薄膜光伏发展概述

Vol 136No 110

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N EW CH EMICAL MA TERIAL S 第36卷第10期2008年10月

薄膜光伏发展概述

钱伯章

(上海擎督信息科技有限公司金秋能源石化工作室,上海200127)

1　薄膜光伏发展趋势

根据预测,光伏电池到2015年将以每年超过55%的速度增长。其中,晶体硅的增速将超过50%,而薄膜电池将以每年

75%的速度增长。

薄膜太阳能模块使用很薄的硅涂层也可使用其他非硅的替代材料。薄膜制造涉及将极薄的光敏材料层沉积在玻璃、金属或塑料上。而现在大多数使用的常用材料为无定形硅,最新的技术使用非硅基材料,如碲化镉。

薄膜太阳能电池(见图1)制造时需用能量很少,可用各种工艺过程进行组装。

为住宅和其他应用提供了方便。

图1　薄膜太阳能电池

目前,薄膜光伏(PV )模块使用的材料如无定形硅(a 2Si )、碲化镉(Cd Te )、硒化铜铟镓(CIGS ),它们都已引起极大的关注,并以高速率增长。部分是由于硅的短缺和与结晶硅电池高的生产成本有关。薄膜技术有助于降低制造成本和有通用性好的优点,在前二三年内已与常规结晶硅技术展开竞争。然而,薄膜PV 模块的典型情况是效率比结晶硅模块低得多,其转　效率为7%～10%,而结晶硅平均为15%。

铜铟镓二硒化物(CIGS )薄膜太阳能电池系将半导体材料的极薄层涂复于低成本的背衬材料上,如玻璃、柔性金属薄片、耐高温的聚合物或不锈钢片材之上。CIGS 太阳能电池因其重量轻巧,对太空应用和便携式电子市场带来魅力。也适用于特定的建筑,如光伏屋顶板、窗户、板壁等等。

据领先的工业分析专家美国NanoMarkets 公司2007年

10月所作的分析和预测,薄膜太阳能光伏(TFPV )市场价值

到2015年将达近72亿美元,目前稍超过10亿美元。许多公司从薄膜太阳能光伏(TFPV )市场的增长可获取效益,它们有

First Solar 公司、富士电器公司、Nanosolar 公司、三洋公司和Uni 2Solar 公司等。每1家公司都在建设生产工厂,能力超过100MW 。各种低价的材料可用以替代结晶硅来制造光伏电

池。它们不仅是传统结晶硅电池较廉价的光伏电池替代品,而且比传统电池更薄和更有柔性,可以有更多的应用。例如,

TFPV 很易于在屋顶和墙壁上设置,甚至窗户上。其另一优

点是与许多常规的光伏采用结晶硅不同,薄膜光伏(TFPV )也

能在弱光条件下工作。报告指出,支撑薄膜光伏(TFPV )需求增长的是,大多数生产商都在快速扩增生产能力,包括First

Solar 公司、富士电器公司、Nanosolar 公司、三洋公司、Uni 2So 2lar 公司和G24i 公司等都在建设超过100MW 能力的工厂。

据NanoMarkets 公司2008年2月底发布的研究报告预测,薄膜和有机光伏(PV )材料使用量将达到2015年38亿美元。据该薄膜和有机光伏材料市场报告认为,薄膜和有机光伏材料市场正在成为传统电子化学品供应商和创新的材料公司发展机遇的源泉。报告也认为,材料领域的创新将对未来光伏(PV )的整体行业带来深刻影响。

研究报告的主要论点有:

(1)薄膜PV 不会长久只是电子材料的小用户。到2015

年,无定形硅PV 将采用超过9亿美元的硅烷气体和其他基于有机硅的材料。几年前,常规光伏领域结晶硅生产商赢得了这项大而新的业务发展机遇。现在薄膜PV 正在给电子化学品领先的供应商带来同样的发展机遇。

(2)铜铟镓硒化物(CIGS )将在薄膜PV 市场上起关键作

用。CIGS 不仅具有薄膜PV 的所有优点,而且转化效率几乎与常规PV 一样地高。CIGS 能否继续保持这一优势将取决于创新材料公司的研发进程。

(3)开发新材料是PV 工业发展的关键。在不久的将来,

薄膜材料将可为PV 提供全新的方案。有机硅油墨将会很快被应用,它可与有机PV 的制造优势组合在一起,而且会有高得多的转化效率。

NanoMarkets 公司还于2008年5月发表有关有机光伏市

场报告,涉及薄膜、有机和印刷光伏市场。其中,对有机材料或混合有机/无机染料敏化(DSC )的太阳能电池市场潜力进行了预测分析。认为,2008年是有机PV 产品加快推向商业化应用的第一年。有机PV 途径现正成为主流太阳能板和建筑集成光伏(BIPV )应用的低成本解决方案。

2　薄膜光伏公司及生产态势

截至2008年4月,领先的薄膜太阳能电池制造商有应用材料公司(Applied Materials )和Q 2Cells 公司等,行业新秀如

NexPower 公司和QS Solar 公司。2007年AMA T 太阳能集

团的净销售额翻了2倍以上。截至2008年3月统计,多个薄膜太阳能工厂新增设备达19亿美元。

一些领先的晶硅制造商均纷纷进入薄膜太阳能电池产业。夏普公司正在建设几座工厂,使能力增加到2010年

1GW 。Q 2Cells 公司是世界领先的太阳能电池供应商,已在5

第10期钱伯章:薄膜光伏发展与生产趋势

个薄膜太阳能电池项目中进行了投资。

近2年时间内,仅中国台湾地区就有8座薄膜太阳能电池新工厂投入建设,到2010年后,台湾地区的薄膜太阳能电池生产能力将会超过1GW/年。

截至2008年4月统计,已有超过80家公司涉足薄膜太阳能电池业务。(由于篇幅所限,瑞士、美国、德国、日本、中东地区的公司发展略)

