能源和環境是人類社會必須面對的兩大基本問題,而利用太陽能電池時同時解決上述兩個問題的最佳選擇之一。
學術界和產業界普遍認為太陽能電池的發展已進入了第三代。第一代為單晶矽太陽能電池,第二代為多晶矽、非晶矽太陽能電池,第三代是具備輕、薄、柔性特徵的薄膜太陽能電池,包括銅銦鎵硒CIGS等化合物薄膜太陽能電池和薄膜Si系太陽能電池。
其中,CIGS薄膜電池由於具備成本低、性能穩定、抗輻射能力強、光電轉換效率高等特性,吸引了眾多機構的研究和公司的開發。但CIGS電池具有複雜的多層結構和敏感的元素配比,工藝製備條件極為苛刻,所以同領域公司多處在研發或是中試線開發階段。
在嘉興光伏科創園內,一家成立於2015年的科技企業旭科新能源,已完成了CIGS薄膜電池的研發和小批量試產。旭科新能源聯合創始人劉傑鵬告訴36氪,其CIGS薄膜電池的厚度僅為0.2mm,捲曲時的曲率半徑小於20mm。而市面上大多數CIGS薄膜電池的厚度在1mm以上,並且無法實現真正捲曲,僅是具備柔性特徵。
旭科新能源的CIGS電池之所以比同類產品更薄,主要原因是旭科新能源使用了不同的封裝基底材料。CIGS薄膜太陽能電池可以使用玻璃、柔性的不鏽鋼、聚合物,以及其他金屬薄片等作為封裝基底材料。
由於CIGS層沉積過程需要高溫條件,因此具備可捲曲、耐高溫、延展性好等優點的不鏽鋼材料成為了常見的封裝基底材料。但不鏽鋼具備導電性,這就意味著需要製備電子隔離層,才能使用內連接的方法將單體電池集成為組件,同時也會增加整體電池的厚度。
旭科新能源使用了聚醯亞胺材料製作封裝基底,它不具備導電性,可以減小電池的厚度,使之具備捲曲能力。但是聚醯亞胺熔點較低,不具備耐高溫特性。這就要求旭科新能源對CIGS的生長和製備工藝進行改進,使得在低溫狀態下也能生長出高質量的CIGS層。
劉傑鵬表示,其CIGS電池現階段的轉換率實測可達10%左右,未來一年預期可提升至12%,之後可優化到15%左右。而根據CIGS薄膜電池輕、薄、可捲曲的特性,未來他們將重點關注兩個市場——戶外用品、旅行市場,和工業無人機、飛艇市場。旭科新能源2018年會將精力主要放在市場開發上,正在尋求4000-5000萬元的首輪融資。
和旭科新能源一樣以聚醯亞胺作為基底材料的CIGS電池研發商還有美國公司Ascent Solar。劉傑鵬表示,依託國內的供應鏈優勢,其CIGS產品價格會比Ascent Solar至少低一半。公司現已建立了第一期生產線,年產能約為2MW。
公司現有近60人,主要為研發人員。