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非晶硅薄膜太阳能对玻璃的选择_1hz-179
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非晶硅薄膜太阳能对玻璃的选择_1hz-179

日期:2020-05-03 04:37点击数:

  非晶硅薄膜太阳能对玻璃的选择

   对于玻璃并不陌生的你,了解“在线TCO 玻璃”这个绕口的名词吗?它为什么这么稀罕?力促太阳能作为清洁能源部分替代常规能源,似乎是新能源发展最为有效的途径之一,因此太阳能电池自然成为低碳经济洪流的突破口。今年6 月底,我国科技部、财政部和国家能源局下发的《关于做好2011 年金太阳示范工作的通知》,被看作是为进一步扩大国内光伏发电应用规模、促进战略性新兴产业发展的明示。薄膜太阳能电池被认为是发展前景光明的新型太阳能电池,而其重要组件TCO 玻璃的生产技术却一直掌握在外商手中,成为我国薄膜太阳能电池发展挥之不去的镣铐。去年底,在以鲍鱼闻名的福建东山,我国首条在线TCO 镀膜玻璃生产线点火投产,随后此地将建成一个国内一流的光伏及玻璃新材料产业基地。这预示着,薄膜太阳能电池发展的主动权不久便回到自己手里。日前,旗滨集团在福建厦门与东山分别举行了“在线TCO 玻璃产品推介交流会”与“ 在线TCO 玻璃研讨会”。来自中国可再生能源学会、国家光伏产业领域、清华大学、厦门大学等10 多所高校的20 多位专家学者,以及美国新日能、台湾联相光电、汉能控股、钧石能源、厦门索纳光伏、杭州天裕等30 多家境内外企业参加了此次活动,大家就光伏产业以及深层次发展领域的技术及业务进行了探讨和研究,对旗滨在线TCO 产品实现的各项性能指标给予了充分的肯定。“在线TCO 玻璃”:此前仅有日英可产TCO 玻璃导电氧化物薄膜(TransparentConductive Oxide)玻璃的缩写,是指在平板玻璃表面通过物理或化学镀膜方法均匀的镀上一层透明的导电氧化物薄膜而形成的组件。“在线”则是指在生产玻璃的过程中镀膜。旗滨集团技术研发中心副总侯英兰告诉本报记者:“TCO 在1907 年时被发现,1940 年首先应用于飞行器的挡风玻璃上。经过不断的发展和研究,它不仅应用于生产太阳能电池,还应用于显示器、热反射镜、透明表面发热器、柔性发光器件及雷达屏蔽保护等领域。”据介绍,TCO 玻璃对可见光具有高透过率,而本身又具有高导电率。对非晶硅薄膜太阳能电池来说,由于中间半导体层几乎没有横向导电性能,因此必须使用TCO 玻璃有效收集电池的电流,同时TCO 薄膜具有减反射的功能让大部分光进入吸收层;薄膜电池对TCO 玻璃的光谱透过率、导电性、雾度等性能都有要求。随着薄膜太阳能电池市场的发展,TCO 玻璃市场变得非常紧俏,可以说薄膜电池的发展在一定程度上取决于TCO 玻璃的改进。“TCO 玻璃生产控制在少数国外厂商手中,如板硝子、旭硝子。”侯英兰说,“ 我国近年来虽然有多家研究机构和公司申请了TCO 镀膜的发明专利,但仍未真正实现产业化,并且镀膜设备仍受国外生产商控制。难点还是在工艺和设备设计方面的技术难关未得到攻破。”去年12 月28 日,鼓乐声中,旗滨集团建成的全国第一条、世界第三条日熔化600 吨在线TCO 镀膜玻璃生产线点火投产,生产线所采用的技术是目前世界上玻璃产品的高端性技术。