建筑之上的太陽能

建筑之上的太陽能楊衡余茜驊許文棋邢睿雪吳晗英國曼徹斯特CIS大樓，外覆價值550萬英鎊PV板2005/11月開始供電

利麗思商學(xué)綜合大樓的正面墻使用整合太陽能工法普里什蒂納太陽能清真寺設(shè)計方案位置：科索沃地區(qū)普里什蒂納市這是由意大利PaoloVenturella建筑事務(wù)所設(shè)計的普里什蒂納太陽能清真寺方案。是“kiblah墻”和“穹頂”兩個元素融合為一體的建筑。從幾何學(xué)上來說，這個清真寺可以被視為一個從墻體拉伸出來的圓形空間。面朝麥加古城，“kiblah墻”在平面圖的位置指明了信徒進行禱告的方向。這個單體建筑如果建成，將為人們提供一個統(tǒng)一的公共空間，并成為普里什蒂納城市的一個重要支點。禱告廳被分為大小兩個區(qū)域，小廳為周一至周四使用；大廳則于周五和節(jié)慶日使用。兩個廳均分為上下多層，男士和女士可在不同樓層進行禱告。教育、社交、行政和商業(yè)區(qū)域位于清真寺底層，和上層神圣的禱告空間隔離。環(huán)繞在禱告廳周圍的建筑表層為“雙表皮”，由一系列遮光柵格構(gòu)成。柵格平面上覆蓋著太陽能光伏薄膜，可為清真寺和其他公共設(shè)施收集能源。清真寺的球形設(shè)計，使得陽光可以最大程度地照射到整個建筑。成角度的遮光柵格防止陽光過度直射的同時保持了對外的開闊視野?！発iblah墻”朝向南面，可作為熱質(zhì)量體，在天氣較冷時吸收外界熱量并釋放到室內(nèi)。一、概念

BIPV即BuildingIntegratedPV，PV即Photovoltaic。BIPV（光伏建筑一體化）技術(shù)是將太陽能發(fā)電(光伏)產(chǎn)品集成到建筑上的技術(shù)。光伏建筑—體化(BIPV)不同于光伏系統(tǒng)附著在建筑上(BAPV：BuildingAttachedPV)的形式?，F(xiàn)代化社會中，人們對舒適的建筑熱環(huán)境的追求越來越高，導(dǎo)致建筑采暖和空調(diào)的能耗日益增長。在發(fā)達國家，建筑用能已占全國總能耗的３０％—４０％，對經(jīng)濟發(fā)展形成了一定的制約作用。建筑整合太陽能(BIPV)

是使用太陽能光伏材料取代傳統(tǒng)建筑材的一種應(yīng)用方式，使建筑物本身成為一個大的能量來源，而不必用外加方式加裝太陽能版，因為在設(shè)計階段就考量，所以發(fā)電率和成本比值最佳，天窗和外墻是通常最大的接光面.

可以部分或全部供應(yīng)建筑用電，現(xiàn)有建筑也可能用改裝方式成為BIPV建筑.

最大好處是太陽能板價格可以攤進被它取代的原始建筑材料，安裝成本也可以算進建筑工事中，從而降低使用太陽能的成本.而且在設(shè)計階段就納入太陽能，可以使接光率提高并且兼具美觀因素.這些因素使BIPV成為成長最快的太陽能產(chǎn)業(yè)應(yīng)用.二、安裝形式BIPV適合大多數(shù)建筑，如平屋頂、斜屋頂、幕墻、天棚等等形式都可以安裝。1.平屋頂從發(fā)電角度看，平屋頂經(jīng)濟性是最好的：1、可以按照最佳角度安裝，獲得最大發(fā)電量；2、可以采用標(biāo)準(zhǔn)光伏組件，具有最佳性能；3、與建筑物功能不發(fā)生沖突。4、光伏發(fā)電成本最低,從發(fā)電經(jīng)濟性考慮是的最佳選擇。2.斜屋頂南向斜屋頂具有較好經(jīng)濟性：1、可以按照最佳角度或接近最佳角度安裝，因此可以獲得最大或者較大發(fā)電量；2、可以采用標(biāo)準(zhǔn)光伏組件，性能好、成本低；3、與建筑物功能不發(fā)生沖突。4、光伏發(fā)電成本最低或者較低，是光伏系統(tǒng)優(yōu)選安裝方案之一。其它方向（偏正南）次之。3.立面（光伏幕墻）光伏幕墻要符合BIPV要求：除發(fā)電功能外，要滿足幕墻所有功能要求：包括外部維護、透明度、力學(xué)、美學(xué)、安全等，組件成本高，光伏性能偏低；要與建筑物同時設(shè)計、同時施工和安裝，光伏系統(tǒng)工程進度受建筑總體進度制約；光伏陣列偏離最佳安裝角度，輸出功率偏低；發(fā)電成本高；為建筑提升社會價值，帶來綠色概念的效果。光伏天棚光伏天棚要求透明組件，組件效率較低；除發(fā)電和透明外，天棚構(gòu)件要滿足一定的力學(xué)、美學(xué)、結(jié)構(gòu)連接等建筑方面要求，組件成本高；發(fā)電成本高；為建筑提升社會價值，帶來綠色概念的效果。