三、非晶硅(a-si)薄膜太阳能电池.doc

青岛市薄膜太阳能电池技术路线图
——铜铟镓硒、非晶硅、染料敏化薄膜太阳能电池
二○一○年五月
目录
一、薄膜太阳能电池简述 2
二、铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池 4
(一)国内外铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳电池研发情况 4
(二)技术壁垒 7
(三)研发需求 7
(四)资源状况 8
(五)人才团队 8
(六)技术路线图 9
三、非晶硅(a-si)薄膜太阳能电池 11
(一)非晶硅薄膜电池的特点 11
(二)技术壁垒 12
(三)研发需求 13
(四)技术路线图 14
四、染料敏化(DSSC)薄膜太阳能电池 15
(一)染料敏化薄膜太阳能电池的结构及原理 15
(二)染料敏化薄膜太阳能电池的前景 16
(三)技术壁垒 17
(四)研发需求 17
(五)资源状况 18
(六)技术路线图 18
一、薄膜太阳能电池简述
由于传统能源的日渐减少和对环境造成的危害日益突出,全世界都把目光投向了可再生能源,希望可再生能源能够改变人类的能源结构,维持长远的可持续发展。在这之中太阳能以其独有的优势而成为人们重视的焦点,丰富的太阳辐射能是一种取之不尽、用之不竭、无污染、廉价、人类能够自由利用的重要能源。光伏太阳能技术就是直接将太阳光能转变成电能的技术。“光伏”一词源于物理学里的“光生伏特效应”,指光照使不均匀半导体或半导体与金属组合的不同部位之间产生电位差的现象。利用光伏发电效应原理而制成的将太阳光能转化为电能的装置称之为光伏太阳能电池或光伏电池,由多个太阳能电池经过封装而形成光伏太阳能电池板(组件)。
光伏太阳能电池产业是当今世界技术经济发展最快的行业,是其它领域无法比拟的高新技术产业,也是各个国家积极鼓励发展的产业。据统计,目前全世界有超过130个国家投入普及应用太阳能电池的热潮中,其中有90多个国家正在大规模地进行太阳能电池的研制开发,积极生产各种相关的节能新产品。2007年全球太阳能电池产量达到3436MW,较2006年增长56%,2008年全球太阳能电池产量高达6850MW,增速近100%。
太阳能电池根据所用材料的不同,分为:硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池等。其中,硅太阳能电池是目前发展最成熟的,在应用中居主导地位。但由于在过去的几年中,国际多晶硅现货价格猛涨,一度从2005年的35美元公斤攀升至2008年的480美元公斤,因此价格低廉的薄膜电池得到了迅速的发展。
薄膜太阳能电池是在廉价的玻璃、不锈钢或塑料衬底上附上厚度只有几微米的感光材料制成。与硅基太阳能电池相比,薄膜太阳能电池具有用材少、重量轻、外表光滑、安装方便等优点。目前已经能进行产业化大规模生产的薄膜电池主要有3种:非晶体硅(a-Si)太阳能电池、铜铟镓硒薄膜太阳能电池(CIGS)、碲化镉薄膜太阳能电池(CdTe)。
2007年光伏电池分类(按原材料)及市场份额
各类薄膜太阳能电池性能比较
非晶硅
碲化镉
铜铟镓硒
光电转换效率
6-7%
8-10%
10-11%
光伏组件效率
6-7
8-10
10-11
受光面积m2/KWp
15
11
10
制造能耗
低
低
低
制造成本
低
中
中
资源丰富度
丰富
较贫乏
较贫乏
运行可靠程度
中
较高
较高
污染程度
小
中
中
目前非晶体硅(a-Si)电池、铜铟镓硒(CIGS)电池和碲化镉(CdTe)电池己商业化,染料敏化纳米晶电池也有少量市场份额。而碲化镉(CdTe)电池中的碲为稀少元素之一,扩大产能将面临上游原料缺乏的危机,且电池中的镉为污染元素,未来在欧洲恐被纳入环保管制标准内。因此青岛市薄膜太阳能电池以非晶体硅(a-Si)电池、铜铟镓硒(CIGS)电池和染料敏化纳米晶电池为发展方向。
二、铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池
20世纪70年代发展起来的铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳电池,属于多晶化合物半导体异质结太阳电池。是各种薄膜太阳电池中效率最高、最有发展前途的薄膜太阳电池之一,是最具潜力的光伏太阳能电池,是新一代太阳能电池的投资热点。
(一)国内外铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳电池研发情况
日本和欧美在CIGS太阳电池的研究方面投入大量人力物力,并取得相当快的进展。日本从1994年启动CIGS产业化开发项目。由昭和壳牌石油和松下电器分别以溅射硒化工艺和共蒸发工艺为中心进行研发,研究开发总投资达到2OO亿日元(相当1 4亿人民币)以上;美国以
国家再生能源实验室(NREL)为中心进行研究,以GSE及Shell Solar为主进行产业开发;德国则以风险投资型企业Wurth SoIar为主,由政府投入巨资进行开发,开发总经费都达到了数亿美元。
目前,世界上有8个公司(德