此前,其产品仅有日本旭硝子和英国皮尔金顿两家公司能够生产。薄膜太阳能电池拉动TCO 玻璃需求高增长“太阳能电池(光伏电池)主要分为晶体硅电池和薄膜电池,当前晶体硅占整个光伏市场80%的份额,薄膜电池占比约20%。”侯英兰介绍道。晶硅太阳能电池分为单晶硅太阳能电池和多晶硅太阳能电池,其技术相对成熟,转换率可达20%—25%。晶硅电池制造时要消耗大量电能和硅材料,而薄膜太阳能电池厚度只有几微米到几十微米,消耗材料是晶硅电池的1%,可沉积在玻璃、不锈钢、塑料、陶瓷上,适用范围广,可节省大量硅材料,采用合适的生产工艺,可进行大面积沉积,大大提高生产效率,降低生产成本,因此薄膜太阳能电池被认为是发展前景最为光明的新型太阳能电池。因此,TCO 玻璃的需求曲线正处在极强的上升区间。目前非晶硅薄膜太阳能电池已经超过了光伏产业的10%,根据NanoMarkets预测,2009—2015 年期间的薄膜电池产量将有16 倍的增长空间,复合增速高达58%;而按照国内目前各厂商的扩产计划,国内薄膜太阳能电池企业的大幅扩产也将拉动TCO 玻璃需求高增长。在线镀膜优势明显在线TCO 镀膜玻璃的镀膜技术采用的是化学气相沉积法(CVD 法),侯英兰表示,化学气相沉积法是目前世界上主要生产在线镀膜玻璃的方法,在浮法玻璃生产线的锡槽的长度方向上选择符合生产工艺要求的温度区,插入多个镀膜反应器进行镀膜。化学气相沉积(CVD)是半导体工业中应用最为广泛的用来沉积多种材料的技术,包括大范围的绝缘材料,大多数金属材料和金属合金材料。从理论上来说,是由两种或两种以上的气态原材料导入到一个反应室内,然后他们相互之间发生化学反应,形成一种新的材料,沉积到玻璃表面上。侯英兰阐释了“在线”的意义:“国内目前没有一条可以产业化生产的在线TCO 镀膜玻璃,在线成功的话,那将可以开辟在线TCO 玻璃新的里程碑。在线生产的优势是一线二用,调节生产灵活,在浮法线上采用化学气相沉积法(CVD 法)生产镀膜玻璃,可以根据市场需要,灵活调节其产品品种,既可生产浮法玻璃,也可生产其他品种镀膜玻璃。另外,在线TCO 玻璃光电性能稳定,成品率高,耐候性好。”由于采用了独特的膜层结构和配方设计,成品率高,同时具有优良的光电性能,侯英兰对于自己生产的在线TCO 镀膜玻璃很有信心,但许多厂家因长期使用进口国外产品,对国内生产的TCO玻璃还有一个测试及应用的过程。“但随着旗滨TCO 产能的不断扩大及优良的光电性能,相信会很快占领国内市场。”侯英兰对此亦有信心。非晶硅薄膜太阳能对玻璃的选择目前非晶硅薄膜太阳能电池成本低, 原材料取得容易, 其弱光下也可发电(晶硅太阳能电池只能在强光下发电), 同时未来建材一体型太阳能电池板(BIPV)需要电池可透光性, 而晶硅太阳能电池无法透光, 促使薄膜太阳能电池飞速发展但非晶硅薄膜太阳能电池目前的转换效率只有5%—8%, 与晶硅太阳能电池16% 相比有较大的差异,同时非晶硅薄膜太阳能电池有光稳定性的问题, 即在电池长期强光照射下, 转换效率会降低的光劣化现象。因此微晶硅太阳能电池开始发展, 微晶硅光谱吸收范围广大,更具有不易出现光劣化效应的优点, 与非晶硅薄膜太阳能电池形成两层(Tanden)或多层接合的太阳能电池, 转换效率可提升到10% —12% 。Tanden 型非晶硅薄膜太阳能比晶硅太阳能电池有更好的性价比, 为未来几年发展的主流。