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薄膜太阳能电池的喜与忧

2009-09-27 08:46:15 《科学新闻》杂志   作者: 闫岩  

中国是世界上最大的太阳能电池制造基地。但令中国太阳能电池企业感到尴尬的是,中国政府将建设世界最大规模太阳能发电厂的橄榄枝抛给了一家美国企业。

  美国当地时间9月8日,中国政府与美国第一太阳能公司(First Solar)签署备忘录,双方计划在内蒙古鄂尔多斯建造200万千瓦的太阳能发电厂。

这将是世界上最大的太阳能发电厂,可供300万户居民用电。

  就在两周以前,中国政府还郑重表态,多晶硅和太阳能电池行业存在重复建设现象。在这个当口,中国政府为何还与第一太阳能公司高调启动鄂尔多斯的太阳能发电厂项目?

  原因之一或许在于:第一太阳能公司主攻的并非多晶硅太阳能电池。实际上,这家公司是薄膜太阳能电池技术的领导者。

  这笔超级大订单也预示着薄膜太阳能电池今后有望在中国乃至全球得到更多的应用。

  多晶硅过剩

  与第一太阳能公司不同的是,中国企业生产的基本上都是多晶硅太阳能电池,其主要原料为多晶硅。

  与薄膜太阳能电池相比,多晶硅太阳能电池的光电转换效率更高。薄膜太阳能电池一般不超过10%,而多晶硅太阳能电池大多在14%以上。

  但薄膜太阳能电池最大的优势在于,可以不使用价格不菲的硅,所需材料少于多晶硅太阳能电池,能耗也明显低于多晶硅太阳能电池。

  当然,薄膜太阳能的技术难度也较高,被认为是多晶硅太阳能电池之后的下一代太阳能电池技术。

  前几年,由于多晶硅材料供不应求,国际市场上多晶硅的价格一度高达每吨数百美元。在这种背景下,中国多个地方上马了多晶硅生产线。结果造成产能过剩,再加上金融危机的影响,多晶硅的价格随之大幅跌落。

  在8月26日召开的国务院常务会议上,风电和多晶硅等新兴产业被认为“出现重复建设倾向”。

  同日,工业和信息化部总工程师朱宏任在该部召开的一个发布会上也表示:“太阳能、风能等新兴产业重复建设、无序上马的问题不容忽视。”

  与此同时,多晶硅生产过程对能源的大量消耗,以及四氯化硅等有毒副产品对环境的污染,也遭到了不少批评。

  由于中国的多晶硅太阳能电池产品大多出口到发达国家,有人形象地称之为“消费在外,污染在内”。

  在多晶硅太阳能电池受到当头棒喝之际,太阳能电池家族中另一位成员——薄膜太阳能电池的走向颇为引人注目。

  薄膜兴起

  过去几年中,薄膜太阳能电池的产量处于高速增长之中。

  根据市场调查公司DisplaySearch在8月11日发布的太阳能电池产能趋势报告,2009年薄膜太阳能电池产能约为358万千瓦。

  这家公司的报告还显示,2005年薄膜太阳能电池在全部太阳能电池产能中约占5%,到2009年预计会超过20%。

  中国电力投资集团西安太阳能电力有限公司一位技术人员对《科学新闻》解释:“顾名思义,薄膜电池就是将一层薄膜制备成太阳能电池,由于其用硅量极少,故更容易降低成本。”

  这位技术人员还说:“薄膜太阳能电池既是一种高效能源产品,也更容易与建筑完美结合。在国际市场硅原材料持续紧张的背景下,薄膜太阳电池已成为国际光伏市场发展的新趋势和新热点。”