三、形態(tài)屋頂包覆用太陽能材料作成可彎曲的半軟性薄板，裝置于屋頂屋頂外加模組化的太陽能板，拼接式外裝于屋頂，是最常見方法.太陽能瓦是另一種模組形式但是比較小類似于瓦片，安裝美觀可以整合進建物，使用彈性也大.外墻鑲嵌或設(shè)計進外墻，配合建筑設(shè)計還能兼作擋雨板和裝飾、遮陽.玻璃窗半透明的模組可以取代窗戶天窗或玻璃帷幕,兼具遮陽.四、優(yōu)勢建筑美學(xué)建筑采光安全性能安裝方便壽命長綠色環(huán)保建筑美學(xué)BIPV建筑首先是一個建筑，它是建筑師的藝術(shù)品，其成功與否關(guān)鍵一點就是建筑物的外觀效果。在BIPV建筑中，我們可通過相關(guān)設(shè)計將接線盒、旁路二極管、連接線等隱藏在幕墻結(jié)構(gòu)中。這樣既可防陽光直射和雨水侵蝕，又不會影響建筑物的外觀效果，達到與建筑物的完美結(jié)合，實現(xiàn)建筑大師們的構(gòu)想。建筑采光對建筑物來說光線就是靈魂，其對光影的要求甚高BIPV建筑是采用光面超白鋼化玻璃制作的雙面玻璃組件，能夠通過調(diào)整電池片的排布或采用穿孔硅電池片來達到特定的透光率，即使是在大樓的觀光處也能滿足光線通透的要求。當(dāng)然，光伏組件透光率越大，電池片的排布就越稀，其發(fā)電功率也會越小。安全性能BIPV組件不僅需要滿足光伏組件的性能要求，同時要滿足幕墻的三性實驗要求和建筑物安全性能要求，因此需要有比普通組件更高的力學(xué)性能和采用不同的結(jié)構(gòu)方式。在不同的地點，不同的樓層高度，不同的安裝方式，對它的玻璃力學(xué)性能要求就可能是完全不同的。BIPV建筑中使用的雙玻璃光伏組件是由兩片鋼化玻璃，中間用PVB膠片復(fù)合太陽能電池片組成復(fù)合層，電池片之間由導(dǎo)線串、并聯(lián)匯集引線端的整體構(gòu)件。鋼化玻璃的厚度是按照國家建筑規(guī)范和幕墻規(guī)范，通過嚴格的力學(xué)計算得出的結(jié)果。而組件中間的PVB膠片有良好的粘結(jié)性、韌性和彈性，具有吸收沖擊的作用，可防止沖擊物穿透，即使玻璃破損，碎片也會牢牢粘附在PVB膠片上，不會脫落四散傷人，從而使產(chǎn)生的傷害可能減少到最低程度，提高建筑物的安全性能。安裝方便BIPV建筑是光伏組件與玻璃幕墻的緊密結(jié)合。構(gòu)件式幕墻施工手段靈活，主體結(jié)構(gòu)適應(yīng)能力強，工藝成熟，是目前采用最多的結(jié)構(gòu)形式。單元式幕墻在工廠內(nèi)加工制作，易實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，降低人工費用，控制單元質(zhì)量，從而縮短施工周期，為業(yè)主帶來較大的經(jīng)濟效益。雙層通風(fēng)幕墻系統(tǒng)具有通風(fēng)換氣，隔熱隔聲，節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點，并能夠改善了BIPV組件的散熱情況，降低了電池片溫度，減少了組件的效率損失，降低熱量向室內(nèi)的傳遞。

BIPV建筑簡單來說，就是用BIPV光伏組件取代普通鋼化玻璃，其結(jié)構(gòu)形式基本上同傳統(tǒng)玻璃幕墻能夠相通。這就使得BIPV光伏組件的安裝具有深厚的技術(shù)基礎(chǔ)和優(yōu)勢，完全能夠達到安裝方便的要求。壽命長普通光伏組件封裝用的膠一般為EVA。由于EVA的抗老化性能不強、使用壽命達不到50年，不能與建筑同壽命而且EVA發(fā)黃將會影響建筑的美觀和系統(tǒng)的發(fā)電量。而PVB膜具有透明、耐熱、耐寒、耐濕，機械強度高等特性，并已經(jīng)成熟應(yīng)用于建筑用夾層玻璃的制作。國內(nèi)玻璃幕墻規(guī)范也明確提出“應(yīng)用PVB”的規(guī)定。BIPV光伏組件采用PVB代替EVA制作能達到更長的使用壽命。此外，在BIPV系統(tǒng)中，選用光伏專用電線(雙層交聯(lián)聚乙烯浸錫銅線)，選用偏大的電線直徑，以及選用性能優(yōu)異的連接器等設(shè)備，都能延長BIPV光伏系統(tǒng)的使用壽命。