南开大学孙云：薄膜太阳电池的发展及挑战

作为下一代光伏发电技术，薄膜光伏产业越来越为行业人士所重视。在前日举办的OFweek 2018（第九届）中国太阳能光伏高峰论坛上，南开大学的孙云教授展开了主题为《薄膜太阳电池发展及挑战》的高水平演讲。他在演讲中将硅基薄膜、碲化镉、铜铟镓硒三种薄膜太阳电池与晶硅电池进行了比较。

南开大学教授孙云

其中硅基薄膜由于转换效率太低已经被淘汰；碲化镉薄膜电池实验室效率纪录达到22.1%，产线组件效率达到15%-17%，效率高而且不衰退，但是缺点是需要使用重金属材料；铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳能电池实验室效率纪录达到22.9%，产线组件平均效率达到14%-16%，优点是效率高且不衰退，缺点是对设备工艺要求较高。

CIGS太阳能电池超强的发电能力

孙云教授认为，CIGS太阳能电池具备更好的发展前景。在澳大利亚沙漠太阳能研究中心DKASC测试 中，CIGS电池年发电量高于晶硅电池10% 。同样的情况出现在了云南石林建设的一座电站上，该电站容量1MW，采用CIGS电池组件，经测算，与之前在园区建设的晶硅组件相比，其发电量高出10%。

为什么CIGS薄膜电池能够多发电呢？孙云教授分析认为，首先CIGS比晶体硅及CdTe电池有更宽的光谱响应；其次CIGS弱光下有更高的发电效率；另外在高温、遮阴环境下，CIGS具备更稳定的发电性能。

薄膜太阳电池的挑战

为突破晶硅垄断的光伏市场，孙云教授认为薄膜电池需要将产品趋向于多元化，削弱晶硅产品同质化。不同光伏电池产品具有不同的性能优势，各有其市场与消费群体定位，其性价比往往没有可比性，产品多元化是降低同质产品恶性竞争有效战略。

在应用多样性方面，薄膜电池可以偏向于分布式电站、BIPV、光伏建材构件等领域。而且在CIGS电池在光伏建筑一体化已经得到了广泛的应用，有很多成功案例。另外，薄膜电池因其柔性可弯曲的特点，还可以广泛应用在背包、幕墙、弧形屋顶、车顶等各类场景中。如此一来，薄膜产品可削弱晶硅产品的同质化，未来发展可期。

而在电站发电的主流市场，孙云教授预测认为，一旦薄膜电池进入组件市场，占据10%即可达到10GW以上。而想要进入组件发电市场，CIGS电池产线国产化及成熟稳定是关键。

在演讲中，孙云教授假设：CIGS电站与多晶硅电站均以10MW为单位，CIGS组件效率为15%，多晶硅组件效率为16%，两者售价相同，两电站在同一地点，CIGS电站年发电量高于晶硅电站8%，CIGS组件25年衰退5%，晶硅组件衰退20%。

以此条件将CIGS电站与多晶硅电站进行了收益比对，发现CIGS项目内部收益率远高于晶硅，项目投资回收期缩短一年；而且CIGS电站年发电量高于晶硅电站8%及较低的衰减率，其影响要远远高于初期投资成本的变化。

但是以上结论能够实现的关键在于15%的量产效率、年发电量高8%、与晶硅等同的价格三点。孙云教授表示，CIGS量产平均效率15%已经可以达到；电池稳定不衰退，电站年发电量高于晶硅电池8%也已经被证实；关键在于设备与工艺的稳定成熟，并达到大规模生产，使得CIGS组件价格与多晶硅等同这一条件需要努力实现。

孙云教授最后表示，对CIGS高效薄膜太阳电池关键核心技术与装备实施国产化攻关，提高关键环节的创新能力，形成薄膜太阳电池技术创新体系，解决关键核心技术与高端装备对外依存度高、高端装备制造业和生产性服务业发展滞后等问题，全面提升大面积薄膜半导体材料核心装备的创新能力，不仅可提升我国新能源产业的国际竞争力，同时对我国新型薄膜材料和器件的科技发展、工业化升级转型具有重大战略意义。