南開大學孫云：薄膜太陽電池的發(fā)展及挑戰(zhàn)

作為下一代光伏發(fā)電技術，薄膜光伏產業(yè)越來越為行業(yè)人士所重視。在前日舉辦的OFweek 2018（第九屆）中國太陽能光伏高峰論壇上，南開大學的孫云教授展開了主題為《薄膜太陽電池發(fā)展及挑戰(zhàn)》的高水平演講。他在演講中將硅基薄膜、碲化鎘、銅銦鎵硒三種薄膜太陽電池與晶硅電池進行了比較。

南開大學教授孫云

其中硅基薄膜由于轉換效率太低已經被淘汰；碲化鎘薄膜電池實驗室效率紀錄達到22.1%，產線組件效率達到15%-17%，效率高而且不衰退，但是缺點是需要使用重金屬材料；銅銦鎵硒（CIGS）薄膜太陽能電池實驗室效率紀錄達到22.9%，產線組件平均效率達到14%-16%，優(yōu)點是效率高且不衰退，缺點是對設備工藝要求較高。

CIGS太陽能電池超強的發(fā)電能力

孫云教授認為，CIGS太陽能電池具備更好的發(fā)展前景。在澳大利亞沙漠太陽能研究中心DKASC測試 中，CIGS電池年發(fā)電量高于晶硅電池10% 。同樣的情況出現在了云南石林建設的一座電站上，該電站容量1MW，采用CIGS電池組件，經測算，與之前在園區(qū)建設的晶硅組件相比，其發(fā)電量高出10%。

為什么CIGS薄膜電池能夠多發(fā)電呢？孫云教授分析認為，首先CIGS比晶體硅及CdTe電池有更寬的光譜響應；其次CIGS弱光下有更高的發(fā)電效率；另外在高溫、遮陰環(huán)境下，CIGS具備更穩(wěn)定的發(fā)電性能。

薄膜太陽電池的挑戰(zhàn)

為突破晶硅壟斷的光伏市場，孫云教授認為薄膜電池需要將產品趨向于多元化，削弱晶硅產品同質化。不同光伏電池產品具有不同的性能優(yōu)勢，各有其市場與消費群體定位，其性價比往往沒有可比性，產品多元化是降低同質產品惡性競爭有效戰(zhàn)略。

在應用多樣性方面，薄膜電池可以偏向于分布式電站、BIPV、光伏建材構件等領域。而且在CIGS電池在光伏建筑一體化已經得到了廣泛的應用，有很多成功案例。另外，薄膜電池因其柔性可彎曲的特點，還可以廣泛應用在背包、幕墻、弧形屋頂、車頂等各類場景中。如此一來，薄膜產品可削弱晶硅產品的同質化，未來發(fā)展可期。

而在電站發(fā)電的主流市場，孫云教授預測認為，一旦薄膜電池進入組件市場，占據10%即可達到10GW以上。而想要進入組件發(fā)電市場，CIGS電池產線國產化及成熟穩(wěn)定是關鍵。

在演講中，孫云教授假設CIGS電站與多晶硅電站均以10MW為單位，CIGS組件效率為15%，多晶硅組件效率為16%，兩者售價相同，兩電站在同一地點，CIGS電站年發(fā)電量高于晶硅電站8%，CIGS組件25年衰退5%，晶硅組件衰退20%。

以此條件將CIGS電站與多晶硅電站進行了收益比對，發(fā)現CIGS項目內部收益率遠高于晶硅，項目投資回收期縮短一年；而且CIGS電站年發(fā)電量高于晶硅電站8%及較低的衰減率，其影響要遠遠高于初期投資成本的變化。

但是以上結論能夠實現的關鍵在于15%的量產效率、年發(fā)電量高8%、與晶硅等同的價格三點。孫云教授表示，CIGS量產平均效率15%已經可以達到；電池穩(wěn)定不衰退，電站年發(fā)電量高于晶硅電池8%也已經被證實；關鍵在于設備與工藝的穩(wěn)定成熟，并達到大規(guī)模生產，使得CIGS組件價格與多晶硅等同這一條件需要努力實現。

孫云教授最后表示，對CIGS高效薄膜太陽電池關鍵核心技術與裝備實施國產化攻關，提高關鍵環(huán)節(jié)的創(chuàng)新能力，形成薄膜太陽電池技術創(chuàng)新體系，解決關鍵核心技術與高端裝備對外依存度高、高端裝備制造業(yè)和生產性服務業(yè)發(fā)展滯后等問題，全面提升大面積薄膜半導體材料核心裝備的創(chuàng)新能力，不僅可提升我國新能源產業(yè)的國際競爭力，同時對我國新型薄膜材料和器件的科技發(fā)展、工業(yè)化升級轉型具有重大戰(zhàn)略意義。