为什么说碲化镉薄膜电池将是下一个太阳能电池的热门选择?

20世纪80年代,多晶硅太阳能电池的生产技术逐渐成熟,开始成为主流。单晶硅和多晶硅区别在于,当熔融的单质硅凝固时,硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核,如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒,则形成单晶硅;如果这些晶核长成晶面取向不同的晶粒,则形成多晶硅。硅系太阳能电池的主要应用场景为集中式光伏电站,目前技术最为成熟,但光电转化效率已经接近上限,提效降本空间较为有限,边际成本大幅升高。

(3)第二代太阳能电池

第二代太阳能电池主要以各种薄膜为基底制造出的电池,薄膜技术所需材料较之硅系太阳能电池要少得多,因此容易实现大规模生产。目前主要的薄膜电池种类有碲化镉CdTe、砷化镓GaAs、铜铟镓硒CIGS等化合物,相比于传统硅系太阳能电池,薄膜太阳能电池具有更低的制造成本和更高的转换效率,并且也易于大规模生产。

(4)第三代太阳能电池

第三代太阳能电池必须具有以下条件:薄膜化,转换效率高,原料丰富。钙钛矿太阳能电池是第三代太阳能电池中最具前景的一种,使用钙钛矿材料作为半导体,可以达到较高的效率。目前仍处于实验室及中试阶段,稳定性有待突破,未来随着科学技术的进步,有望实现商业化量产。

2.碲化镉薄膜太阳能电池发展现状

目前的薄膜太阳能电池市场中,碲化镉CdTe薄膜太阳能电池产量最高,商业化技术也最为成熟。由碲化镉薄膜电池片组成的发电玻璃具有柔、薄、轻、透的质地,可应用于幕墙、阳光房、停车棚、公交亭等工商业建筑场景,还可用于光伏伞、太空舱、汽车玻璃、光伏背包等工业领域,在建筑、光伏、工业等多个市场有着不可估量的发展前景。

碲化镉薄膜电池的基本结构由五个部分组成,包括玻璃衬底(入射太阳光)、起到透光和导电作用的TCO层(前部接触层)、n型窗口层(形成异质结)、p型吸收层(CdTe)、背接触层和背电极(降低CdTe与金属电极接触势垒并连接外电路)。

随着光伏建筑一体化市场逐步扩大,薄膜太阳能电池领域也在试图寻找新的市场空间,力求与晶硅路线实现差异化竞争。2022年,我国碲化镉薄膜太阳能电池产量约为80MW,预计到2029年国内碲化镉薄膜太阳能电池产量将达到3250MW。

从价格方面来看,自从2020年以来,我国碲化镉薄膜太阳能电池市场价格持续降低,由2020年的1.84元/瓦下降至2021年的1.8元/瓦左右,到2022年,碲化镉薄膜太阳能电池市场均价进一步下降至1.78元/瓦左右,整体上来看价格下降幅度逐渐加大。

3.碲化镉薄膜太阳能电池的发展趋势

碲化镉薄膜太阳能电池具有重量轻、弱光性能好、温度系数低、转换效率高、耐用性能好、易实现规模化生产等优点。在未来,碲化镉薄膜电池的发展趋势主要体现在以下几个方面:

(1)提升转换效率:碲化镉薄膜电池光电转换效率在理想状态下可达32%,目前国内实验室最高转换效率约为20%左右,碲化镉CdTe薄膜组件量产最高转换效率最高位17.3%。未来,通过进一步优化材料和工艺技术,提高转换效率将是碲化镉薄膜太阳能电池发展的重要方向。

(2)降低生产成本:随着技术的不断进步,碲化镉薄膜太阳能电池的生产成本正在逐渐降低。其中,核心工艺设备的国产化和规模化生产是降低成本的关键。其次,碲化镉薄膜太阳能电池理论上吸收层厚度在几个微米左右,原材料消耗极少,因而碲化镉电池制造成本较低。

(3)政策引导鼓励:在政策方面,国家、各级政府都制定了相关的法规、标准、补贴、税收等政策措施,以促进薄膜太阳能电池的技术创新、产业升级和市场拓展。

(4)拓展应用领域:碲化镉薄膜太阳能电池产品不仅可用于地面电站、屋顶分面式电站等常规电站,其定制化、特制化产品还可在BIPV领域、新能源汽车玻璃、新型农业大棚以及“光伏+”场景中得到广泛应用,每一个场景中都蕴含着巨大的市场潜力。

4.关于企业

中茂绿能科技是一家专注于薄膜太阳能电池芯片研发、生产与制造为主的新能源高科技企业,重点发展碲化镉CdTe薄膜光伏相关产品。中茂绿能科技碲化镉薄膜组件量产转换效率已达到17%的国内领先水平。未来两年,中茂绿能科技将投资20.16亿元在西咸新区秦汉新城规划建设150MW薄膜光伏组件生产线,以技术孵化与技术革新为着力点,以新技术新工艺填补我国西部碲化镉CdTe太阳能电池技术开发应用的空白。

5.结论

展望太阳能电池的未来,薄膜化、低成本、高转换效率、原材料丰富是新一代理想的太阳能电池。随着科技的不断进步,我们有理由相信碲化镉薄膜太阳能电池,会在未来可再生能源领域中扮演越来越重要的角色,为人类带来更多的绿色能源与美好生活。返回搜狐,查看更多