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太陽能薄膜電池是一個朝陽行業,其與稀有金屬的關系密不可分。圍繞太陽能薄膜電池的發展,近年來主要從事化合物薄膜光伏材料、器件與技術應用基礎研究與工程技術開發的南開大學孫云教授和擅長將實驗的技術進行產業化轉化,長期致力于研究銅銦鎵硒(CIGS)新型第三代太陽能電池的清華大學莊大明教授,他們有些什么想法呢?
孫云教授認為:在技術層面,兩者都是化合物半導體多晶薄膜太能能電池,轉化效率都比較高,沒有硅薄膜的衰退現象。(碲化鎘)CdTe是二元化合物,技術相對容易;CIGS為四元化合物,技術難度相對較高。
在成本方便,CdTe目前成本較低,1美元以下;CIGS開始量產后,成本將低于 CdTe,性價比將是所有電池中最高的。
CdTe技術目前相對穩定,產量高于CIGS。CdTe生產能力已經接近1GW,主要是First Solar公司的單機生產線可達20兆瓦以上,同時在全世界建立很多上百兆瓦的生產基地;CIGS有些公司已經有所突破,在建生產線,全部建成將超過CdTe的產能,估計在2012-2013年可以實現產業化。
目前兩種電池發展都受到一些限制。CdTe受元素限制,鎘為重金屬有毒元素,人們對其有恐懼心理。日本完全禁止與鎘相關的產業。碲元素儲量少,消耗量大。而CIGS受技術和資金限制,設備制約。國內研發投入不夠,自主知識產權保護差。
稀有金屬,顧名思義資源稀缺。那各種稀有金屬在電池中的應用、用量,可替代性如何?對此,清華大學的莊大明教授有他自己的觀點。他認為:銦:稀缺,但供應量足夠(1微米薄膜需要15噸銦),鎵:與銦是同一族元素,可代替部分銦(約30%),提高禁帶寬度;硒:儲量豐富,對單質硒需求大;硫:與硒是同一族元素,可代替部分硒,提高禁帶寬度,且性能好于鎵;經過硫處理后,銅銦鎵硒表面也會更平整;碲:儲量少;鋁:與銦和鎵為同一族元素,可能替代銦和鎵。
中國的太陽能薄膜電池研究比國外晚,盡管最近10年國家在這方面逐年加大了投入,但與國外差距還是很大。政府應加強政策引導和政策激勵,同時可借鑒國外的成功經驗。
孫云教授認為:對照歐美、日本CIGS市場的發展進程,可借鑒之處在于有三點,首先,研發產業化:研發投入大,且多為企業出資。企業研發中心去大學找項目孵化,進行產業化開發;其次,知識產權保護:對于技術的知識產權保護強;最后,雙贏合作:國外輸出設備,同國內一同研發技術,夠買國外設備,國內自主開發生產線。
當電力、煤炭、石油等不可再生能源頻頻告急,能源問題日益成為制約國際社會經濟發展的瓶頸時,越來越多的國家開始實行“陽光計劃”,開發新能源,尋求經濟發展的新動力。太陽能薄膜電池何時能實現產業化?
莊大明教授認為:CIGS市場已經引起各方的廣泛關注,兩岸企業的合作也在逐步推進CIGS技術的穩定性慢慢好轉,整個行業的規?;瘧摃?-3年內到來。國內自主研發的技術在1-2年內將設計設備,進入產業化。銅銦鎵硒生產方式主要包括:共蒸發法和預制膜硒化法,目前前者已經慢慢被淘汰,硒化法。