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    若2035年光伏有10倍增量,未來哪種太陽能技術(shù)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(xué)院電工研究所研究員,博士,博導(dǎo),“百人計(jì)劃”學(xué)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(shù)國際研討會”上的演講,王凱強(qiáng)能見研究員整理。

    碲化鎘電池還可以怎么降成本


    如果國內(nèi)掌握了大規(guī)模、穩(wěn)定、連續(xù)生產(chǎn)的技術(shù),可以充分利用國內(nèi)健全的產(chǎn)業(yè)鏈,進(jìn)一步降低薄膜光伏生產(chǎn)成本,技術(shù)方面碲化鎘仍然有很大的提升空間,雖然從2011年以來碲化鎘電池實(shí)驗(yàn)室效率紀(jì)錄已經(jīng)九次被打破了,但是仍然有比較大的提升空間。


    電池當(dāng)前的世界紀(jì)錄和理論值間的差距,碲化鎘有八個百分點(diǎn),還有比較大的提升空間。晶體硅只有四個百分點(diǎn)左右,銅銦鎵硒的提升空間也有八個百分點(diǎn)左右,但是生產(chǎn)可行性有待解決,需要在降低生產(chǎn)成本上做進(jìn)一步的研究投入。碲化鎘生產(chǎn)成本已經(jīng)比較低,效率也還有比較大的提升空間。2011年以來的效率提升都是在電流提高上做的工作,且已經(jīng)做到理論極限,接下來必須在提高電壓方面進(jìn)行研究工作。


    碲化鎘的實(shí)驗(yàn)室技術(shù)自2015年以來有很多突破,美國亞利桑那州立大學(xué)用分子束外延技術(shù)制備出碲化鎘單晶薄膜器件少子壽命達(dá)到3.6微秒,這個指標(biāo)比GaAs還高;開路電壓高達(dá)1.12伏,比傳統(tǒng)的0.8~0.9V有明顯提高,已經(jīng)做到了理論開壓的90%以上。這從原理上證明碲化鎘材料作為光伏半導(dǎo)體材料沒有本征缺陷,是一種優(yōu)秀的光伏材料。


    接下來的任務(wù)是將單晶里面高開壓碲化鎘的技術(shù)轉(zhuǎn)移到多晶薄膜中,科羅拉多州立大學(xué)在碲化鎘薄膜中,使用氧化鋁雙面鈍化技術(shù),獲得了最高的載流壽命達(dá)到430納秒,2001年的世界紀(jì)錄碲化鎘電池的載流子壽命只有10納米,現(xiàn)在已經(jīng)提高了一個數(shù)量級。多晶碲化鎘薄膜電池開壓普遍超過900mV已經(jīng)是可以指日可待了,已有明確的進(jìn)一步提高電壓和效率的技術(shù)路徑。


    碲化鎘電池的優(yōu)勢

    一、碲化鎘電池成本相對晶硅電池更低,所需材料厚度只有晶硅的1%。

    二、碲化鎘電池需要的純度大概是四個9到五個9,晶體硅需要六個9以上,純度越高材料成本越高,所以材料成本有一定的優(yōu)勢。

    三、高溫高濕的環(huán)境下,碲化鎘電池相對同效率晶硅組件有更多的發(fā)電量,最多總發(fā)電量可超過晶硅20%,普遍可以多發(fā)3%到5%。

    四、碲化鎘電池生產(chǎn)時(shí)間短,只需要2-3小時(shí),度電成本上已經(jīng)做到人民幣5毛錢以下。

    五、效率提升的速度最近幾年比較快,未來提升的空間比晶硅電池大。

     

    當(dāng)然,這不是說碲化鎘要替代晶體硅,但是如果市場規(guī)模增大一個數(shù)量級,可以給市場帶來另一個可靠的選擇。



    作者:劉向鑫 來源:國孚電力 責(zé)任編輯:jianping

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