  目前,薄膜太阳能电池主要包括硅基薄膜太阳能电池、碲化镉薄膜太阳能电池、铜铟镓硒薄膜太阳能电池等。其中以第一太阳能公司为代表的碲化镉薄膜太阳能电池技术最为常见。

  在薄膜太阳能电池市场上,领先者是美国、日本等国的企业。不过一些中国太阳能电池生产企业在薄膜太阳能电池这一新兴领域也不甘落后。

  9月9日,位于河北保定的上市公司天威保变发布公告称,该公司控股子公司天威薄膜将投资30多亿元,建设年产15万千瓦非晶硅薄膜太阳能电池的二期项目。

  两个多月前,天威薄膜年产4.65万千瓦的非晶硅薄膜太阳能电池生产线已经投产,其初始光电转换效率在8%左右。

  除了天威,百世德太阳能、无锡尚德等企业也已经或即将投产薄膜太阳能电池生产线。不过,这些企业的薄膜太阳能电池生产技术大多从国外进口。

  薄膜太阳能电池的前景广阔,但并不等于没有风险。

  中国电子材料行业协会的李清岩告诉《科学新闻》,由于技术和成本等因素,未来一段时间内,多晶硅仍将持续成为太阳能电池产业的主体。

  “目前,薄膜太阳能电池在中国太阳能电池产业中的比重仅占10%左右。未来10年到20年,薄膜太阳能电池也不会占据太阳能电池的主导位置,因为其技术不够成熟。”他说:“有的薄膜太阳能电池,效率相对晶硅太阳能电池差很多,有一些效率较好的成本又过高。”

  三氟化氮之忧

  薄膜太阳能电池产业要想在未来的竞争中击败多晶硅太阳能电池,还必须直面一个环境难题:薄膜太阳能电池生产过程中释放的三氟化氮,被认为是一种温室气体。

  2008年,美国加州大学尔湾分校地球系统科学系的迈克尔·普拉瑟(Michael Prather)及其同事在《地球地理学研究学报》上发布研究论文称,三氟化氮的温室效应是二氧化碳的17000倍。在半导体、液晶面板和薄膜太阳能电池生产过程中,都可能释放三氟化氮。

  普拉瑟告诉《科学新闻》,三氟化氮显著的温室效应在大气中能够存在550年以上,对红外线的吸收能力也很强。

  美国加州大学斯克里普斯海洋研究所雷·魏斯(Ray Weiss)及其研究团队还发现,三氟化氮在大气中的浓度由1978年的0.02/万亿上升到了2008年的0.454/万亿。

  魏斯称,虽然目前在人类活动所产生的温室效应中,二氧化碳占到了60%,三氟化氮只占0.04%,但三氟化氮所占的比例可能会呈指数级增长。

  他告诉《科学新闻》:“我们的监测结果表明,大气中三氟化氮的排放量要比预期的高4到5倍。”

  目前,《京都议定书》只涉及到6种气体:二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、氢氟碳化物、全氟化碳和六氟化硫。普拉瑟和魏斯建议,将三氟化氮也列入需要减排的温室气体之列。

  魏斯说:“我们应该对三氟化氮的减排制订相应的激励机制。”

  中国气象局大气成分观测服务中心刘煜则表示,三氟化氮所产生的温室效应的确强于二氧化碳,但目前全球大气中三氟化氮的含量并不高。

  魏斯也指出,目前三氟化氮的排放量仅占0.04%,它不会成为最糟糕的温室气体。而且,大多数清洁技术的使用,无论是薄膜太阳能电池还是风力发电机,其生产过程都会伴随温室气体的产生,只要它们的使用寿命足以弥补温室气体的排放,那么这些新技术还是有益的。

  他举例说:“薄膜太阳能电池板的使用寿命多为数十年,而它们仅仅需要一两年的时间就可以弥补生产过程中释放的温室气体。”

  普拉瑟则表示,半导体、液晶面板和薄膜太阳能电池板还可以考虑替代方案,减少其生产过程中温室气体的排放,尤其重要的是,“必须进行公平的评估”。
 




责任编辑: 中国能源网

标签: 太阳能电池 薄膜

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