綠色環(huán)保BIPV建筑物能為光伏系統(tǒng)提供足夠的面積，不需要另占土地，還能省去光伏系統(tǒng)的支撐結(jié)構(gòu);太陽能硅電池是固態(tài)半導(dǎo)體器件，發(fā)電時無轉(zhuǎn)動部件，無噪聲，對環(huán)境不會造成污染;可自發(fā)自用，減少了電力輸送過程的費用和能耗，降低了輸電和分電的投資和維修成本。而且日照強時恰好是用電高峰期，BIPV系統(tǒng)除可以保證自身建筑內(nèi)用電外，在一定條件下還可能向電網(wǎng)供電，舒緩了高峰電力需求，具有極大的社會效益;還能杜絕由一般化石燃料發(fā)電所帶來的嚴重空氣污染，這對于環(huán)保要求更高的今天和未來極為重要。薄膜電池

薄膜電池顧名思義就是將一層薄膜制備成太陽能電池，其用硅量極少，更容易降低成本，同時它既是一種高效能源產(chǎn)品，又是一種新型建筑材料，更容易與建筑完美結(jié)合。在國際市場硅原材料持續(xù)緊張的背景下，薄膜太陽電池已成為國際光伏市場發(fā)展的新趨勢和新熱點。目前已經(jīng)能進行產(chǎn)業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的薄膜電池主要有3種：硅基薄膜太陽能電池、銅銦鎵硒薄膜太陽能電池（CIGS）、碲化鎘薄膜太陽能電池（CdTe）。簡介英文名稱：Thinfilm一項采用薄層材料，運用電子半導(dǎo)體和光學(xué)原理的技術(shù)?？紤]成本效益，薄膜光伏電池被采納且運用于第二代和第三代太陽能光伏發(fā)電技術(shù)之中。同時，它也被視為一種有效的可用于樓房綜合應(yīng)用的產(chǎn)品。原理薄膜電池發(fā)電原理與晶硅相似，當(dāng)太陽光照射到電池上時，電池吸收光能產(chǎn)生光生電子—空穴對，在電池內(nèi)建電場的作用下，光生電子和空穴被分離，空穴漂移到P側(cè)，電子漂移到N側(cè)，形成光生電動勢，外電路接通時，產(chǎn)生電流。比較優(yōu)點：（1）成本低，根據(jù)Photon的預(yù)測，預(yù)計到2012年下降到2.08美元/w；預(yù)計薄膜電池的平均價格能夠從現(xiàn)在的2.65美元/w降至1.11美元/w，與晶體硅相比優(yōu)勢明顯；而相關(guān)薄膜電池制造商的預(yù)測更加樂觀，EPV估計到2011年，薄膜組件的成本將大大低于1美元/w；Oerlikon

更估計2011年GW級別的電站其組件成本將降低于0.7美元/w，這主要是由轉(zhuǎn)化率提高和規(guī)?；瘞淼摹＃?）弱光性好（3）適合與建筑結(jié)合的光伏發(fā)電組件(BIPV)，不銹鋼和聚合物襯底的柔性薄膜太陽能電池適用于建筑屋頂?shù)?，根?jù)需要制作成不同的透光率，代替玻璃幕墻缺點：（1）效率低，單晶硅太陽能電池，單體效率為14%-17%(AMO)，而柔性基體非晶硅非晶硅太陽電池組件（約1000平方厘米）的效率為10-12%，還存在一定差距。（2）穩(wěn)定性差，其不穩(wěn)定性集中體現(xiàn)在其能量轉(zhuǎn)換效率隨輻照時間的延長而變化，直

到數(shù)百或數(shù)千小時后才穩(wěn)定。這個問題一定程度上影響了這種低成本太陽能電池的應(yīng)用。（3）相同的輸出電量所需太陽能電池面積增加，與晶體硅電池相比，每瓦的電池面積會增加約一倍，在安裝空間和光照面積有限的情況下限制了它的應(yīng)用。特點[1]1.相同遮蔽面積下功率損失較小(弱光情況下的發(fā)電性佳)2.照度相同下?lián)p失的功率較晶圓太陽能電池少3.有較佳的功率溫度系數(shù)4.較佳的光傳輸5.較高的累積發(fā)電量6.只需少量的硅原料7.沒有內(nèi)部電路短路問題(聯(lián)機已經(jīng)在串聯(lián)電池制造時內(nèi)建)8.厚度較晶圓太陽能電池薄9.材料供應(yīng)無慮10.可與建材整合性運用(BIPV)今年，美國科羅拉州多碲化鎘薄膜光伏大廠Abound高調(diào)宣布其產(chǎn)品光電轉(zhuǎn)換效率從12.5%提升到了13%，短短數(shù)月后，外媒消息稱其美國工廠已宣布生產(chǎn)暫停，80%的長期雇員已被短期裁員。公司解釋稱，為了能夠制造更加高效的新一代光伏電池模組，公司需要重新調(diào)整生產(chǎn)線。