太陽能電池行業作為技術密集型行業，對研發能力和技術水平要求相當高，高轉化率已經成為研究機構和電池生產廠商關注的重點。目前，硅材料電池的轉化效率和技術水平相對穩定，嚴峻的成本和價格競爭壓力，使越來越多的企業和研究機構將研究重點轉向銅銦鎵硒、碲化鎘、鈣鈦礦、砷化鎵等薄膜太陽能電池。但是，薄膜太陽能電池距離規模化、產業化和商業化發展仍存在一段距離。
產業化前景看好
近年來，我國光伏發電行業發展迅猛，以太陽能電池為代表的細分領域受到越來越多的關注，目前硅材料太陽能電池占據了光伏組件約90%的市場份額。在光伏行業仍以晶硅電池為主流的背景下，薄膜太陽能電池憑借其自身獨特優勢，實現快速發展。
在國家能源集團神華光伏科技研發公司總裁張波看來，薄膜技術被認為是新一代太陽能電池技術，相對于晶硅電池，薄膜太陽能電池在原材料和制備過程能耗低、污染低，并且原材料的利用率非常高。
漢能移動電源控股集團集團戰略管理中心光伏行業高級研究員趙振越也表示，與晶硅電池相比，薄膜太陽能電池具有材料消耗少、制備能耗低、成本下降空間大等優勢。同時，薄膜太陽能電池性能穩定、抗輻射能力強，光電轉化效率已經接近目前市場上主流多晶硅太陽能電池。
在光電轉化效率方面，與單晶硅25%、多晶硅20%的轉化率相比，碲化鎘、鈣鈦礦薄膜太陽能電池分別達到17%和21%。此外，最新消息顯示，7月，我國商用大尺寸柔性銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽能組件(采光面積1.08平方米)，采光面積光電轉換效率達到17.44%。
同時，在產業化和應用方面，薄膜太陽能電池步伐也在加快。日前，同煤大昶移動能源有限公司研發的具有可透光、可調整色彩、可彎曲、可粘貼安裝、溫度系數低等特點的薄膜太陽能電池，現已實現批量生產，與建筑物、消費電子、汽車、無人機等多領域實現跨界融合。
關于薄膜太陽能電池產業化的另一好消息是，7月初，在采用銅銦鎵硒柔性太陽能組件的上海臨港松江科技城的“拉斐爾云廊”項目上，由臨港弘博投資建設的柔性光伏建筑一體化項目，完成了首期T1、T2、T3、T4塔樓網架部分柔性薄膜組件鋪設，并順利通過現場驗收。
趙振越表示，相較于晶硅電池，薄膜太陽能電池具有輕薄柔等特點，具有廣泛的市場應用，可應用于薄膜發電建筑一體化、工商業屋頂、互用發電等領域，也可以在消費電子、可穿戴、移動電源等領域實現跨界融合應用。
“攔路虎”不容忽視
薄膜太陽能電池技術雖然具有諸多優勢，但在向量產化推進的過程中，仍面臨著技術、資金、人才等發展瓶頸。
首先是，我國在薄膜電池技術方面的自主創新仍顯不足，在研發上還有很長一段路要走。“目前，國內已經有多家企業在推進薄膜太陽能電池技術發展，但都沒有完全意義上實現大規模量產。”張波認為，主要是我國薄膜太陽能電池技術自主創新能力較弱。其中非常關鍵的因素在于核心裝備缺乏和核心工藝技術不足。“核心工藝技術的提升需要資金的持續投入，然而資金實力相對較差的企業，短時間見不到成效后便會放棄。同時，本土化的研發人才稀缺。”
張波表示：“國內薄膜太陽能電池的研究成果不少，但大多停留在實驗室和論文里。而從實驗室到真正量產產品，不僅僅需要技術工藝的穩定性，還需要幾十億甚至上百億元資金的投入。”趙振越也認為，薄膜太陽能發電從開發、研發到實現規模化、產業化需要大量的資金支撐。“就目前而言，資金的投入相對不足。”
同時，大面積制備也是當前薄膜太陽能電池發展的一大制約因素。國家可再生能源產業技術創新戰略聯盟理事長張平表示，目前研發大面積高效率組件面臨很多技術挑戰，如目前鈣鈦礦太陽能電池面積多為1平方厘米及以下。同時，大面積制備后如何保證其可靠性仍舊是一個難題。
此外，核心生產設備仍依賴于國外。張平認為，目前，國內企業主要通過引進收購國外的生產線，核心裝備國產化較低。
值得一提的是，薄膜太陽能電池大規模產業化的前提是提高光電轉換效率。在趙振越看來，與國外在薄膜太陽能電池轉換效率上實現23.35%相比，我國薄膜太陽能電池在電池轉化率上還存在不小差距。
強化技術創新是出路
業內專家認為，薄膜太陽能電池雖然具有良好的發展前景，但離規模化應用還有一段距離。因此，應進一步加大技術研發和資金投入，推動薄膜太陽能電池實現產業化。
為盡早實現薄膜太陽能電池規模化量產和商業化應用，張平認為，需要進一步推動技術創新，突破核心技術，不斷提升電池轉換效率、組件穩定性和可靠性研究以及優化生產工藝。今年3月中旬，科技部高技術研究發展中心發布了可再生能源與氫能技術擬立項的2018年度項目清單，其中包括鈣鈦礦太陽能電池、柔性銅銦鎵硒薄膜太陽能電池等研究課題。
趙振越認為，提升薄膜太陽能電池的光電轉化效率，主要要從兩個方面入手：一方面是開發新材料，如摻氮材料、量子點結構等；另一方面是優化器件結構和系統設計，主要包括贗形層結構、機械疊加結結構。
同時，要加強院企合作，加速科研成果從實驗室走向產業化。張平認為，大面積制備一直是薄膜太陽能電池產業化的一大瓶頸，由于研發投入大，僅靠科研院所難以實施。應鼓勵企業參與進來、共同推進，加速科研成果從實驗室走向生產車間，推出適應市場需求的產品。（記者 葉偉）
轉自：中國高新技術產業導報
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