太阳能集电管突破薄膜电池技术壁垒

　　在晶硅太阳能电池唱主角的光伏领域，薄膜太阳能电池的研究也并没有止步不前。在日前于上海举办的“第六届亚洲太阳能光伏工业展览会”上，中国首支CIGS薄膜太阳能集电管的面世，向业界宣告国内薄膜太阳能电池发展也在紧跟世界脚步。

　　薄膜电池不断发展

　　CIGS薄膜太阳能电池被国际上称为“下一代非常有前途的新型薄膜太阳能电池”。

　　晶硅太阳能电池和薄膜太阳能电池是目前光伏市场的两种要产品，晶硅太阳能电池占据市场主流，约占90%左右的市场份额。由于多晶硅生产工艺的属性决定了其产业链生产环节，尤其是多晶硅提纯中会存在高能耗、一些技术水平不高的企业甚至存在高污染问题。而在应用中，晶硅太阳电池由于其温度效应和光谱响应范围窄的影响，使本来较高的光电转换效率大打折扣，从而影响光伏组件实际发电量。薄膜太阳能电池因没有这些缺点应运而生，其不足在于转换效率相对较低，生产工艺复杂，生产设备昂贵，难以实现规模化生产。发电成本高是两大类太阳能电池的共性问题。

　　中科院院士、北京大学物理学院教授甘子钊介绍说，薄膜太阳能电池家族主要包括硅基非晶硅(a-Si)、碲化镉(CdTe)、铜铟镓硒(CIGS)三大类薄膜太阳能电池。铜铟镓硒薄膜太阳能电池具有生产成本较低、能耗低，污染小、不衰减、弱光性能好等特点，光电转换效率居各种薄膜太阳能电池之首，接近多晶硅太阳能电池，而耗材大大低于晶体硅电池，因此，被国际上称为“下一代非常有前途的新型薄膜太阳能电池”。

　　此外，该电池具有柔和、均匀的黑色外观，是对外观有较高要求建筑物BIPV应用的理想选择，如大型建筑物的玻璃幕墙等，在现代化高层建筑等领域有潜在的广泛市场。但CIGS要实现大面积量产，提升效率和良品率，是必须攻克的难题。

　　河南燕垣光伏能源有限公司总工程师陆真冀具体介绍了CIGS薄膜电池的几大优势，他说，CIGS薄膜电池具有更低廉的发电成本，减少了材料消耗，薄膜电池的生产成本普遍低于晶硅电池；更优越的弱光性能同规模组件，薄膜电池一天的发电量比晶硅电池大约超出10%～20%；更加多样化的用途薄膜电池，可以发展出多用途的产品，比如柔性基底电池等等。因此，也受到业内不少厂商的广泛关注，但主要都是大面积平板CIGS薄膜电池。

　　太阳能集电管应运而生

　　CIGS太阳能集电管具有高效、廉价、有自主知识产权、设备能够国产化等一系列优点。

　　业内专家表示，大面积平板CIGS薄膜电池面临如下问题：四元化合物半导体制造工艺较复杂；真空设备要求高，一次性投资巨大；受产品面积和生产节拍控制单线量产不高；大面积产品受镀膜均匀性和瑕疵影响，成品率不高等等。因此，开发新型薄膜电池成为摆在业内厂商面前的课题。

　　燕垣光伏能源有限公司董事长王庆祥表示，燕垣公司看到了薄膜太阳能电池的发展前景以及大面积平板CIGS薄膜电池存在的缺陷，在北京大学研发的CIGS太阳电池工艺技术基础上进一步发展，自主开发出了太阳能集电管。其初步设计规格为：集电管长1200mm，内管直径30mm，外管直径35mm，光电转换效率达到9%。“这种独特的管式太阳能集电管设计，解决了规模化生产良品率偏低的世界性难题，并且其独立管式结构，使得在降低电池表面温度保持转换效率不衰减的同时，可实现太阳能热电联产。”王庆祥说。

　　对于为什么选择开发CIGS太阳能集电管产品，陆真冀告诉《中国电子报》记者，因为它具有高效、廉价、有自主知识产权、设备能够国产化等一系列优点。他介绍说，目前，他们已经完成集电管设备研发的主要装备，包括高真空铜铟镓溅射镀膜设备、高真空透明导电膜溅射镀膜设备、等离子增强蒸硒及硒化设备、快速加热热处理设备、硫化镉化学水浴镀膜设备、激光和机械刻槽设备等，并设计出完全国产化的具有自主知识产权的工业生产线，大幅度降低了造价及后期维护费用，解决了薄膜太阳电池生产一次性投资过大问题。

　　王庆祥表示，他们近期将完成10MW集电管生产实验线，目前正在规划一期6条共60MW的CIGS生产，未来他们将拥有560MW集电管产能。