但業(yè)界觀察家并不樂觀地指出，假如公司走向破產(chǎn)之路，曾經(jīng)接受4億美元政府貸款的Abound將成為Solyndra第二。薄膜光伏產(chǎn)業(yè)困境因成本而生。面對歐洲光伏補貼下降的壓力，成本成為薄膜與晶硅競爭的關(guān)鍵。硅材料成本的持續(xù)走低讓晶硅電池成本劇降，而薄膜光伏光電轉(zhuǎn)換效率遲遲不見革命性提升使其競爭力日趨減弱。日前，全球薄膜光伏老大FirstSolar已宣布關(guān)閉其德國太陽能電池廠、暫停越南廠投資計劃并裁員2000人。無獨有偶，臺灣地區(qū)近日傳出薄膜光伏大廠宇通向經(jīng)濟部請求紓困，希望獲得債務(wù)展延。光伏寒冬讓國際薄膜光伏玩家深陷困境。與此同時，中國光伏產(chǎn)業(yè)近期卻頻頻爆出薄膜光伏投資新項目。在地方政府歡喜鼓舞之時，光伏同業(yè)者不由得為不畏寒冬的投資者們擔(dān)憂。據(jù)統(tǒng)計，全球50多家薄膜光伏制造商多年來努力換來的產(chǎn)能只占全球光伏行業(yè)總產(chǎn)能的不到十分之一。其中FirstSolar的碲化鎘技術(shù)在薄膜光伏領(lǐng)域市場份額遙遙領(lǐng)先。中國薄膜光伏廠商的產(chǎn)能已接近3GW，為2012年全球光伏實際市場的十分之一，大有壟斷全球薄膜光伏市場之勢。但薄膜光伏較晶硅更具技術(shù)含量，絕非僅僅通過規(guī)模擴大即可壟斷市場。很多專家認為發(fā)展薄膜電池是解決當(dāng)前中國光伏困境的良好辦法。而根據(jù)《可再生能源發(fā)展”十二五”規(guī)劃》，明確提出了未來5年內(nèi)屋頂太陽能裝機規(guī)模目標(biāo)為300萬千瓦，到2020年規(guī)模達2500萬千瓦的要求，業(yè)內(nèi)分析認為，隨著未來屋頂光伏電站的大規(guī)模開建，相對更適用于屋頂電站的薄膜太陽能組件市場有望迎來發(fā)展良機，而這一市場未來10年的規(guī)?；蚩蛇_1000億元以上。此前普遍不被看好的薄膜太陽能電池組件商有望進入業(yè)績大幅增長通道，可以說薄膜時代即將來臨。什么是薄膜電池?顧名思義就是將一層薄膜制備成太陽能電池，其用硅量極少，更容易降低成本，同時它既是一種高效能源產(chǎn)品，又是一種新型建筑材料，更容易與建筑完美結(jié)合。在國際市場硅原材料持續(xù)緊張的背景下，薄膜太陽電池已成為國際光伏市場發(fā)展的新趨勢和新熱點。目前已經(jīng)能進行產(chǎn)業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的薄膜電池主要有3種：硅基薄膜太陽能電池、銅銦鎵硒薄膜太陽能電池(CIGS)、碲化鎘薄膜太陽能電池(CdTe)。其中，硅基薄膜電池以其特有的優(yōu)勢快速發(fā)展。2010年行業(yè)專家預(yù)測，a-Si，CdTe，CIGS3種電池將分別占有薄膜光伏市場的52%，37%和11%。發(fā)電原理與晶體硅相似，當(dāng)太陽光照射到電池上時，電池吸收光能產(chǎn)生光生電子—空穴對，在電池內(nèi)建電場的作用下，光生電子和空穴被分離，空穴漂移到P側(cè)，電子漂移到N側(cè)，形成光生電動勢，外電路接通時，產(chǎn)生電流。薄膜光伏電池前景聯(lián)合國能源機構(gòu)發(fā)布的調(diào)查報告曾顯示，BIPV將成為21世紀光伏應(yīng)用市場的熱點;大規(guī)模的BIPV建設(shè)將伴隨著大量薄膜電池的應(yīng)用，與BIPV應(yīng)用相結(jié)合的薄膜電池，也將在未來太陽電池市場中占據(jù)更為重要的市場份額首先，結(jié)合城市發(fā)展及未來建筑一體化的發(fā)展趨勢來看薄膜市場，未來薄膜電池肯定將占據(jù)大片光伏市場，除了電站，BIPV是未來城市建筑的必然選擇。生態(tài)城市、綠色城市、低碳城市，無論哪個概念都離不開BIPV的大規(guī)模和高效率應(yīng)用。而且，在城市內(nèi)太陽能發(fā)電是最靠近負荷中心的，BIPV無疑是最佳選擇，可以延伸的還有電熱一體化，這是北方城市選擇的發(fā)展趨勢。其次，在政策上，城市建筑發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用還將有待新的能源政策出臺，目前全球?qū)夥娬镜墓膭钫哒谟帽M，下一輪不排除在BIPV的政策上做文章。