銅銦鎵硒太陽能電池板

學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界普遍認為太陽能電池的發(fā)展已經(jīng)進入了第三代。第一代為單晶硅、多晶硅太陽能電池，第二代為硅基、非晶硅等太陽能薄膜電池，第三代太陽能電池就是多結(jié)太陽能電池。

銅銦鎵硒太陽能電池板的應(yīng)用

銅銦鎵硒薄膜太陽電池具有生產(chǎn)成本低、污染小、不衰退、弱光性能好等特點，光電轉(zhuǎn)換效率居各種薄膜太陽能電池之首，接近晶體硅太陽電池，而成本則是晶體硅電池的三分之一，被國際上稱為“下一時代非常有前途的新型薄膜太陽電池”。此外，該電池具有柔和、均勻的黑色外觀，是對外觀有較高要求場所的理想選擇，如大型建筑物的玻璃幕墻等，在現(xiàn)代化高層建筑等領(lǐng)域有很大市場。

銅銦鎵硒電站的建設(shè)已經(jīng)達到兆瓦級水平，據(jù)瑞士的SolarMax光伏并網(wǎng)逆變器公司提供的資料，2008年9月在西班牙建成了的3.24兆瓦銅銦鎵硒電站，并成功運行。這必將加快CIGS的商業(yè)應(yīng)用。

采用CIGS吸收層的光伏模組可以高效的將光能直接轉(zhuǎn)換為電能。在光伏技術(shù)領(lǐng)域具有重要的地位，目前小面積電池的研發(fā)效率世界紀(jì)錄達到21.7%，組件效率達到16.5%。基于目前小電池的研究進展，未來小組件的效率可達到21%，全面積組件有望達到18%的效率。低成本CIGS光伏模組可以使度電成本低于€0.05/kWh，并為降低CO2排放量做出重要貢獻。

產(chǎn)品和技術(shù)展望

CIGS模組產(chǎn)品和設(shè)計的多樣性為未來光伏能源的發(fā)展提供了多種可能。CIGS玻璃-玻璃產(chǎn)品可應(yīng)用于光伏電站、屋頂、建筑表面。目前，柔性輕質(zhì)CIGS模組的產(chǎn)品平均開口效率已超過16%，隨著此類產(chǎn)品達到更高的效率，將開啟新的規(guī)模化應(yīng)用和市場。

從長期發(fā)展來看，以CIGS作為底電池，與合適的寬帶隙吸收層材料結(jié)合，形成疊層電池，可使太陽能電池效率超過30%。由此可見，CIGS電池不僅是一種高競爭力的光伏技術(shù)，它還具有進一步開發(fā)利用的潛力。

CIGS模組的主要優(yōu)勢：高發(fā)電量和優(yōu)異的戶外性能

因CIGS模組具有較低溫度系數(shù)、良好的光譜響應(yīng)以及較好的弱光性能，使其具有較高的發(fā)電性量，因此在大多數(shù)的氣候條件下具有較低的度電成本（LCoE）。此外，薄膜組件設(shè)計基于集成的內(nèi)聯(lián)技術(shù)，可以從本質(zhì)上降低其對陰影的敏感性。低溫度系數(shù)、高的陰影遮擋容忍度、較好的弱光性能，也是BIPV應(yīng)用中的關(guān)鍵需求。

可持續(xù)發(fā)展：能耗低、能量償還時間短、材料消耗少

基于薄膜太陽能電池的本質(zhì)特性-較短的能量償還時間和最少的高純度材料的應(yīng)用-薄膜太陽能電池的發(fā)電成本可低于傳統(tǒng)能源方式。若計算碳足跡，薄膜太陽能電池具有顯著的優(yōu)勢，是一種真正的可持續(xù)發(fā)展能源。此外，在光伏組件達到壽命期后，其完整回收利用在技術(shù)上是完全可行的，未來可依據(jù)需求進行開發(fā)利用。基于以上原因，CIGS技術(shù)在光伏規(guī)模化應(yīng)用方面是一種最具可持續(xù)性的解決方案。

可信賴的產(chǎn)品可靠性

基于剛性玻璃襯底的雙玻銅銦鎵硒組件，電池單元的電學(xué)互聯(lián)由激光劃刻形成一體化集成的串聯(lián)結(jié)構(gòu)，較之傳統(tǒng)的串焊互聯(lián)

方式具有更卓越的可靠性。現(xiàn)今，大生產(chǎn)銅銦鎵硒組件的可靠性已被大量的加速老化實驗及長時間的實地測試數(shù)據(jù)證實，并具有獨立測試機構(gòu)的認證。

吉瓦級的規(guī)模化生產(chǎn)能力

當(dāng)前最大的銅銦鎵硒產(chǎn)能從百兆瓦到一吉瓦每年，存在于德國與日本。這些生產(chǎn)基地都以90%以上的產(chǎn)業(yè)價值鏈良率進行運營。目前全世界銅銦鎵硒的總產(chǎn)能達2GW/年。雖然銅銦鎵硒膜層的制備工藝在不同公司有所區(qū)別，但都表現(xiàn)出良好的產(chǎn)品性能。這表明銅銦鎵硒光伏組件制造業(yè)已達到第一階段的產(chǎn)業(yè)成熟度。即使使用了地殼稀缺元素銦，每年100GW的產(chǎn)能也不會對供應(yīng)鏈造成挑戰(zhàn)。這是由于技術(shù)的進步減少了銦的用量及銦元素的回收。技術(shù)研發(fā)的持續(xù)進展，在未來十年會發(fā)掘銅銦鎵硒成本下降的更大潛力。

生產(chǎn)成本

今天銅銦鎵硒光伏組件的生產(chǎn)成本幾乎與晶硅太陽能組件相當(dāng)，這還是在銅銦鎵硒的生產(chǎn)規(guī)模及累計產(chǎn)出比晶硅太陽能產(chǎn)業(yè)小數(shù)倍的情況下比較。從2008到2014年，銅銦鎵硒組件的全球出貨量為3GW。這表明銅銦鎵硒光伏產(chǎn)業(yè)處于產(chǎn)業(yè)認知曲線的起始端，如同平板顯示及玻璃鍍膜等相近似薄膜產(chǎn)業(yè)所經(jīng)歷的過程。大面積均勻鍍膜、加速的工藝流程與更強大的銅銦鎵硒鍍膜設(shè)備相結(jié)合使150MW產(chǎn)能的制造成本有潛力達到0.4美元每峰瓦。值得指出的是，銅銦鎵硒組件生產(chǎn)的設(shè)備投資包括從玻璃襯底輸入到成品組件輸出的完整的產(chǎn)業(yè)鏈。

基于銅銦鎵硒組件今天已達到的成績，我們可以看到未來成本下降的巨大潛力。關(guān)鍵在于將實驗室的小面積高光電轉(zhuǎn)換效率轉(zhuǎn)移應(yīng)用于大生產(chǎn)。下一階段成本持續(xù)下降的影響因素包括：組件效率的提升由14%到18%，規(guī)模效應(yīng)帶動的材料成本（BOM）下降，研發(fā)帶動的成本下降（超薄吸收層，利用較低純度的原材料），設(shè)備投資的下降，下一代設(shè)備帶動的生產(chǎn)能力的改善（產(chǎn)能，良率及設(shè)備稼動率），生產(chǎn)能耗的降低及優(yōu)化的基礎(chǔ)設(shè)施。綜合所有成本下降的因素，在吉瓦（GW）級規(guī)模，銅銦鎵硒生產(chǎn)成本會實現(xiàn)25%至40%的進一步下降。