《《薄膜电池的产业化前景》》.pptVIP

薄膜电池的产业化前景 浙江正泰太阳能科技有限公司 杨立友 内容提纲 大规模利用太阳能的重要性 目前瓶颈所在 薄膜太阳能电池的优势 几种领先薄膜电池的比较 非晶/微晶硅薄膜电池的特点 成本比较 关键技术挑战 产业化前景 大规模利用太阳能的重要性 能源危机 环境、全球气候恶化 世界上还有很多无电地区 目前年使用量 实际潜力 理论潜力 水电 9 50 147 生物能源 50 276 2000 太阳能 0.1 1575 3900000 风能 0.12 640 6000 单位：千兆兆焦耳。目前全球能源年总需求约为400千兆兆焦耳。 太阳能：唯一的兆兆瓦量级再生能源！ 2050年全球每年共需约800千兆兆焦耳再生能源才能稳定大气中CO2浓度，太阳能是地球上唯一能满足这种规模要求的再生能源 地球上几乎所有地方都能使用太阳能 约1%面积使用太阳能，即可满足发达国家的全部能源需求 近年世界光伏市场 大规模利用太阳能的瓶颈 – 成本 成本 目前约是常规电价的3-5倍 一旦接近电网等价点（Grid Parity），市场将呈爆发性增长 解决方法 技术进步 规模化生产 效率 效率越高，成本越低 效率越高，占地面积越小（占地对某些应用并非真正瓶颈） 效率接近10%是规模化发展的基本条件 电网等价点 - 大规模利用太阳能的真正起点！ 电价年增长率：6% 成本和市场规模的关系 太阳能发电成本在过去25年中已下降了10倍！ 第二代： 薄膜半导体 转换效率(%) 成本($/m2) 第一代： 单晶硅 多晶硅 丝带硅 薄膜太阳能电池 – 打破成本瓶颈 电池厚度（微米） 光吸收 薄膜电池 – 材料用量仅为百分之一！ 硅片在晶体硅电池组件成本中约占65%-90% 簿膜半导体材料只需晶体硅1%厚度即可几乎全部吸收太阳辐射能， 从而大量节省原料 晶体多结 单晶硅 CIGS 多晶硅 CdTe 非晶硅 太阳能电池的发展历程(实验室结果) 玻璃衬底 Substrate 激光分割 1 Laser Scribe 1 LS 3 Cell Effective Area 有效面积 LS 2 -— + 透明电极TCO 半导体薄膜 Semiconductor 背电极 Back contact 薄膜电池 – 生产成本低廉 半导体材料成本仅约 $0.2/Wp “玻璃到组件”可全自动流水线生产 - 电池的分割、串联可用激光切割形成 – 无需焊接 可采用柔性衬底材料 – 实现“卷至卷”连续生产 薄膜电池产业化 – 几种技术的比较 中 低 高 薄膜电池产业化 – 可能遇到的问题 薄膜太阳能电池发电成本有望最终达到6-9美分/KWh 使光伏发电为解决世界能源、环境问题作出实质性贡献 能否把握机遇，实现薄膜电池产业化是关键! 产业化尚需较 长时间 铟储量有限， 价格可能大幅 上涨 镉的毒性问题 某些市场较难 进入（如家用 系统） 碲产量较少，　价格可能上涨 效率较低 产业化尚需 时间 短期硅烷可能 短缺 铜铟镓硒 碲化镉 晶硅/微晶硅 非晶/微晶硅薄膜电池结构 非晶/微晶硅薄膜电池产业化前景 大面积组件的稳定效率可达10% 非晶/微晶多结技术使光致衰退降至约10% 弱光响应好 – 平均发电增加8% 高温系数仅为晶体硅电池的1/2 产业化发展仍需解决的问题 工艺和设备的更好结合 – 达到10%转换效率 提高微晶硅的沉积速率 降低设备成本 相关设备工业基础雄厚 大屏幕液晶电视（TFT-LCD）的高速发展为大规模生产设备奠定基础 大设备公司已积极进入太阳能行业 晶硅和非晶/微晶薄膜电池成本比较（3年） 成本 (USD$/Wp) 晶体硅 非晶/微晶硅 固定资产折旧 0.03 0.11 材料 1.57 0.68 直接人工 0.02 0.01 其他 0.18 0.17 总计 1.8 0.97 晶硅和非晶/微晶薄膜电池比较 数据来源-德意志银行 非晶/微晶硅产业化 – 关键技术挑战（1） 工艺和设备的更好结合 稳定转换效率： 9 - 10% 成品率：95% 设备良好率：90% 高材料利用率（如硅烷）、 高产能 （微晶沉积速率 5埃/秒） 半导体材料和电池器件技术 最大程度降低非晶硅材料的 光致衰减 微晶材料的大面积均匀性和 生长速率问题 隧道结的接触势垒和光吸收 问题 电池内电场的优化分布 非晶/微晶硅产业化 – 关键技术挑战（2） 透明导电膜技术 - 前后电极 氧化锌(ZnO)膜和p层间的接触势垒问题 大面积APCVD氧化锡(SnO2)膜的透射率、均匀性、和工艺稳定性问题 高绒面电极可能引起的漏电流问题 背电极可能引起的