銅銦鎵硒薄膜太陽能電池技術分解

銅銦鎵硒太陽能電池板

學術界和產業界普遍認為太陽能電池的發展已經進入了第三代。第一代為單晶硅、多晶硅太陽能電池，第二代為硅基、非晶硅等太陽能薄膜電池，第三代太陽能電池就是多結太陽能電池。

銅銦鎵硒太陽能電池板的使用

銅銦鎵硒薄膜太陽電池具有加工成本低、污染小、不衰退、弱光性能好等特點，光電轉換效率居各種薄膜太陽能電池之首，接近晶體硅太陽電池，而成本則是晶體硅電池的三分之一，被國際上稱為“下一時代非常有前途的新型薄膜太陽電池”。此外，該電池具有柔和、平均的黑色外觀，是對外觀有較高要求場所的理想選擇，如大型建筑物的玻璃幕墻等，在現代化高層建筑等范疇有很大市場。

銅銦鎵硒電站的建設已經達到兆瓦級水平，據瑞士的SolarMax光伏并網逆變器公司提供的資料，2008年9月在西班牙建成了的3.24兆瓦銅銦鎵硒電站，并成功運行。這必將加快CIGS的商業使用。

采用CIGS吸收層的光伏模組可以高效的將光能筆直轉換為電能。在光伏技術范疇具有緊要的地位，目前小面積電池的研發效率世界紀錄達到21.7%，組件效率達到16.5%。基于目前小電池的研究進展，將來小組件的效率可達到21%，全面積組件有望達到18%的效率。低成本CIGS光伏模組可以使度電成本低于€0.05/kWh，并為降低CO2排放量做出緊要貢獻。

產品和技術展望

CIGS模組產品和設計的多樣性為將來光伏能源的發展提供了多種可能。CIGS玻璃-玻璃產品可使用于光伏電站、屋頂、建筑表面。目前，柔性輕質CIGS模組的產品均勻開口效率已超過16%，隨著此類產品達到更高的效率，將開啟新的規模化使用和市場。

從長期發展來看，以CIGS作為底電池，與適宜的寬帶隙吸收層材料結合，形成疊層電池，可使太陽能電池效率超過30%。由此可見，CIGS電池不僅是一種高競爭力的光伏技術，它還具有進一步開發利用的潛力。

CIGS模組的主要優點：高發電量和優異的戶外性能

因CIGS模組具有較低溫度系數、良好的光譜應和以及較好的弱光性能，使其具有較高的發電性量，因此在大多數的氣候條件下具有較低的度電成本（LCoE）。此外，薄膜組件設計基于集成的內聯技術，可以從本質上降低其對陰影的敏感性。低溫度系數、高的陰影遮擋容忍度、較好的弱光性能，也是BIpV使用中的關鍵需求。

可繼續發展：能耗低、能量償還時間短、材料消耗少

基于薄膜太陽能電池的本質特性-較短的能量償還時間和最少的高純度材料的使用-薄膜太陽能電池的發電成本可低于傳統能源方式。若計算碳足跡，薄膜太陽能電池具有顯著的優點，是一種真正的可繼續發展能源。此外，在光伏組件達到壽命期后，其完整回收利用在技術上是完全可行的，將來可根據需求進行開發利用。基于以上原由，CIGS技術在光伏規模化使用方面是一種最具可繼續性的處理方案。

可信賴的產品可靠性

基于剛性玻璃襯底的雙玻銅銦鎵硒組件，電池單元的電學互聯由激光劃刻形成一體化集成的串聯結構，較之傳統的串焊互聯

方式具有更卓越的可靠性。現今，大加工銅銦鎵硒組件的可靠性已被大量的加速老化試驗及長時間的實地探測數據證實，并具有獨立探測機構的認證。

吉瓦級的規模化加工能力

當前最大的銅銦鎵硒產能從百兆瓦到一吉瓦每年，存在于德國與日本。這些加工基地都以90%以上的產業價值鏈良率進行運營。目前全世界銅銦鎵硒的總產能達2GW/年。雖然銅銦鎵硒膜層的制備工藝在不同公司有所區別，但都表現出良好的產品性能。這聲明銅銦鎵硒光伏組件制造業已達到第一階段的產業成熟度。即使使用了地殼稀缺元素銦，每年100GW的產能也不會對供應鏈造成挑戰。這是由于技術的進步減少了銦的用量及銦元素的回收。技術研發的繼續進展，在將來十年會發掘銅銦鎵硒成本下降的更大潛力。

加工成本

今天銅銦鎵硒光伏組件的加工成本幾乎與晶硅太陽能組件相當，這還是在銅銦鎵硒的加工規模及累計產出比晶硅太陽能產業小數倍的情況下比較。從2008到2014年，銅銦鎵硒組件的全球出貨量為3GW。這聲明銅銦鎵硒光伏產業處于產業認知曲線的起始端，如同平板顯示及玻璃鍍膜等相似似薄膜產業所經歷的過程。大面積平均鍍膜、加速的工藝流程與更強大的銅銦鎵硒鍍膜設備相結合使150MW產能的制造成本有潛力達到0.4美元每峰瓦。值得指出的是，銅銦鎵硒組件加工的設備投資包括從玻璃襯底輸入到成品組件輸出的完整的產業鏈。

基于銅銦鎵硒組件今天已達到的成就，我們可以看到將來成本下降的巨大潛力。關鍵在于將試驗室的小面積高光電轉換效率轉移使用于大加工。下一階段成本繼續下降的影響因素包括：組件效率的提升由14%到18%，規模效應帶動的材料成本（BOM）下降，研發帶動的成本下降（超薄吸收層，利用較低純度的原材料），設備投資的下降，下一代設備帶動的加工能力的改善（產能，良率及設備稼動率），加工能耗的降低及優化的基礎設施。綜合所有成本下降的因素，在吉瓦（GW）級規模，銅銦鎵硒加工成本會實現25%至40%的進一步下降。

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