新型薄膜太陽(yáng)能電池發(fā)展迅速
近年來(lái)，我國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，太陽(yáng)能作為一種可再生資源受到越來(lái)越多的關(guān)注。雖然硅太陽(yáng)能電池占據了光伏組件約90%的市場(chǎng)份額，但鈣鈦礦、碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池發(fā)展迅速，且轉換效率不斷提升，相對硅太陽(yáng)能電池成本又低，發(fā)展前景廣闊。
與會(huì )專(zhuān)家認為，在光電轉化效率方面，與單晶硅25%、多晶硅20%的轉化率相比，碲化鎘、鈣鈦礦薄膜太陽(yáng)能電池分別達到17%和21%，差距在逐步縮小。另外，薄膜太陽(yáng)能電池在成本、厚度方面優(yōu)勢明顯，鈣鈦礦薄膜太陽(yáng)能電池的成本較晶硅材料低25%左右；碲化鎘、鈣鈦礦薄膜太陽(yáng)能電池厚度分別為3至5微米和0.6微米，而晶硅材料至少為100微米。
其中，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池被視為最有希望取代傳統石化能源的新能源電池之一，因制備方法簡(jiǎn)單、材料易于獲取、能耗低等優(yōu)勢，成為國內外太陽(yáng)能電池研究的熱門(mén)領(lǐng)域。陜西師范大學(xué)教授劉生忠說(shuō)：“僅8年時(shí)間，鈣鈦礦薄膜太陽(yáng)能電池的轉化效率就從4%提高到21%，發(fā)展速度很快。”
四川大學(xué)教授武莉莉說(shuō)，除了成本低，薄膜太陽(yáng)能電池與晶硅材料太陽(yáng)能電池相比最大的優(yōu)勢在于薄，除了一般的用途外，可做成可穿戴或者軍用的柔性太陽(yáng)能電池。
在應用方面，碲化鎘、鈣鈦礦薄膜太陽(yáng)能電池也作出了探索。2016年，全國首個(gè)碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)化項目已落地浙江嘉興，四川大學(xué)自建了一條中試線(xiàn)。而鈣鈦礦薄膜太陽(yáng)能電池目前還處于實(shí)驗階段，中山大學(xué)副研究員鄭世昭結合鈣鈦礦薄膜太陽(yáng)能電池研發(fā)可折疊的柔性太陽(yáng)能電池，已經(jīng)取得突破，預計3到5年內投產(chǎn)。
產(chǎn)業(yè)化遭遇發(fā)展瓶頸
雖然國內關(guān)于碲化鎘、鈣鈦礦薄膜太陽(yáng)能電池的研究成果不少，但大多停留在實(shí)驗室和論文里，產(chǎn)業(yè)化應用還不夠。專(zhuān)家學(xué)者認為，目前我國在碲化鎘、鈣鈦礦薄膜太陽(yáng)能領(lǐng)域還存在諸多短板。
碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀的發(fā)展，技術(shù)相對成熟，目前90%的市場(chǎng)由美國薄膜電池制造商FirstSolar壟斷，而鈣鈦礦太陽(yáng)能電池還停留在實(shí)驗室里，還需在基礎研究方面不斷尋求突破。
武莉莉說(shuō)，我國碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池轉化率與國外還有不小差距，這凸顯了我國基礎研究方面的短板，如果不重視基礎研究，想要提高轉化率會(huì )非常困難，提高產(chǎn)業(yè)競爭力更無(wú)從談起。
穩定性對于薄膜太陽(yáng)能電池而言至關(guān)重要，這也是鈣鈦礦薄膜太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)化的一大制約因素。“太陽(yáng)能電池的使用壽命一般在20年左右，而鈣鈦礦薄膜太陽(yáng)能電池的穩定性從幾個(gè)小時(shí)提高到現在的5個(gè)多月，還遠遠不能滿(mǎn)足現實(shí)需求。”中國工程物理研究院化工材料研究所博士鄭霄家說(shuō)。
此外，大面積制備也是當前薄膜太陽(yáng)能電池發(fā)展的一大制約因素。從基礎研究到量產(chǎn)、從實(shí)驗室到中試線(xiàn)是一個(gè)復雜的過(guò)程，目前研發(fā)的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池面積多為一平方厘米及以下，研發(fā)大面積高效率組件面臨很多技術(shù)挑戰，也是其走出實(shí)驗室邁向規?；a(chǎn)的主要障礙。鄭世昭說(shuō)，實(shí)驗室里的產(chǎn)品雖然有突破但面積非常小，而大面積制備后如何保證可靠性依舊是一個(gè)難題。
應開(kāi)發(fā)柔性太陽(yáng)能電池
與會(huì )專(zhuān)家認為，鈣鈦礦、碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池具有良好的發(fā)展前景，應進(jìn)一步加大在基礎研究方面的投入，走差異化發(fā)展路子，把重點(diǎn)放在柔性太陽(yáng)能電池，并加強院企合作，加速試驗成果走出實(shí)驗室。
一是加大基礎研究投入。武莉莉、劉生忠等人認為，我國鈣鈦礦、碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池研究已取得不小進(jìn)步，但在各自領(lǐng)域仍存在瓶頸。在注重發(fā)展速度的同時(shí)，各個(gè)研發(fā)機構需重視基礎研究，并在加大基礎研究投入的同時(shí)注重人才隊伍建設，為后續研發(fā)取得突破積蓄力量、儲備人才。
二是瞄準柔性太陽(yáng)能電池持續發(fā)力。鄭世昭認為，短時(shí)間內晶硅材料的市場(chǎng)主導地位難以撼動(dòng)，鈣鈦礦、碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池應充分發(fā)揮自身輕薄的優(yōu)勢，瞄準柔性太陽(yáng)能電池加強研發(fā)。
三是加強院企合作，加速科研成果產(chǎn)業(yè)化。業(yè)內人士認為，大面積制備一直是薄膜太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)化的一大瓶頸，由于研發(fā)投入大，僅靠科研院所難以實(shí)施。國家相關(guān)部門(mén)應鼓勵企業(yè)參與進(jìn)來(lái)、共同推進(jìn)，加速科研成果從實(shí)驗室走向生產(chǎn)車(chē)間，推出適應市場(chǎng)需求的產(chǎn)品。
