目前光伏行業競爭日益激烈的情況下,歐盟徵稅建議案的出臺將在很大程度上保護各成員國薄膜太陽能發電技術的發展,薄膜技術也將成為光伏行業發展的突破口。
光伏產業中主流的電池產品為單晶矽、多晶矽電池,但成本過高,要想解決光伏產業中太陽能電池成本過高的問題,就需要想辦法提高光電轉換效率和降低製造成本,那麼,薄膜化則成為太陽能電池發展的必由之路,代表未來發展方向的也是薄膜太陽電池,同時還要求高轉換效率和低成本。
薄膜光伏電池是將一層薄膜製備成太陽能電池,其用矽量極少,更容易降低成本,同時它既是一種高效能源產品,又是一種新型建築材料,更容易與建築完美結合。在國際市場矽原材料持續緊張的背景下,薄膜太陽電池已成為國際光伏市場發展的新趨勢和新熱點。目前已經能進行產業化大規模生產的薄膜電池主要有3種:矽基薄膜太陽能電池、銅銦鎵硒薄膜太陽能電池(CIGS)、碲化鎘薄膜太陽能電池(CdTe)。其中,矽基薄膜電池以其特有的優勢快速發展。2010年行業專家預測,a-Si,CdTe,CIGS3種電池將分別佔有薄膜光伏市場的52%,37%和11%。
發電原理與晶體矽相似,當太陽光照射到電池上時,電池吸收光能產生光生電子—空穴對,在電池內建電場的作用下,光生電子和空穴被分離,空穴漂移到P側,電子漂移到N側,形成光生電動勢,外電路接通時,產生電流。
薄膜電池的優缺點
優點:
(1)成本低,根據Photon的預測,預計到2012年下降到2.08美元/w;預計薄膜電池的平均價格能夠從現在的2.65美元/w降至1.11美元/w,與晶體矽相比優勢明顯;而相關薄膜電池製造商的預測更加樂觀,EPV估計到2011年,薄膜組件的成本將大大低於1美元/w;Oerlikon更估計2011年GW級別的電站其組件成本將降低於0.7美元/w,這主要是由轉化率提高和規模化帶來的。
(2)弱光性好
(3)適合與建築結合的光伏發電組件(BIPV),不鏽鋼和聚合物襯底的柔性薄膜太陽能電池適用於建築屋頂等,根據需要製作成不同的透光率,代替玻璃幕牆。
缺點:
(1)效率低,單晶矽太陽能電池,單體效率為14%-17%(AMO),而柔性基體非晶矽太陽電池組件(約1000平方釐米)的效率為10-12%,還存在一定差距。
(2)穩定性差,其不穩定性集中體現在其能量轉換效率隨輻照時間的延長而變化,直到數百或數千小時後才穩定。這個問題一定程度上影響了這種低成本太陽能電池的應用。
(3)相同的輸出電量所需太陽能電池面積增加,與晶體矽電池相比,每瓦的電池面積會增加約一倍,在安裝空間和光照面積有限的情況下限制了它的應用。