而BIPV的發(fā)電技術(shù)日趨成熟，靠近負荷中心的便利性大大提升了光伏發(fā)電的實際使用效率，加之建筑一體化的特性，實際投資費用大大低于在野外的光伏電站，在投資和能效比上具有巨大優(yōu)勢，是未來城市發(fā)展的必然選擇，這方面薄膜電池顯然更具有優(yōu)勢。最后，在技術(shù)上，前兩年半導(dǎo)體的不景氣導(dǎo)致大量半導(dǎo)體和LED/TFT優(yōu)秀人才流動到光伏行業(yè)，從事這些生產(chǎn)工藝的開發(fā)。這兩年無論是晶硅電池還是薄膜電池，在生產(chǎn)工藝技術(shù)上大量地采用半導(dǎo)體工藝，技術(shù)進度很快，使得薄膜電池的成本優(yōu)勢和可持續(xù)發(fā)展的優(yōu)勢更加顯現(xiàn)，越來越多的企業(yè)看到了薄膜電池的潛在優(yōu)勢。如何發(fā)展太陽能薄膜電池近幾年，世界上光伏電池以及組件產(chǎn)量每年以高于30%的速度增長，并且今后增長的主力將是中國。太陽能電池領(lǐng)域知名專家、清華大學(xué)教授張弓在由清華大學(xué)MBA創(chuàng)投與創(chuàng)新俱樂部主辦的環(huán)保能源綠色產(chǎn)業(yè)論壇上表示：“光伏發(fā)電已經(jīng)逐漸從特殊領(lǐng)域供電轉(zhuǎn)向作為常規(guī)能源的一種重要補充，并以分散的形式進入電力市場。在可預(yù)見的將來，光伏發(fā)電必將部分取代常規(guī)能源?！蹦壳肮夥a(chǎn)業(yè)中主流的電池產(chǎn)品為單晶硅、多晶硅電池，但成本過高，要想解決光伏產(chǎn)業(yè)中太陽能電池成本過高的問題，就需要想辦法提高光電轉(zhuǎn)換效率和降低制造成本，那么，薄膜化則成為太陽能電池發(fā)展的必由之路，代表未來發(fā)展方向的也是薄膜太陽電池，同時還要求高轉(zhuǎn)換效率和低成本。典型企業(yè)是美國第一太陽能公司，該公司是近幾年增長速度最快的一家公司，它在成本控制和轉(zhuǎn)換效率提升方面做的都非常優(yōu)秀，===分別是美國第一太陽能公司從2007年一季度到2010年底的成本控制和轉(zhuǎn)換效率提升示意圖。美國第一太陽能公司這幾年之所以能快速提升，關(guān)鍵因素就在于其成本的不斷降低和轉(zhuǎn)換效率的持續(xù)提升，代表了薄膜太陽電池如何發(fā)展的方向。其次，薄膜太陽電池要想站穩(wěn)腳跟，必須不斷地開發(fā)新品，尤其是應(yīng)用型產(chǎn)品，充分利用其柔性、透明、弱光效應(yīng)好等優(yōu)勢。因為薄膜太陽電池可以做成柔性的，可鋪貼在汽車表面、家庭內(nèi)、外墻面等任意形狀的物體上，使其應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛;因為可以做成透明的，則可以用于需要照明的任何建筑物上，比如候車室、火車站站臺等;由于弱光效應(yīng)好，可以應(yīng)用于室內(nèi)光照強度低的地方，比如應(yīng)急照明燈、微型電子辦公用品等。如上所述，薄膜太陽電池的應(yīng)用幾乎可伸展到人們生活的任何角落，人們使用的任何電子產(chǎn)品都可以由薄膜電池供電。因此，薄膜太陽電池要不斷延伸自己的應(yīng)用領(lǐng)域，開發(fā)出晶硅太陽電池不合適的應(yīng)用領(lǐng)域，使自己在新能源領(lǐng)域占有一席之地。最后，開發(fā)新材料、研究新制備技術(shù)是長足發(fā)展之路。新的制備技術(shù)、新的制備材料將是薄膜太陽電池發(fā)展的驅(qū)動力，而新應(yīng)用領(lǐng)域的開發(fā)都是由新技術(shù)應(yīng)用帶動的。薄膜太陽電池由于其制備不受基板形貌、材質(zhì)、大小的限制，因此，在將來可以沉積在任何形貌、材料、大小的物體上。伴隨著沉積設(shè)備、沉積工藝的逐漸成熟，薄膜太陽電池制備成本將越來越低，在可以預(yù)見的將來，薄膜太陽電池將應(yīng)用到人們能接觸的任何物體上，比如：汽車曲面玻璃、窗戶玻璃、裝飾品、公園建筑等。這些新的應(yīng)用，無論哪一項都會給薄膜電池帶來商機。