中山大学太阳能研究院院长沈辉教授表示,在未来的十年乃至更长的时间,晶体硅电池的主导地位很难被替代。
沈辉表示,太阳能光伏产业和半导体产业有很大的相通性。作为支撑当前的信息社会的主要技术,90%以上的微电子产品都是从硅材料制造而来,另外10%左右的半导体材料来自于III-V的半导体材料。当前的主流太阳能产品也是在晶体硅的基础上发展而来。从资源角度来看,作为地球范围内分布最广的元素之一,硅元素构成了地壳总质量的26.4%,仅次于第一位的氧(49.4%)。在一定程度上来说,硅材料是取之不尽,用之不竭的。
从技术角度,从20世纪五十年代到现在为止,晶硅电池技术还没有呈现出衰亡的迹象,也还没有划时代的太阳能电池新技术出现,目前的太阳能技术仍处于第一代时期。从原理上看,目前的太阳能电池其本质就是半导体材料科学,都来源于P-N结。只要这种状况没有发生改变,现有的各种新方向、新技术,是不能够作为分代依据的。目前出现的薄膜电池与聚光光伏技术,也属第一代范畴。
对于晶硅电池与薄膜电池之间的关系,沈辉教授用了“不矛盾“来解释。晶硅电池与薄膜电池属于同一太阳能技术,虽然方向不同,但没有争端。两者的主要争论点应该是两种技术的地位问题。不同的产品特性决定了在不同的环境中,两者有着不同的使用范围。晶体硅电池技术一直在进步,2010年晶硅电池转换效率普遍为10%,但经过四五年来的发展,多晶硅电池转换效率达到了18%,单晶硅电池更是在向20%的效率迈进。预计未来1-2年内,其平均转换效率还将提升0.5个百分点。
当前的晶硅电池技术也在分流,光伏产业正在进入PERC电池时代。PERC电池称谓来源于Passivated Emitter and Rear Cell的缩写,即钝化发射极背面接触电池。目前台湾地区已经有PERC电池的规模化生产,大陆光伏企业也起步多时。PERC技术是一种同时适用于多、单晶硅电池的技术,当前效率分别为19.5%-20%、20%-21%的分布范围,个别企业已经做到了22%的最高效率,因此前景巨大。
在论述薄膜电池与晶硅电池技术的关系的时候,沈辉教授还用HIT电池做了例子。HIT太阳能电池是一种利用晶体硅基板和非晶硅薄膜制成的混合型太阳能电池,在一定程度上可以说是晶硅技术与薄膜技术的结合。日本企业在HIT技术方面走在了前沿,国内企业更多是牛刀小试,在规模化生产方面仍然落后于人。不过中国光伏企业也自有其优势,天合光能的多晶硅电池技术转换效率已经达到了24.4%,打破了德国弗劳恩霍夫研究院十数年来的垄断地位。总结而言,未来晶体硅电池技术不会衰弱,但会逐渐演变为由PERC电池、HIT电池以及IBC电池为主导方向的更多元时代。
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