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南開大學孫云教授提醒:晶硅組件的環(huán)境污染問題不可忽視

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2014-06-28  來源:北極星  瀏覽次數(shù):330


記者:國內(nèi)CIGS生產(chǎn)廠家目前的電池產(chǎn)品包含Cd這一成分嗎?

孫云:目前,國內(nèi)CIGS生產(chǎn)廠家如漢能、孚日等生產(chǎn)的產(chǎn)品應該是含有Cd的,在國內(nèi)尚未見到無Cd產(chǎn)品的報道。因為含Cd的CIGS產(chǎn)品轉(zhuǎn)換效率相對較高,比無Cd的轉(zhuǎn)換效率大致要高1~2個百分點。另外,CIGS電池組件中所含的Cd元素微乎其微,沒有人們想像的那么嚴重。特別是廠家若能夠?qū)⑵茡p和失效的太陽電池組件負責回收集中處理,人們就更沒有必要對此擔心了,當然能夠向社會提供無Cd電池更好。

記者:與晶硅電池(組件)相比,CIGS薄膜電池的優(yōu)點主要有哪些?哪些優(yōu)點更適合市場化應用?

孫云:從電池本身來說,優(yōu)點還是比較多的,第一,成本低;第二,制造過程能耗低;第三,轉(zhuǎn)換效率高;第四,弱光響應好,輸出功率高于晶硅電池;第五,可制成高比功率的柔性電池,具有更廣泛的應用空間。

我們說的低成本是從科學角度來講,目前成本高是由于該電池產(chǎn)業(yè)化技術還處于孵化期。該產(chǎn)品是在廉價的玻璃、不銹鋼箔或高分子聚酰亞胺襯底上沉積太陽電池各層薄膜,幾層薄膜加在一起大約3~4微米,貴重原材料消耗極少。晶硅電池片則需要200微米,只有如此厚度,才能夠?qū)⑻柟饣疚崭蓛?。否則,將會有一部分光未被吸收而透過,影響其光電效率。將硅錠切成片,鋸縫下來的硅粉不可再回收,因為這里含有很多金屬成分很難再生提純。因此每一片都要從硅錠上切下300微米,相當于有1/3硅原料被損耗。

晶硅電池從硅原料到商品化的電池組件,是由社會化的產(chǎn)業(yè)鏈完成,可實施專業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn),目前產(chǎn)品銷售價格已經(jīng)降到極致,產(chǎn)品利潤被產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的企業(yè)所分攤。而CIGS電池整個產(chǎn)業(yè)鏈在一個車間內(nèi)完成,玻璃和基本原材料進入車間經(jīng)過加工,出去的是電池組件直接提供給光伏電站,各個工藝環(huán)節(jié)可在車間內(nèi)調(diào)節(jié),減少了物流成本,而且組件成本可控,利潤空間會更大。

能耗低表現(xiàn)在CIGS電池組件的生產(chǎn)過程,過高的溫度會使玻璃承受不了。對于高分子聚合物襯底上制備輕質(zhì)柔性CIGS電池組件,只能在450℃溫度以下短時間內(nèi)完成。而晶硅電池從硅原料到組件,其能耗遠高于薄膜電池。

多晶硅電池轉(zhuǎn)換效率的實驗室世界紀錄很長時間保持在20.5%,CIGS電池轉(zhuǎn)換效率的世界紀錄,最近兩年連續(xù)被多家企業(yè)或研究機構(gòu)刷新,目前已達到21%(由德國Solibro-漢能創(chuàng)造)。產(chǎn)線生產(chǎn)的CIGS玻璃電池組件平均效率已達到13%~14%,而光伏市場主流產(chǎn)品多晶硅電池組件平均效率為15%~16%,單晶硅電池組件平均效率為16%~17%,從CIGS的發(fā)展態(tài)勢來看,產(chǎn)線組件平均效率超過晶硅電池將是指日可待。

由于CIGS薄膜的光吸收系數(shù)是目前所有光伏材料中最高的,其太陽電池的光譜響應也非常寬,在1000nm波長處仍有很高的量子效率。有試驗結(jié)果表明,同一地點、相同功率的光伏電站,年發(fā)電量高于晶硅電池10%。以相同功率價格安裝的電站,同樣功率的電站帶來的收益額外增加10%,而且穩(wěn)定不衰退,表明其光電性能及商業(yè)價值十分突出。

我覺得,市場化應用方面,CIGS電池一方面具有低成本、高轉(zhuǎn)換效率、抗輻射能力強、穩(wěn)定不衰退等特質(zhì),應用在分布式電站具有很好地市場競爭力潛質(zhì);由于其外觀色調(diào)柔和高雅,而且弱光響應好,也非常適合于高端建筑物的BIPV玻璃幕墻;另一方面,不銹鋼箔或聚酰亞胺襯底的柔性電池,不僅保留了玻璃襯底電池的優(yōu)良性能,而且重量輕、可卷曲折疊、不怕摔碰,更適合于便攜式移動電站;按要求剪裁制作成大小不同組件,應用更為靈活??设偳对趲づ裎蓓斏?,也可折疊起來隨身攜帶,隨時就地打開為筆記本電腦、打印機及移動式通訊設備供電;還可鑲嵌在服裝上,在陽光下為隨身攜帶的電子設備充電。聚酰亞胺襯底CIGS電池,其功率重量比可達到1500W/Kg(未封裝),是目前所有太陽電池無法比擬的。除了與不銹鋼箔CIGS電池有一樣的應用之外,還具有優(yōu)異的空間性能,是某些航天飛行器的首選。因此,柔性CIGS電池無論是軍用還是民用都具有廣闊的前景和巨大的市場需求。

 

 
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