G安泰诠释非晶硅薄膜电池

　　太阳能光伏产业是近年成为了热门话题。近日，全球薄膜太阳能电池龙新秀德国ODERSUN公司CEO默赫塔里在北京国际材料周进行发表专题演讲，介绍了新型低成本的以铜铂为基材的铜铟硫薄膜太阳能电池技术CISCuT，引起与会人士的极大兴趣。

　　我国光伏产业“两头在外”

　　业内人士介绍，进入21世纪后，全球光伏组件的年平均增长率更是高达30%以上，2004年全球光伏电池的产量首次突破1000兆瓦。2004年全球光伏行业的销售收入高达70亿美元，到2010年将达到300亿美元。我国从1973年就开始太阳能电池的地面应用，1979年就开始生产单晶硅太阳电池。根据国家《可再生能源中长期发展规划》，到2010年，我国太阳能光伏发电装机总容量将达到400兆瓦，2020年达到2200兆瓦，这意味着每年光伏发电装机量都将超过过去多年的总和。

　　我国光伏产业目前的显著特点是“两头在外”：九成以上的原材料依赖进口，九成以上的产品出口。目前市场上主流光伏产品是晶体硅太阳能电池，也是应用最广泛的产品，其原材料是高纯度硅。每生产1兆瓦晶体硅电池需要17吨高纯度硅。但高纯度多晶硅在我国却十分短缺，绝大部分需要依赖进口。由于技术瓶颈，我国每年都只能将从石英石中提取的大量的工业硅，以1美元／公斤的价格出口到德国、美国和日本等国，而这些国家把工业硅加工成高纯度的晶体硅材料，以46-80美元／公斤的价格卖给我国的太阳能企业。解决高纯度硅的问题迫在眉睫。

　　围绕降低硅光伏电池的成本，业界进行了很多创新，但这些创新都未能如愿地实行大规模产业化。比如若把硅太阳电池硅片的厚度从目前的240-280微米降至150微米的极限，生产成本仅下降5-8%，而要达到150微米的厚度在实验室里面可能还需要2-3年的时间。根据国外经验，而出于规模效应，太阳能电池的生产规模每扩大一倍，成本大约下降20%，但成本下降是有限度的。产业化程度发展到今天，多晶硅电池市场售价约为3.50美元/wp，成本为2.90美元/Wp。晶体硅太阳能电池的发电成本虽然不断下降，但对中国而言还是相当高昂。据测算，目前我国光伏发电上网电价在4-5元／度。如果广泛推广，需要政府大量补贴。

　　非晶硅电池有望取得突破

　　与硅电池相比，G安泰与ODERSUN的合作项目———新型薄膜太阳能电池，采用连续电沉积工艺和非真空硫化技术，在铜箔上形成CuInS2薄膜，然后通过特殊的封装工艺组装成各种尺寸和形状的柔性薄膜太阳电池组件，在成本、技术、适用性等方面有一定的优势。这项技术以铜铂为基材，即铜铟硫(CuInS2)技术，简称CIS。CIS薄膜电池抗紫外辐射、轻便、灵活、柔性，其使用寿命和抗辐射性能力均超过当今多晶及非晶薄膜太阳能电池研究的最高纪录，目前已有很多科研机构和G安泰开展了CIS薄膜太阳电池的研发工作。但目前制备CIS薄膜电池的方法多为真空镀方法，这要求使用价格昂贵的真空设备。ODERSUN则开发了采用连续电沉积工艺和非真空硫化技术CIScuT，在铜箔上形成CIS薄膜太阳电池，然后通过特殊的封装工艺组装成各种尺寸和形状的柔软薄膜太阳电池组件。

　　单晶硅和非晶硅太阳能电池的生产成本高，采用真空设备和工艺的CIS薄膜电池的成本又比非真空工艺的成本高，而非晶硅电池有转换效率逐渐衰减的缺点。以铜为基材加上真空设备，使得CIS技术在成本上处于劣势。而非晶硅的薄膜电池又有一个致命缺陷即转换率逐渐衰减。相比之下，G安泰与ODERSUN合作生产的CuInS2薄膜电池成本低，同时克服了效率衰减的弱点。CuInS2薄膜电池的投资成本是目前最低的，5兆瓦年厂产量的设备投资不足1亿人民币。随着生产规模的扩大，其成本还可能进一步降低，其预期最终成本将低于0.7美元/Wp。

　　由于G安泰以金属材料研制为专长，现在合作双方正在研制以特殊金属带材为基材的薄膜太阳能电池产品。该材料具有强度高、耐磨性和耐腐蚀性好的特性，由于它们优异的电磁电学性特能且厚度极薄，只有几十微米，所以非常适合用作电磁电磁元器件的基本基体材料，不仅高效节能，还能大大缩减电磁电磁元器件的体积。通常，从光电转换效率看，薄膜太阳能电池不如晶硅片太阳能电池，多晶硅太阳能电池不如单晶硅太阳能电池。但薄膜太阳能电池其材料成本的低廉，以及不衰减的特性，弥补了这一不足。

　　在适用性方面，CuInS2薄膜电池轻便柔软易携，不易碎裂，可以设计成任意尺寸和功率。该类产品的，目标市场范围很广，适用于消费品市场、边远山区独立电站、小型户用屋顶组件、大型商用屋顶轻质组件、太阳能电站组件、建筑一体化光伏系统解决方案、建筑材料一体化应用、超大规模太阳能应用项目解决方案等各个方面。在消费品市场方面，特别适合流动性的客户使用。比如，为户外活动的客户的手机、MP3等电子产品充电；为西部地区的游牧半游牧牧民提供电力，方便他们卷起来就走；为野外机动团队的活动营房、通讯设施提供电源。在建筑物上的应用，包括可以把它作成百叶窗，或作为建筑物外墙的装饰材料，或者用在小型户用屋顶和大型商用屋顶上。另外，也可以把它镶嵌在玻璃中，在独立和并网电站中使用。

　　据悉，自从去年2004年8月G安泰与ODERSUN签署合作研发新型薄膜太阳能电池协议以来，该项目进展顺利，去年底已经完成中试，位于德国的4兆瓦的生产线将在年底前建成。该条生产线运作的成功与否，直接关系到项目产业化的进程。ODERSUN公司CEO表示，选择与G安泰进行合作，一是在项目初期G安泰就实施了很有远见的投入，双方已经建立很好的合作伙伴关系，二是ODERSUN希望在中国的合作伙伴有很好的互补技术合作基础，共同开发新的电池技术和适用于中国市场的产品，安泰科技正是这样的伙伴。

　　据了解，双方已经明确在中国境内建设合资企业的意向，正在洽谈筹建合资企业的细节事宜，具体时间和内容尚未确定。不过，双方都希望“越快越好”。■