薄膜電池發(fā)電原理薄膜電池發(fā)電原理與晶硅相似，當(dāng)太陽光照射到電池上時，電池吸收光能產(chǎn)生光生電子—空穴對，在電池內(nèi)建電場的作用下，光生電子和空穴被分離，空穴漂移到P側(cè)，電子漂移到N側(cè)，形成光生電動勢，外電路接通時，產(chǎn)生電流。太陽能薄膜電池,重量輕,厚度薄.可彎曲,易攜帶.傳統(tǒng)硅晶電池由于由硅晶體組成,電池主要部分易碎,易產(chǎn)生隱形裂紋,大多有一層鋼化玻璃作為防護,造成重量大,攜帶不便,抗震能力差,造價高,效率或多或少降低.太陽能薄膜電池克服了上述缺點,但并沒有傳統(tǒng)硅晶電池轉(zhuǎn)化效率高.太陽能薄膜電池的轉(zhuǎn)化效率之提升是目前太陽能科技界正在研究的主方向.由于尚未完全成熟,大規(guī)模生產(chǎn)仍有一定風(fēng)險,但勢必會在太陽能領(lǐng)域占有重要地位.其發(fā)展前景非?？春谩Ｌ柲鼙∧る姵赜?銅銦硒太陽能薄膜電池硅粒晶體太陽能電池薄膜電池發(fā)展的利好及優(yōu)勢近日，從一些光伏業(yè)內(nèi)人士處了解到，今年國內(nèi)光伏行業(yè)將逐漸恢復(fù)元氣，今年下半年、最遲明年，光伏行業(yè)將好轉(zhuǎn)。據(jù)透露，實際上目前已經(jīng)有不少工廠重新開工。目前晶硅技術(shù)在光伏行業(yè)中是主流，占相當(dāng)高的比例。薄膜的發(fā)展有個波浪式的過程。當(dāng)初在硅材料比較貴的情況下，有許多人投薄膜電池。近來隨著硅材料的下降，大家對薄膜電池又有了不同的看法?，F(xiàn)在晶硅電池成本已經(jīng)和薄膜電池非常接近，已降到6元/瓦，但轉(zhuǎn)換效率卻比薄膜電池高不少。短時間內(nèi)晶硅電池仍將占主導(dǎo)地位，但從長遠來看，薄膜的發(fā)展前景要遠遠高于晶硅。簡明把薄膜技術(shù)成本高歸結(jié)于薄膜電池裝備主要依賴進口。簡明認為，裝備實現(xiàn)國產(chǎn)化后，“薄膜電池產(chǎn)業(yè)鏈很短，一個車間就能完成。以后要實現(xiàn)平價上網(wǎng)，薄膜的優(yōu)勢就明顯了，未來薄膜的發(fā)電成本能夠做到0.3美元/瓦，還不到3塊錢?！钡嫉孛娣e大卻是薄膜電池繞不過去的一個坎，對建設(shè)大型光伏電站來說，薄膜電池的最大缺點是占地面積大。有關(guān)資料顯示，效率14%的光伏電池組件在標(biāo)準(zhǔn)日照下每平米額定輸出140瓦，以此計算，要達到相同容量，薄膜電池的占地面積與其轉(zhuǎn)換效率成反比。目前來看，薄膜電池要替代晶硅電池并不現(xiàn)實，但如專家所言，在BIPV領(lǐng)域薄膜電池的優(yōu)勢更為明顯。簡明認為，就算是屋頂太陽能光伏系統(tǒng)，用戶選用晶硅還是薄膜電池，也主要取決于政策的變化，“一般看法認為屋頂主要應(yīng)用晶硅。但有些國家由于政策的變化，屋頂采用薄膜的也很多。德國采用鼓勵多發(fā)電的政策，用戶通過發(fā)電賣電賺錢，所以多選用晶硅;但澳大利亞則鼓勵自用為主，政府對每戶1500瓦以內(nèi)的進行補貼，超過這個范圍就不補貼了，因此用戶多傾向于用成本低的薄膜電池?！倍鴮τ凇敖ú男偷扰c建筑物高度緊密結(jié)合的光電一體化項目”，由于薄膜電池對安裝角度不太敏感，對建筑設(shè)計要求的適應(yīng)性更強，因此也更有優(yōu)勢。徐征指出，薄膜電池要真正適合建材的需求，要符合建材的安裝、設(shè)計規(guī)范，如安全性、防火性等要求，才能在建筑物上安裝，目前有些建筑光伏規(guī)范已經(jīng)在起草?！霸瓉碛性S多建筑師和設(shè)計師沒有認識到薄膜電池在建筑上的使用方法，怎樣把薄膜電池融入到設(shè)計和建筑中去，不光是做電池的要學(xué)習(xí)，實際上做建筑的也要學(xué)習(xí)。搞薄膜的要和搞建材的、搞設(shè)計的結(jié)合起來，這是一個互相學(xué)習(xí)的過程。“徐征說。薄膜電池和薄膜模塊生產(chǎn)具有巨大潛力薄膜電池得到空前重視，在“十二五”期間將重點發(fā)展非晶與微晶相結(jié)合的疊層和多結(jié)薄膜電池。過去幾年，薄膜市場經(jīng)歷了一系列重大變革，出現(xiàn)了多樣化的發(fā)展。根據(jù)GTMResearch的2010年薄膜市場報告，該市場從2002年時的17MW發(fā)展到2008年的1GW，年復(fù)合增長率達96%。