在太阳能电池产量方面,美国落后于日本和欧洲,位居第3,约占全球市场份额的10%。新太阳能薄膜电池厂的建立将使美国的排名上升到第2,而且将成为国际一流、具有价格竞争力的太阳能电池生产厂之一。采用新技术生产的太阳能薄膜电池运用了复杂的高新科技,将太阳能电池“印”在塑料和金属箔上,使用一种铜合金涂层来吸收阳光并产生电能。其效率与传统的太阳能晶硅电池基本相当,而且制造成本仅为传统晶硅电池的1/5。

至2003年底,我国量产的薄膜电池生产线只有哈尔滨克罗拉电力公司从美国引进的一条1兆瓦生产线。该领域为数不多的几家企业,如深圳市创益科技发展有限公司、天津市津能电池科技有限公司等,近年来也一直处于大众的视线之外。

近期,中国加快建设一些薄膜光伏生产项目。如泉州市金太阳电子科技有限公司投资的硅基薄膜太阳能电池生产线于2008年初落户该园区。该项目生产的硅基薄膜太阳能电池光转化效率将达到7%,使用寿命长达20年,技术居世界领先水平。该项目的实施为我国跻身全球第3代高端薄膜电池市场跨出了关键一步。

投资江苏省的尚德电力公司已在上海漕泾高科技园区开始建设薄膜光伏材料制造厂和研发中心,生产厂第一阶段于2008年投产,2009年峰值生产量达50MW。工厂所用生产技术涉及将无定形和微晶硅薄膜沉积在玻璃基质上。

新奥集团与美国应用材料公司太阳能薄膜电池项目合作于2007年12月初签约。此项目落户廊坊经济技术开发区新奥集团,用于生产非晶硅薄膜太阳能电池,标志着我国在新能源领域又有了新突破。该项目由新奥集团引进美国应用材料公司全套自动化生产线,计划总投资140亿元,分三期建设,预计到2010年非晶硅薄膜太阳能电池年产量将达500MW,年销售额200亿元。

中国太阳能电力公司(CSP)于2008年5月23日宣布,携手日本UL VAC公司进入中国薄膜太阳能电池市场。日本UL VAC公司是领先的太阳能电池设备制造商,由UL VAC 公司供应的PV生产线采用第5代(G5)尺寸玻璃基质(1100x 1400mm)设计,可应用全规模的太阳能发电厂。这条生产线是中国此类生产线的第一条,可供应中国和世界市场。该装置初期生产的模块基于单接合式无定型硅(a2Si)技术,年产能力约为50MW。高效模块生产线能力预计将从50MW提高到2010年约64MW。该生产线组合采用等离子改进的化学蒸气沉积(PE2CVD)设备、莱塞划线器等。

NexPower技术公司旗下的联合微电子公司(UMC)经达2年的筹备后,于2008年7月底决定在中国台湾建设太阳能电池生产厂。该太阳能电池生产厂采用日本UL VAC公司大规模的薄膜生产线设备,包括等离子CVD设备、激光划线设备、溅射设备和密封设备等。

总投资6亿元的非晶硅太阳能薄膜电池项目于2008年7月在崇州市工业集中发展区开建。非晶硅太阳能薄膜电池项目的主要投资方是四川凯迈集团下属的四川光亮投资有限公司。该公司将在1年内建成第1条生产线,30个月内建成全部项目。项目建成后,公司年生产非晶硅太阳能薄膜电池的能力将达到30MW,为全国最大。

福建省莆田市太阳能薄膜电池生产项目环境影响报告书获国家环保部批复。由马来西亚云顶杉源集团投建的这个太阳能光电伏特工业项目,将在莆田市涵江区建设。项目总投资1215亿美元,四期项目全部投产后,年可产非晶硅薄膜电池200MW,将成为全国唯一、亚洲最大的第3代太阳能生产厂家。首期项目投资2179亿美元,定于2009年投产,年产160万m2光电伏特薄膜,95%产品出口欧美。

总部在美国纽约州的Solar ThinFilms公司于2008年6月3日宣布,与中国兴业控股有限公司(Singyes)签署谅解备忘录,将在华建设100MW薄膜模块生产厂。按照这项谅解备忘录,Solar ThinFilms公司将供应设备、枝术和工程以及设计支持。该公司也将在中国以外市场分销建筑用集成光伏(BIPV)产品。该公司预计最早将于2008年第4季度设置制造设备,初期生产和销售BIPV产品将于2009年开始。

一期工程投资25亿美元,年产能1000兆瓦(相当于100万千瓦)的南昌薄膜太阳能光伏产业园项目于2008年6月下旬落户南昌高新技术产业开发区。南昌光伏产业园由赛维B EST太阳能高科技股份有限公司及相关配套企业投资建设,产业园将致力与兴建光伏产业的研发和成产基地,引进世界先进的技术和设备,一期总投资25亿美元,预计规模为年产1000MW。入驻南昌光伏产业园的赛维B EST公司,由LD K 新能源公司投资,其主打产品可以建设大型光伏电站,也可与建筑物屋顶、走廊、玻璃幕墙相结合形成建筑一体化(BITV),在美化环境的同时利用太阳能发电。

江苏综艺股份有限公司与韩国周星工程有限公司合作的综艺太阳能光伏项目于2008年6月底在南通市签约。该项目总投资7000万美元,江苏综艺股份占股6617%,将建成1条5代26MW的薄膜太阳能电池生产线。双方目标是打造世界一流、国内领先的薄膜太阳能电池厂商。

收稿日期:2008207231

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