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铜铟镓硒引起中国神华、中建材等“大玩家”纷纷投资

2018-01-29 10:20:33 作者:admin 来源: 网友评论 0

据最新消息,近两年来,在光伏细分技术路线——铜铟镓硒(CIGS)上,突然引来了如中国神华集团、中建材这般有实力的“大玩家”纷纷投资,意欲搅动中国光伏产业格局。

据最新消息,近两年来,在光伏细分技术路线——铜铟镓硒(CIGS)上,突然引来了如中国神华集团、中建材这般有实力的“大玩家”纷纷投资,意欲搅动中国光伏产业格局。

铜铟镓硒(CIGS)引起中国神华、中建材等“大玩家”纷纷投资

尤其是在2017年底至2018年初,铜铟镓硒的布局新消息纷至沓来。2017年12月份,中国建材集团旗下凯盛集团宣布其位于安徽蚌埠的300MW的铜铟镓硒薄膜组件产线正式投产;同煤集团、大同市经济发展投资有限公司和汉能集团也宣布其共同投资的第一条50MW产线开始投产;紧随其后,2018年1月份,神华集团、上海电气、德国光伏设备制造商Manz AG共同出资建设的重庆神华薄膜太阳能项目宣布正式开工,据称该项目设计年产能为306MW。

那么什么是铜铟镓硒?

铜铟镓硒(CIGS)引起中国神华、中建材等“大玩家”纷纷投资

业界认为,太阳能电池的发展已经进入了第三代,铜铟镓硒薄膜太阳电池具有成本低、污染小、不衰退、弱光性能好等显著特点,光电转换效率居各种薄膜太阳电池之首,接近于晶体硅太阳电池,而成本只占其三分之一,被认为是下一代新型薄膜太阳电池,因而成为近几年研究开发的热点,无论是在地面阳光发电还是在空间微小卫星动力电源的应用上具有广阔的市场前景。

第一代为单晶硅太阳能电池,第二代为多晶硅、非晶硅等太阳能电池。下图为三代太阳能电池。

铜铟镓硒(CIGS)引起中国神华、中建材等“大玩家”纷纷投资

下图为薄膜电池市场分类。薄膜太阳能电池主要包括硅基薄膜电池、碲化镉(CdTe)薄膜电池、砷化镓(GaAs)薄膜电池、铜铟镓硒(CIGS)薄膜电池以及染料敏华(DSSC)太阳能电池五大类。其中,硅基薄膜电池又分为非晶硅、微晶硅、多晶硅薄膜电池三种。硅基薄膜电池、碲化镉(CdTe)薄膜电池、砷化镓(GaAs)薄膜电池、铜铟镓硒(CIGS)薄膜电池属于第二代太阳能电池。

铜铟镓硒(CIGS)引起中国神华、中建材等“大玩家”纷纷投资

下表为几种薄膜太阳能电池的性能比较。

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由此可知,CIGS薄膜太阳能电池转换效率最高、生产、应用最方便,光吸收能力强、 发电稳定性强,当之无愧成为当前有应用潜力的高效太阳能电池,具体优点如下:

  • 节省原料成本。CIGS是一种直接带隙半导体,其可见光吸收系数高达105cm-1数量级,相较于硅薄膜需要200μm以上的厚度,CIGS只需要2-3μm的厚度即可。

  • 光吸收能力强。CIGS薄膜太阳能电池是由其母体铜铟硒(CISe)发展而来,通过调节Ga的含量,可以使CIGS的禁带宽度在1.04-1.67 eV内连续调整,以得到所需要的吸收层材料。

  • 转换效率高。

  • 稳定性好,使用寿命长。

  • 弱光效应好。

CIGS薄膜太阳能电池优势明显,但是也存在发展的三大阻碍因素,分别是制程复杂,投资成本高;关键原料的供应不足;缓冲层CdS具有潜在的毒性。况且,薄膜电池行业正处于发展初期,市场份额远低于晶体硅电池。在我国光伏产业中,更多的资本、产能目前仍然集中于多晶硅、单晶硅路线。

铜铟镓硒(CIGS)引起中国神华、中建材等“大玩家”纷纷投资

产能及其发展

资料显示,2015年全球薄膜太阳能电池的产能约为9.3GW,产量约为4.4GW。2015年硅基薄膜电池的产能占比为38%,铜铟镓硒薄膜电池的产能占比为27%,碲化镉薄膜电池的产能占比为35%。

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而早在1953年,Hahn等人首次合成了CuInSe2 (CIS)材料,这是CIGS的早期雏形。而后,越来越多的国外研究团队投入大量精力。相反地,在国内,我国在CIGS领域的研究开始较晚,20世纪80年代中期,国内的南开大学,清华大学等单位才开始开展CIGS薄膜材料和太阳能电池研究。下图所示为CIGS在国外的发展。

铜铟镓硒(CIGS)引起中国神华、中建材等“大玩家”纷纷投资

需进一步解决的问题

时至今日,CIGS太阳能电池研究大热,行业资本纷纷进入。在该技术发展过程当中,需要进一步解决的问题主要有:

  • 提高光电转换效率。为了提高CIGS电池效率,需要优化CIGS吸收层的能带结构,以提高电池开路电压并提高电荷的收集效率。

  • 降低电池成本。In是CIGS电池的组成成分,其储量远低于硅,而在透明导电玻璃行业中需大量使用In。 因此,CIGS太阳能电池的产业化发展必须正确评估In储量这一问题。

  • 无毒无污染工艺开发。CdS层是太阳能电池的n型层,与作为p型层的CIGS吸收层形成p-n结,是CIGS太阳能电池的核心部分。目前,CIGS薄膜太阳能电池工艺中一般用化学水浴法(CBD)制备CdS薄膜材料,所制备的电池性能稳定、效率最高。 但是,Cd离子属于重金属,会污染环境。CdS层的替代材料目前效率最高的是ZnS。


关键词:神华中国玩家

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