與此同時，很多薄膜新興企業(yè)都沒能達到目標(biāo)效率價值或目標(biāo)產(chǎn)量。行業(yè)專業(yè)認為，薄膜技術(shù)的潛力目前還沒有完全開發(fā)出來，這一領(lǐng)域有著很好的未來前景。目前實驗室對薄膜電池的測試也支持了這種預(yù)期，薄膜電池有顯著的效率回報。薄膜模塊生產(chǎn)也有類似的提升空間。第一代的設(shè)備在處理能力、運行時間和產(chǎn)出方面可以有很大的提高，第二代薄膜技術(shù)開始成型，將成為新的PV市場上的一支競爭力量。對于即將到來的第二代薄膜太陽能電池，歐瑞康的薄膜硅技術(shù)在降低成本方面很有競爭力?；跉W瑞康TF-Si技術(shù)的模生產(chǎn)出來之后，通過商業(yè)渠道銷售給了全球14個客戶。最新一代的ThinFab?模塊效率提高到10%，在生產(chǎn)線處理能力和材料成本降低方面有很大提高。利用這一創(chuàng)新技術(shù)，一個120MW的工廠，生產(chǎn)成本在歐洲地區(qū)可達到每峰瓦低于0.5歐元，在中國還會再降10%。這對于主導(dǎo)發(fā)展趨勢的晶體技術(shù)和其他薄膜技術(shù)來說是重大利好消息。薄膜生機，一度處于尷尬地位的薄膜電池得到了空前重視。目前國內(nèi)光伏發(fā)電成本仍在1元以上，只有少數(shù)薄膜電池企業(yè)能承受1元/千瓦時以下的上網(wǎng)電價。有分析認為，因為價格上的優(yōu)勢，所以可能對投資規(guī)模和成本較低的薄膜電池更有利。光伏電價統(tǒng)一，是否給處于弱勢發(fā)展的薄膜電池帶來了良機呢?薄膜電池前景看好如何降低光伏發(fā)電成本?關(guān)鍵在于電池技術(shù)。目前商業(yè)運用中的太陽能電池技術(shù)主要包括：晶體硅(單/多晶硅)電池、薄膜(非晶硅、CdTe、CIGS)電池和聚光(GaAs)電池。這其中，晶體硅電池因技術(shù)較為成熟，轉(zhuǎn)換效率較高，是目前的主流產(chǎn)品，市場份額仍達80%以上。然而，在我國太陽能電池生產(chǎn)普遍采用了多晶硅的生產(chǎn)，已暴露出許多難以預(yù)料的問題。事實上，中國光伏產(chǎn)品產(chǎn)量位居世界第一，但多晶硅有40%的需求量需要依靠進口。此外，多晶硅產(chǎn)業(yè)上游環(huán)節(jié)技術(shù)壁壘高、投入大、量產(chǎn)時間長、市場風(fēng)險高，目前國家對多晶硅行業(yè)的準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)提高，貸款也有限制。而與晶體硅電池相比，薄膜電池在效率與成本方面改善的空間更大，多晶硅價格的上漲會增加薄膜電池的成本優(yōu)勢。諸多專家認為，未來薄膜電池產(chǎn)銷量的增長速度仍將快于晶體硅電池，占光伏裝機量的比重會繼續(xù)提升。據(jù)悉，中國在非晶硅薄膜電池方面具有品牌和規(guī)模優(yōu)勢，非晶硅電池仍是目前中國發(fā)展薄膜電池的主要方向?！氨∧る姵兀坏┩黄萍夹g(shù)上的障礙，再加上政策的扶持，在市場上還是有競爭優(yōu)勢的?！濒吣洗髮W(xué)教授胡剛分析。隨著國內(nèi)BIPV的推廣，非晶硅技術(shù)和CIGS技術(shù)的進一步成熟，國內(nèi)薄膜電池將面臨新一輪的高發(fā)展時期，有著巨大的發(fā)展空間。在尹忠東教授看來，薄膜電池有成本低，質(zhì)量輕等特點，在建筑一體化領(lǐng)域具有顯著的應(yīng)用優(yōu)勢?！案哂懈偁幜?，盈利趨勢更明顯。”薄膜電池再回“十二五”規(guī)劃視野。重點發(fā)展非晶與微晶相結(jié)合的疊層和多結(jié)薄膜電池，降低薄膜電池的光致衰減，鼓勵企業(yè)研發(fā)5.5代以上大面積高效率硅薄膜電池……這個一直處于次要角色的薄膜電池，也將躍升為光伏的重點區(qū)間?孰不知，在2010年，多晶硅太陽能電池還牢牢拴著整個光伏電池市場80%以上的市場份額，對于此，薄膜太陽能電池路線擁躉者的內(nèi)心還是頗為苦悶的。尤其當(dāng)時還有些龍頭企業(yè)甚至作出停產(chǎn)薄膜太陽能電池生產(chǎn)線的決定，這無疑更打擊了薄膜電池生產(chǎn)商的信心。而現(xiàn)今，《規(guī)劃》力挺薄膜電池，當(dāng)然絕非信口之辭。