第一情报 ---能源与环境

碲化镉薄膜太阳能电池产业发展现状(三)

供稿人:董瑞青  供稿时间:2013-6-28   关键字:碲化镉  薄膜太阳能电池  差距    
三、我国碲化镉薄膜太阳能电池产业及应用的基本情况
(一)研究历程
我国碲化镉(CdTe)薄膜电池的研究工作开始于上世纪80年代初。早期内蒙古大学、新疆大学、云南师范大学等采用蒸发技术、溅射等方法研究和制备碲化镉薄膜电池,研究主要集中在材料性能的研究,制备出的小面积电池效率达到6%左右。上世纪90年代后期,四川大学开始了碲化镉薄膜太阳能电池的研究,在“九五”期间,四川大学承担了科技部资助的科技攻关计划,采用近距离升华沉积技术研究制备CdTe薄膜电池,并取得很好的成绩,小面积电池效率突破13.38%。“十五”期间,CdTe薄膜电池研究被列入国家高技术研究发展计划“863”重点项目,“十一五”期间计划建立一条0.2MW的中试线,四川大学逐渐成为国内CdTe太阳能电池的主要研究单位。随着太阳能产业的发展,特别是近几年国外CdTe电池的发展,包括上海技术物理研究所在内的中科院一些研究单位也加入其中,在中科院“太阳能行动计划”的支持下,开展高性能CdTe电池以及产业化关键技术的研究,上海太阳能电池研究与发展中心等在普通商用玻璃上制备的1cm2面积CdTe电池效率在10%以上,0.07cm2面积接近14%;中科院电工所2微米(μm)厚的CdTe电池效率达到12.78%。
 
(二)发展差距
尽管国内研究取得了一些进展,但和美国等发达国家相比还有较大的差距。
 
一是从产业化看,目前以美国First Solar等为代表的企业形成了上GW(1GW=1000MW)的生产规模,而国内碲化镉薄膜电池组件生产还处于起步阶段。国内仅有龙焱能源科技(杭州)有限公司生产出平均转换效率达到11.39%的碲化镉薄膜电池组件产品ASP系列,并建成了一条年产30MWCdTe薄膜电池组件的生产线。但不可否认的是,龙焱能源科技的ASP系列产品刚刚上市,产量和产品种类非常少,销售情况仍处于起步,离产业化还有很长的距离。其他企事业单位,如四川大学在2008年和尚德公司合作承担2MW中试线技术开发,但目前还没有成功的报道。2009年底,四川阿波罗太阳能公司宣称5MW中试线运行,但直到现在还没有产品出现。
 
二是从研究投入看,与美国相比,我国政府对碲化镉薄膜电池的研究经费支持力度还比较小。上世纪90年代中期,美国政府开始专项投入CdTe太阳能电池的研究。美国能源部先后发布“薄膜合作组织计划”和“高性能光伏计划”,制定了中(2006)、长期(2015)薄膜太阳能电池发展规划。其中,CdTe电池是研究的一部分,由美国可再生能源实验室(NREL)牵头,组织大学、研究所和企业参与,每三年为一个研发周期,完成一定的目标,研发投入每年约为几百万美元。虽然我国对CdTe电池研发支持的时间与美国基本一致,但经费支持规模却明显偏小。如,从1990年以后,国内对CdTe太阳能电池研究投入陆续增加,国家自然基金在基础研究方面给予一定的支持,经费仅为几万元到几十万元,参与的单位各自提出独立的研究课题。2000年开始的“十五”期间,科技部“863”、“973”计划对太阳能电池研究进行专门的支持,组织多家单位进行技术攻关,CdTe电池的研究作为其中的一部分落在四川大学,支持力度为几百万元。2008年科技部“863”计划又一次对太阳能电池研究进行支持,支持与企业联合进行2MW中试产业化的研究,CdTe太阳电池也是其中的一个课题,由四川大学和尚德公司合作承担,支持力度达到1600万元,企业匹配6400万元。虽然,我国对CdTe太阳能电池的经费支持力度逐渐增大,从支持技术研究逐渐到支持产业化的研究。但国内目前的研发投入没有形成团队合作研发的局面,还是集中在一个点上,缺乏广泛的技术基础,只依靠一个单位或一个企业,成功的风险很大,往往只有投入没有产出。因此,国内的CdTe技术研发需要一个由研发单位和企业组成的团队联合攻关。
 
(三)产业基础
虽然我国碲化镉薄膜电池技术研发及产业化发展仍处于起步阶段,但是已经具备一定的产业基础。
 
首先,碲化镉薄膜电池的原材料国内完全能够提供,从矿石开采到高纯材料提纯,我国都有相当的基础。目前,大多数的Cd(镉)和Te(碲)原材料都是铅锌铜矿开采的副产品,我国镉矿资源约占世界镉矿资源总量的23%,居世界第一位,碲的储量在世界上处于第三位。四川阿波罗太阳能公司新建有高纯Cd、Te以及合成高纯CdTe的原材料生产线,每年可以向外提供几十吨的高纯材料;东方电气集团下的峨嵋半导体厂去年扩建了高纯车间,具有年产十几吨的生产能力,正在等待国内CdTe电池产业的发展。
 
其次,国内相关研究单位和企业已经介入碲化镉薄膜电池技术中。四川大学一直在进行CdTe电池技术及产业化的研究;中科院的太阳能行动计划把开发产业化的CdTe电池技术作为重点,组织了多家研究所进行联合攻关;四川大学、中科院上海技术物理研究所都在进行中试规模产业化的研究;杭州龙焱能源科技已建成一条年产30MWCdTe薄膜电池组件的生产线,并生产出平均转换效率达到11.39%的CdTe电池组件产品。这些研究机构和企业构成了我国CdTe薄膜太阳能电池产业化发展不可缺少的载体。因此,无论从太阳能电池技术发展趋势还是从国家能源发展战略考虑,目前,我国需要重视CdTe薄膜太阳能电池技术产业化的发展,从国家能源技术储备角度来抓好产业化布局。
 
参考资料:
[1] 张琨.CdTe电池发展没有捷径——访上海太阳能电池研究与发展中心副主任王善力[J].高科技与产业化,2012,(9):42-47.
[2] 吴选之.碲化镉薄膜太阳电池的产业化[J].太阳能,2012,(19):9-14.

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