薄膜電池產(chǎn)業(yè)化遭遇哪些“攔路虎”？

:導語：太陽能電池行業(yè)作為技術密集型行業(yè)，對研發(fā)能力和技術水平要求相當高，高轉(zhuǎn)化率已經(jīng)成為研究機構(gòu)和電池生產(chǎn)廠商關注的重點。

太陽能電池行業(yè)作為技術密集型行業(yè)，對研發(fā)能力和技術水平要求相當高，高轉(zhuǎn)化率已經(jīng)成為研究機構(gòu)和電池生產(chǎn)廠商關注的重點。目前，硅材料電池的轉(zhuǎn)化效率和技術水平相對穩(wěn)定，嚴峻的成本和價格競爭壓力，使越來越多的企業(yè)和研究機構(gòu)將研究重點轉(zhuǎn)向銅銦鎵硒、碲化鎘、鈣鈦礦、砷化鎵等薄膜太陽能電池。但是，薄膜太陽能電池距離規(guī)?；a(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化發(fā)展仍存在一段距離。

產(chǎn)業(yè)化前景看好

近年來，我國光伏發(fā)電行業(yè)發(fā)展迅猛，以太陽能電池為代表的細分領域受到越來越多的關注，目前硅材料太陽能電池占據(jù)了光伏組件約90%的市場份額。在光伏行業(yè)仍以晶硅電池為主流的背景下，薄膜太陽能電池憑借其自身獨特優(yōu)勢，實現(xiàn)快速發(fā)展。

在國家能源集團神華光伏科技研發(fā)公司總裁張波看來，薄膜技術被認為是新一代太陽能電池技術，相對于晶硅電池，薄膜太陽能電池在原材料和制備過程能耗低、污染低，并且原材料的利用率非常高。

漢能移動電源控股集團集團戰(zhàn)略管理中心光伏行業(yè)高級研究員趙振越也表示，與晶硅電池相比，薄膜太陽能電池具有材料消耗少、制備能耗低、成本下降空間大等優(yōu)勢。同時，薄膜太陽能電池性能穩(wěn)定、抗輻射能力強，光電轉(zhuǎn)化效率已經(jīng)接近目前市場上主流多晶硅太陽能電池。

在光電轉(zhuǎn)化效率方面，與單晶硅25%、多晶硅20%的轉(zhuǎn)化率相比，碲化鎘、鈣鈦礦薄膜太陽能電池分別達到17%和21%。此外，最新消息顯示，7月，我國商用大尺寸柔性銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽能組件(采光面積1.08平方米)，采光面積光電轉(zhuǎn)換效率達到17.44%。

同時，在產(chǎn)業(yè)化和應用方面，薄膜太陽能電池步伐也在加快。日前，同煤大昶移動能源有限公司研發(fā)的具有可透光、可調(diào)整色彩、可彎曲、可粘貼安裝、溫度系數(shù)低等特點的薄膜太陽能電池，現(xiàn)已實現(xiàn)批量生產(chǎn)，與建筑物、消費電子、汽車、無人機等多領域?qū)崿F(xiàn)跨界融合。

關于薄膜太陽能電池產(chǎn)業(yè)化的另一好消息是，7月初，在采用銅銦鎵硒柔性太陽能組件的上海臨港松江科技城的“拉斐爾云廊”項目上，由臨港弘博投資建設的柔性光伏建筑一體化項目，完成了首期T1、T2、T3、T4塔樓網(wǎng)架部分柔性薄膜組件鋪設，并順利通過現(xiàn)場驗收。

趙振越表示，相較于晶硅電池，薄膜太陽能電池具有輕薄柔等特點，具有廣泛的市場應用，可應用于薄膜發(fā)電建筑一體化、工商業(yè)屋頂、互用發(fā)電等領域，也可以在消費電子、可穿戴、移動電源等領域?qū)崿F(xiàn)跨界融合應用。

“攔路虎不容忽視”

