在2008年之前多晶硅價格飛速上漲的時候,薄膜太陽能電池曾被業界視為降低光伏價格的“救命稻草”;然而,隨著多晶硅價格的回落,晶體硅太陽能電池成本大幅下降,薄膜電池的地位就顯得多少有些尷尬——巨額的設備購置費用和偏低的光電轉換效率使業界不得不對薄膜電池的前景產生懷疑。
關鍵在于成本
“光伏發電是未來能源體系的重要組成部分,高效率、高穩定性、低成本是光伏電池發展的基本原則。”南開大學光電子薄膜器件與技術研究所孫云教授說,“提高光電轉換效率、降低生產制造能耗、組件生產規模化連續化、縮短產業鏈是降低電池成本的有效途徑。”
在孫云教授看來,薄膜太陽能電池的生產過程恰好具備低能耗、規模化和短產業鏈的特點。晶體硅電池的制造過程,從多晶硅材料到鑄錠(或拉單晶)、切片,到電池和組件的生產,的確具有較長的產業鏈;而薄膜太陽能的生產過程,投入的是玻璃、塑料或金屬箔等材料,產出的是組件,可以在一個車間內完成。非晶硅薄膜太陽能電池的關鍵工序——PECVD采用的也是低于200℃的低溫工藝,因此具有較低的生產能耗。從產品尺寸上看,晶體硅太陽能電池通常為125mm×125mm和156mm×156mm兩種規格;而非晶硅薄膜太陽能電池的尺寸通常為1.1m×1.3m,有的甚至可以達到2.2m×2.6m,確實具有規模化的優勢。
“硅基非晶/微晶疊層太陽能電池是薄膜電池的主流產品。目前,硅基薄膜電池已有長年穩定運行的記錄。”浙江正泰太陽能科技有限公司董事總經理楊立友表示,“硅基薄膜的弱光響應和溫度系數優于單晶硅,相同額度功率的硅基薄膜電池其實際輸出功率可高于晶體硅電池10%~15%。”據楊立友介紹,正泰公司在寧夏石嘴山建設了10MW的光伏電站,其中既有晶體硅電池,也有薄膜電池,從實際運行的情況看,單位功率的薄膜電池發電量比晶體硅電池高出5%-9%。
與晶體硅太陽能電池相比,薄膜電池能否具有競爭優勢,關鍵在于能不能盡快降低成本。楊立友表示,正泰公司近期的目標是將薄膜組件成本下降到0.7美元/瓦,中長期的目標是讓成本降低到0.5美元/瓦,正泰將從提高電池效率和裝備自主集成兩個方面入手解決成本問題。
“目前,在正泰的試驗線上已經能達到0.72美元/瓦的成本目標。”楊立友說,“如果到2011年,我們能在45MW的生產線上也達到這一目標的話,我們的薄膜電池相對晶體硅電池而言還是具有一定的成本優勢的。”
更適合BIPV應用
在系統應用端,薄膜太陽能電池也具有鮮明的特色。“與晶體硅太陽能電池相比,非晶硅薄膜太陽能電池在BIPV應用中更具有優勢。”保定天威薄膜光伏有限公司首席技術官麥耀華說。
麥耀華列舉了非晶硅薄膜太陽能電池在BIPV應用中的4大優勢:
就產品外觀而言,非晶硅薄膜電池能實現均勻透光,內視和外視的效果都比較好,容易滿足建筑美學的要求。
就產品性能而言,非晶硅薄膜太陽能電池弱光性好,受風沙、雨雪等天氣影響較小,年發電天數達320天左右,日發電時間最長可達13小時;同時,由于非晶硅薄膜太陽能電池溫度系數小,受氣溫變化的影響也小。
就系統穩定性而言,由于非晶硅薄膜太陽能電池的特殊結構,使得其功率受陰影影響較小,從而增強了電池對環境的適應性,這一點對在高樓林立的城市中實現BIPV尤為重要。
就產品的多樣化而言,非晶硅薄膜太陽能電池也具有優勢:首先是其電池片可以通過激光加工成點狀、布紋狀等實現不同的透光效果;其次是可以根據點密度、布紋稀疏度來調整透光率;再次,非晶硅電池片可以調整電池顏色;此外,還可以將非晶硅電池片制成光伏百葉窗,通過調整角度適應不同緯度地區的太陽入射角,從而提供電池轉換率。
薄膜太陽能電池中的另一種特殊類型——柔性薄膜電池也在BIPV應用中找到用武之地。據索拉津能技術部經理翟佐緒介紹,通常,晶體硅組件每平方米的重量是13~15千克,而柔性電池組件每平方米的重量僅為3.4千克,這對于降低建筑物的荷載要求是非常有利的。
此外,在BIPV應用中,最需要的是不會給建筑“惹麻煩”的光伏電池。翟佐緒表示,柔性薄膜電池除了具有重量輕、使用靈活的特點之外,最大的優勢是可以直接粘接在建筑材料上,非常有利于實現建筑物的防水,這是其他類型的電池所不具備的。