CIGS薄膜太陽能光伏產業發展現狀

北極星太陽能光伏網訊:電力是人類社會存在和發展的基礎。當前火力發電佔據主流地位，隨著資源短缺和環境汙染的日益加重，尋找一種清潔的、綠色的、可再生替代能源以緩解煤供應緊張和火力發電帶來的全球環境壓力，已成為國際社會共同追求的目標。據世界能源委員會預測數據顯示，全球化石燃料最終可開採量至少可供人類使用約100年，但開採成本相對較低的儲量在逐年減少。這就意味著火力發電的上網電價會逐年上升。在眾多的可替代能源中，太陽能儲量豐富、綠色環保、分布廣泛，備受世人青睞。近年來，在國家和地方政府積極推動下，太陽能光伏產業展開了全方位、多層次的嘗試和努力，取得了顯著成效。

1、太陽能光伏電池分類

太陽能電池按其所用原料不同可以分為晶體矽太陽能電池、薄膜電池、染料敏化電池和有機太陽能電池等幾類。其中染料敏化太陽能電池和有機太陽能電池尚處於實驗研發階段，市場佔有率極低。圖1顯示了歐洲光伏產業協會（EPIA）列舉的太陽能光伏電池分類及市場佔有份額。從圖1中可以看出，晶體矽電池仍是光伏產業的主流產品，市場佔有份額約9O%。薄膜電池領域中，化合物薄膜電池市場佔有份額在1／2以上，高於非晶矽薄膜電池。

1.1晶體矽太陽能電池

晶體矽太陽能電池包括單晶矽和多晶矽太陽能電池兩種，生產工藝成熟，技術路線穩定，光電轉化效率高，市場佔有率高。實驗室研發的鈍化發射極背部局域擴散（PREI）單晶矽太陽能電池光轉化效率已達到24.7%，商品化電池組件效率在17%左右。然而，傳統的單晶矽太陽能光伏產品自身的特殊性限制了它的廣泛發展，主要包括冶煉過程耗能巨大（冶煉1矽耗電量400~500kW˙h，以矽太陽能電池發電壽命25年計算，冶煉生產過程就要耗費矽太陽能電池片7～8年的發電量），生產成本昂貴（主要原材料是高純矽，每生產1MW規模的矽太陽能電池組件需要17t高純度矽）。另外晶體矽屬間接帶隙半導體，光吸收係數低，電池厚度一般需要達到100m以上才能吸收大部分太陽光，加工破損率高，這就直接導致單晶矽電池成品價格居高不下。

相比於單晶矽電池高能耗、高汙染的提煉、加工過程，多晶矽太陽能電池的生產成本降低很多。但由於多晶矽組織內部存在較高密度的位錯和缺陷，光轉化效率較低。目前實驗室研發的小面積多晶矽電池的光轉化效率在20．3%，產業化後效率基本維持在12%左右。

1.2薄膜太陽能電池

薄膜太陽能電池厚度可降至幾到幾十微米以下，原料消耗率低、加工工藝簡單、耗能小、製造成本低廉、可大面積連續生產，在光伏領域引起極大關注。薄膜電池主要包括非晶矽薄膜電池和其他化合物薄膜電池兩類。

非晶矽的長程無序結構使其轉變為直接帶隙半導體，光吸收係數顯著提高，相應的電池厚度大幅降低，矽原料消耗少，在薄膜太陽能光伏產品中佔據一定市場份額。然而非晶矽薄膜電池長時間使用後轉化效率降低，即出現w光誘導衰變效應，光電轉換效率難以進一步提高，市場化進程受阻。

其他化合物薄膜電池是指在玻璃或柔性襯底上沉積Ⅲ一V族、Ⅱ一Ⅵ族化合物薄膜構成p-n結組裝而成的太陽能電池，主要包括GaAs、CdTe、CdS和CIGS等幾類。這些化合物薄膜電池屬直接帶隙半導體材料，光吸收係數高，帶隙寬度與太陽光能譜匹配性好，光伏特性好。然而GaAs、CdS、CdTe等系列電池所用原材料價格昂貴、有毒、汙染環境嚴重，制約了其大規模商業化應用。

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