薄膜太陽能電池技術雖然具有諸多優(yōu)勢，但在向量產(chǎn)化推進的過程中，仍面臨著技術、資金、人才等發(fā)展瓶頸。

首先是，我國在薄膜電池技術方面的自主創(chuàng)新仍顯不足，在研發(fā)上還有很長一段路要走。“目前，國內(nèi)已經(jīng)有多家企業(yè)在推進薄膜太陽能電池技術發(fā)展，但都沒有完全意義上實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)?！睆埐ㄕJ為，主要是我國薄膜太陽能電池技術自主創(chuàng)新能力較弱。其中非常關鍵的因素在于核心裝備缺乏和核心工藝技術不足。“核心工藝技術的提升需要資金的持續(xù)投入，然而資金實力相對較差的企業(yè)，短時間見不到成效后便會放棄。同時，本土化的研發(fā)人才稀缺。”

張波表示：“國內(nèi)薄膜太陽能電池的研究成果不少，但大多停留在實驗室和論文里。而從實驗室到真正量產(chǎn)產(chǎn)品，不僅僅需要技術工藝的穩(wěn)定性，還需要幾十億甚至上百億元資金的投入。”趙振越也認為，薄膜太陽能發(fā)電從開發(fā)、研發(fā)到實現(xiàn)規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化需要大量的資金支撐。“就目前而言，資金的投入相對不足。”

同時，大面積制備也是當前薄膜太陽能電池發(fā)展的一大制約因素。國家可再生能源產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟理事長張平表示，目前研發(fā)大面積高效率組件面臨很多技術挑戰(zhàn)，如目前鈣鈦礦太陽能電池面積多為1平方厘米及以下。同時，大面積制備后如何保證其可靠性仍舊是一個難題。

此外，核心生產(chǎn)設備仍依賴于國外。張平認為，目前，國內(nèi)企業(yè)主要通過引進收購國外的生產(chǎn)線，核心裝備國產(chǎn)化較低。

值得一提的是，薄膜太陽能電池大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的前提是提高光電轉(zhuǎn)換效率。在趙振越看來，與國外在薄膜太陽能電池轉(zhuǎn)換效率上實現(xiàn)23.35%相比，我國薄膜太陽能電池在電池轉(zhuǎn)化率上還存在不小差距。

強化技術創(chuàng)新是出路

業(yè)內(nèi)專家認為，薄膜太陽能電池雖然具有良好的發(fā)展前景，但離規(guī)模化應用還有一段距離。因此，應進一步加大技術研發(fā)和資金投入，推動薄膜太陽能電池實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

為盡早實現(xiàn)薄膜太陽能電池規(guī)?；慨a(chǎn)和商業(yè)化應用，張平認為，需要進一步推動技術創(chuàng)新，突破核心技術，不斷提升電池轉(zhuǎn)換效率、組件穩(wěn)定性和可靠性研究以及優(yōu)化生產(chǎn)工藝。今年3月中旬，科技部高技術研究發(fā)展中心發(fā)布了可再生能源與氫能技術擬立項的2018年度項目清單，其中包括鈣鈦礦太陽能電池、柔性銅銦鎵硒薄膜太陽能電池等研究課題。

趙振越認為，提升薄膜太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率，主要要從兩個方面入手：一方面是開發(fā)新材料，如摻氮材料、量子點結(jié)構(gòu)等；另一方面是優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)設計，主要包括贗形層結(jié)構(gòu)、機械疊加結(jié)結(jié)構(gòu)。

同時，要加強院企合作，加速科研成果從實驗室走向產(chǎn)業(yè)化。張平認為，大面積制備一直是薄膜太陽能電池產(chǎn)業(yè)化的一大瓶頸，由于研發(fā)投入大，僅靠科研院所難以實施。應鼓勵企業(yè)參與進來、共同推進，加速科研成果從實驗室走向生產(chǎn)車間，推出適應市場需求的產(chǎn)品。

原標題:薄膜電池產(chǎn)業(yè)化遭遇哪些“攔路虎”？