄膜电池产能可达2000MWp.占整个中国太阳能电池产能的比例将有望接近20%.由此,中国太阳能光伏产业格局将发生重大变革.”上海市太阳能研究与发展中心曹萌博士认为.

那么,这一格局将如何变革?

“不管采用何种技术路径,谁先达到上网电价谁就拥有了未来.”曹萌说.

业界流行的说法是:光伏发电成本降至1元/度时,将具有大规模经济发电的优势. 此前,业界预计2020年该目标才能实现;到2009年,这一时间已经提前到了2015年.

目前,国家光伏上网电价悬而未决,但据媒体透露,该价格可能最终在1.1元/度上下. 谁将最先达到这一价格? 无锡尚德施正荣曾不止一次表示,只有1.44元的电价才能实现光伏装机大规模发展. “低于1.44元的电价没有一家企业可以赚钱.”施正荣说. 但薄膜企业似乎并不这么认为. 去年,8月3日,强生光电在全球首家宣布1美元,瓦的售价.11月26日,沙晓林更是宣称要把薄膜电池像方便面一样生产.

沙晓林认为,低成本的薄膜太阳能将主导未来,而价格是其竞争力的核心.“以目前建设1兆瓦光伏电站为例,晶硅组件的电站造价在2800万元-3000万元,非晶薄膜组件的电站造价只需1500万元.3年中,可使非晶薄膜电站造价降至1000万元人民币,而且非晶薄膜电站年发电量比晶硅电站高出10% -15%,每度电的发电成本仅为晶硅的40% -45%.”

而在薄膜电池的3种技术路径中,正是硅基薄膜被认为最有可能率先达到电网等价点.

业内的共识是,非晶微晶薄膜的主要原料玻璃和硅烷气体已被大规模量产,没有可预期的原材料供应瓶颈,整个设备供应链和液晶显示屏TFT产业接近,具有相对成熟的工业基础.因而最有可能先达到电网等价点.

“2014-2015年,薄膜电池将接近或达到电网等价点.”周曦说.

而沙晓林则更有信心, “通过降低设备成本、占原料成本35%左右的导电玻璃成本和辅料成本,强生光电最终成本可以降至每瓦0.35-0.40美元.3-5年内,光伏发电将与火电(上网价0.45元左右)同价.”

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