第一情报 ---材料工业

多样化发展的太阳能电池材料

供稿人:ISTIS  供稿时间:2006-10-23   关键字:太阳能电池  材料  

太阳能是人类取之不尽、用之不竭的可再生能源,也是清洁、不产生任何环境污染的能源。在太阳能有效利用当中,太阳能发电利用是近年来发展最快,也是最具活力的研究领域。1990年以来,太阳能电池的平均年增长率高达16%,目前每年的贸易额超过10亿美元。太阳能电池材料可分为硅(多晶硅占50%以上,单晶硅占30%)、化合物半导体、有机半导体等,其光电转换效率因材质不同而有差异(见表1);其中以GaAs转换效率最高,不过成本昂贵,而非晶硅(薄膜型)虽然转换效率相对较差,但较低价,获得市场的重视。

表1 太阳电池种类及材料的转换效率比较

种类
半导体材料
Cell转换效率
Module转换效率
结晶硅
单晶硅(晶圆型)
15-24%
10-14%
多晶硅
(晶圆型、薄膜型)
10-17%
9-12%
非晶硅
a-Si(薄膜型)
8-13%
6-9%
化合物半导体
二元素
GaAs(晶圆型)
18-30%
 
CdTe(薄膜型)
10-12%
 
三元素
CuInSe2(薄膜型)
10-12%
 
有机半导体
1%以下
 

资料来源:上海科学技术情报研究所整理。

以太阳电池材料与技术分类而言,2002年全球太阳能电池(Cell/Module)产量以多晶硅类型占54.4%最多,其次为单晶硅型约30.1%;其中,多晶硅太阳能电池生产以日本最大,全球市场占有率66.2%;而单晶硅平板太阳能电池则以美国为最大产地,全球市场占有率41.9%(见表2、3)。

表2 2002年世界太阳电池(Cell/Module)生产技术分布 (单位:MW)
技术类型
美国
日本
欧洲
其它地区
全球总计
占有率,%
单晶平板
63.0
22.56
51.55
13.3
150.41
29.36
多晶硅
20.6
184.5
42.5
31.3
278.9
54.44
非晶硅
7.3
9.01
8.7
3.0
28.01
5.5
Ribbon(硅材)
6.9
 
10
 
16.9
3.3
CdTe
0.6
1.5
 
 
2.1
0.4
Microcrystal Si/Single Si
 
3.5
 
0.2
3.7
0.7
Si on低成本基材
1.7
 
 
 
1.7
0.3
A-Si on Cz Slice
 
30.0
 
 
30.0
5.9
合计
100.6
251.07
112.75
47.8
512.22
100

资料来源:PV News,上海科学技术情报研究所整理。

表3 世界太阳能电池材料市场规模 (单位:百万美元)

类别
2000
2001
2002
2003
2005
晶硅类
1086
1340
1650
1924
2395
非晶硅
179
210
250
290
320
化合物半导体
7
8
8
9
10
合计
1272
1558
1908
2223
2725
增长率
28%
22%
22%
17%
 

资料来源:Fuji Chimera/PIDA,上海科学技术情报研究所整理。

未来太阳能电池材料的发展方向,是结晶类、薄膜类、还是其他,日本现有主导厂商和新进厂商之间意见不一,大体上可以归纳为以下4种意见,从中也可以洞悉未来太阳能电池的发展方向:(1)以夏普、京瓷为代表的厂商认为在现有的已经成熟的结晶类产品的基础上,技术可以继续改进;(2)以三洋电机和钟渊化学工业为代表的厂商倾向于开发新型的采用薄膜工艺生产的非晶硅太阳能电池以及在此基础上的层叠“混合型”太阳能电池;(3)以本田为代表的厂商倾向于开发使用铜、铟、钾、硒等化合物(CIGS)的新型薄膜非硅类太阳能电池;(4)以东芝和日立万胜为代表的厂商独辟蹊径开发使用色素提高转换效率的色素增感型太阳能电池。

 


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