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    若2035年光伏有10倍增量,未來哪種太陽能技術可能勝出?

    2018-09-12 00:37:45 太陽能發(fā)電網(wǎng)
    劉向鑫中國科學院電工研究所研究員,博士,博導,“百人計劃”學者,薄膜太陽電池研究組組長。本文根據(jù)劉向鑫博士在2018年8月20日舉行的“碲化鎘全球峰會暨第四屆碲化鎘材料與太陽能電池技術國際研討會”上的演講,王凱強能見研究員整理。

    為什么說碲化鎘適合大規(guī)模應用


    如果要支撐我國如此大的用電發(fā)展需求,光伏必須要便宜。技術路線要做到三個基礎要求——成本足夠低、轉換效率足夠高、壽命足夠長。


    晶體硅技術已經(jīng)可以做得到這三點,所以成為了主流的技術。碲化鎘這三方面都不是問題,并且具備了很多優(yōu)勢。


    在產(chǎn)業(yè)化方面,傳統(tǒng)碲化鎘薄膜太陽能電池組件尺寸是1.2米×0.6米,從去年開始FirstSolar發(fā)布第六代、功率達到420W的以上組件產(chǎn)品,尺寸達到1.2米×2.0米,全面積效率可以達到18%,與市面上第一梯隊晶硅組件相當。


    為什么要走大面積的路線?碲化鎘薄膜和晶硅組件不同,碲化鎘薄膜電池工藝類似半導體薄膜光電器件工藝的流程,和液晶面板產(chǎn)業(yè)類似。設備的折舊成本隨尺寸增加呈現(xiàn)下降的逼近曲線關系,現(xiàn)在以碲化鎘為代表的薄膜組件尺寸越來越大,目的就是為了降低設備攤銷的成本。


    新一代碲化鎘組件尺寸比晶硅72片組件略大,應用中可節(jié)省系統(tǒng)成本和安裝成本。已經(jīng)有不同廠家開始籌劃制造更大尺寸的組件產(chǎn)品。類似液晶面板產(chǎn)業(yè)以面積增加形成的代際提升趨勢已經(jīng)開始呈現(xiàn)。

    最近“5.31新政”出臺以后,光伏組件售價持續(xù)下降,7月份已經(jīng)出現(xiàn)了1.8元/W的售價,而成本2018上半年已經(jīng)降低到了2元/W左右,成本下降相對比較緩慢。短期的價格波動帶來的壓力雖大,要找規(guī)律還需要看比較長時期的歷史數(shù)據(jù)。碲化鎘和晶體硅累計出貨量和成本下降的曲線類似摩爾定律,組件成本隨著累計出貨量的數(shù)量級呈線性下降,就是產(chǎn)業(yè)規(guī)模要以數(shù)量級的增長來換取成本下降。不過,碲化鎘的摩爾曲線始終在晶硅的下方。目前第6代大面積碲化鎘組件已經(jīng)可以達到1.3元/W的生產(chǎn)成本,仍然可以和“5.31新政”后預測的低價晶硅組件競爭。

    平價上網(wǎng)不只是組件和系統(tǒng)成本,最終要算全運行周期度電成本。碲化鎘目前做到什么水平?2015年最低的上網(wǎng)報價是內華達州的3.87美分,即0.28元人民幣/千瓦時,現(xiàn)在度電的水平在6美分到4美分每度的范圍,可以和煤電、燃氣發(fā)電競爭抗衡了,到這個水平就算得上是平價上網(wǎng)了,已經(jīng)和傳統(tǒng)電力成本相當?shù)摹_@是在集中式地面電站的數(shù)據(jù)。

     

    國外碲化鎘大規(guī)模的應用已經(jīng)比較普遍,前幾年維基百科上可以搜得到,全球前十大光伏地面電站里面有五個全部采用碲化鎘組件,應用的規(guī)模之大已經(jīng)不是小眾技術。此外,碲化鎘半透明組件也應用到了建筑光伏一體化領域,可以做出藝術圖案效果,在差異化應用的場景中碲化鎘薄膜技術也得到了推廣。


    在發(fā)電能力方面,同樣標準功率下在不同光照的地區(qū),碲化鎘年發(fā)電量比晶硅更有優(yōu)勢。就中國大部分區(qū)域模擬計算結果而言,碲化鎘相對同樣標稱功率的晶硅系統(tǒng)應該至少有3%到5%的發(fā)電量增益;在高溫高濕的熱帶氣候環(huán)境中,發(fā)電量增益甚至可以達到20%。從電站運營的角度這樣的增益是非常有吸引力的。

     

    在電池結構上,晶硅和碲化鎘沒有本質上的區(qū)別。但晶體硅需要達到150微米,碲化鎘只需要2-3微米。在生產(chǎn)工藝上晶硅和碲化鎘卻有很大的區(qū)別:晶硅產(chǎn)業(yè)鏈至少分硅料生產(chǎn)、鑄錠、切片、電池片、組件等;碲化鎘薄膜工藝直接使用碲化鎘原材料進入生產(chǎn)線,生產(chǎn)出來的就是組件。因此碲化鎘組件生產(chǎn)所需時間只有3.5小時,晶硅組件全產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)時間則需要約三天。



    作者:劉向鑫 來源:國孚電力 責任編輯:jianping

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