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薄膜太阳能电池未来能不能替代硅基太阳能?

硅基太阳电池一般包括晶体硅和薄膜硅两类,晶体硅有单晶和多晶,薄膜硅起初有非晶硅,后来有微晶硅、纳米硅、非晶硅锗等薄膜类型,统称硅基薄膜。而当前成熟的薄膜电池包括硅基薄膜、CIGS和CdTe等,Ge基GaAs聚光薄膜电池也算其中一种。

晶体硅电池技术成熟,产业链稳定,产量大,是光伏市场主要产品(90%以上),特点是效率较高,多晶电池>17%,单晶电池>18%,高效率单晶量产效率可以>20%。薄膜电池各有特点:硅基薄膜单结效率低,但非晶硅有光致衰减,高稳定效率有10%,目前通过和非晶硅锗及微晶硅形成两结或三结叠层电池提高效率,两结高稳定效率为12.4%,三结高稳定效率为13.6%(United Solar,已经关门),再往上提高目前遇到了瓶颈;CIGS效率发展快,目前高效率已经达到21.7%(注意,多晶硅高才20.4%),但是其中使用到了金属铟,铟是伴生矿,单位价格比金硅,同时CIGS是四元材料,对工艺技术要求高;CdTe电池技术稍微简单些,但是镉Cd可是有毒的,对组件的安全性有要求。CdTe电池的高效率也达到21%了。上述三类薄膜电池涉及化学或物理沉积技术,也就是CVD和PVD,真空过程使成本和能耗稍微高了一些。

目前,从实验室转化效率和理论转化效率来看,晶硅电池的转化效率提升空间有限,综合成本下行空间小,即使采用PERC技术提高晶硅电池转化效率,但综合成本反而更高,因此,五年后薄膜太阳能电池有望赶超晶硅太阳能电池。

现在并不能说薄膜电池就可以替代主流的晶体硅电池,在很长一段时间内,两者是共存状态。说薄膜是在夹缝里求生存也不过,毕竟晶体硅电池发展成熟,中国光伏产业通过提高晶体硅电池和组件质量、降低生产成本,对降低全世界光伏发电成本做出了巨大的贡献。薄膜在继续提高效率降低成本的同时,也在拓展更合适的市场,例如分布式系统,例如BIPV和BAPV、消费电子产品,新能源汽车充电等等。

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