薄膜電池的先天優(yōu)勢，近年發(fā)展，及市場潛力，都讓業(yè)內(nèi)不可小覷!目前，薄膜電池技術(shù)主要分為硅基薄膜、CIGS(銅銦鎵硒薄膜)、碲化鎘三大流派。制造晶硅電池需要硅片厚度達到200微米，而制造薄膜電池則是將硅等光電特性的元素沉積在玻璃、塑料等材料上，其厚度往往只有幾微米，所以非常節(jié)省原料。就轉(zhuǎn)換率而言，目前晶硅電池組件轉(zhuǎn)換效率維持在16%，未來可能達到18%左右;美國第一太陽能公司大規(guī)模生產(chǎn)的碲化鎘薄膜電池的轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)達到12%，CIGS轉(zhuǎn)換效率從去年的11%已經(jīng)攀升至14%，預(yù)計2014年將達到15%甚至是17%。CIGS的光電轉(zhuǎn)換效率居各種薄膜太陽電池之首，已接近多晶硅太陽電池，然而成本卻只有其1/3。企業(yè)信心反觀薄膜未來作為中國光伏界的后起之秀，漢能控股集團專注于薄膜太陽能電池，目前，公司已經(jīng)完成了四川、浙江、廣東、海南等地的薄膜電池生產(chǎn)基地規(guī)劃，預(yù)計今年底產(chǎn)能將達到3吉瓦，屆時漢能將超過美國第一太陽能公司，成為全球首屈一指的薄膜電池制造商。此外，漢能還于2011年成立了全球研發(fā)中心對薄膜電池技術(shù)進行攻關(guān)，今年6月并購了德國Q-CELLS公司旗下薄膜電池制造商Solibro，Solibro所擁有的CIGS電池的共蒸鍍技術(shù)是薄膜光伏領(lǐng)域的領(lǐng)先技術(shù)，在去年底，Solibro的CIGS實驗室轉(zhuǎn)換效率達到17.4%，創(chuàng)造了世界紀錄。漢能堅定的投資信心與行動實踐，讓我們刮目相看，更感受到了一種潛在的力量。在全球市場上，技術(shù)相對成熟，能夠?qū)崿F(xiàn)較大規(guī)模生產(chǎn)的企業(yè)包括美國的GlobalSolar、德國的WurthSolar、日本的ShowaShell等?，F(xiàn)在，國內(nèi)也有多家企業(yè)研發(fā)生產(chǎn)薄膜電池，投入到這一擁有相當(dāng)潛力的市場中來，同時通過自主研發(fā)，引進設(shè)備或與國外設(shè)備企業(yè)合作等形式加快太陽能薄膜電池的產(chǎn)業(yè)化。上市公司中，孚日股份引進了Johanna的60MW生產(chǎn)線，而哈高科與美國普尼合作研發(fā)太陽能薄膜的生產(chǎn)工藝，目前其實驗室的轉(zhuǎn)換效率已達20%，接近晶硅電池的試驗室轉(zhuǎn)換效率。在光伏一派蕭條光景之下，卻有這樣一些企業(yè)毅然投資，或?qū)Ｗ⒂诒∧る姵?。這或許多少能讓我們看到一些光亮……光伏屋頂?shù)陌l(fā)展并非一帆風(fēng)順，這也預(yù)示著薄膜電池也需要迎接更多的挑戰(zhàn)。但憑著薄膜電池自身的優(yōu)勢潛力，現(xiàn)又遇上了好的現(xiàn)實契機，只要有努力，相信它的未來是可以預(yù)見的。我們在光伏隧道中見到了前方一束亮光，這就是薄膜電池，感謝它!

瑞士國家材料科學(xué)與技術(shù)實驗室已通過研究證實，薄膜太陽能電池與傳統(tǒng)的半導(dǎo)體太陽能電池(即硅電池)相比，具有更有效利用材料和降低太陽能光伏發(fā)電設(shè)備的生產(chǎn)成本的可能，比如用硫族材料中的銅銦鎵(二)硒(也稱銅銦鎵硒)制成吸光薄膜，其厚度可比用硅片薄100倍。

德國美因茨大學(xué)13日發(fā)表公報說，該校研究人員參與的太陽能薄膜電池研究項目取得重要進展，有望使太陽能薄膜電池突破目前20%光電轉(zhuǎn)化率的紀錄。太陽能薄膜電池生產(chǎn)成本較低，其市場份額近年持續(xù)增長。目前光電轉(zhuǎn)化率最高的是銅銦鎵硒(CIGS)太陽能薄膜電池，可達20%，但與超過30%的理論值仍相距甚遠，其主要難題是材料中的銦、鎵分布和比例難以達到理想值。美因茨大學(xué)的研究人員與IBM公司德國美因茨分部以及生產(chǎn)特種玻璃的德國肖特公司等合作，借助電腦模擬程序發(fā)現(xiàn)銅銦鎵硒材料的銦鎵分離溫度，即在稍低于正常室溫的情況下，銦鎵會完全分開且分布不均勻，從而導(dǎo)致材料的光電作用減弱。而超過這個溫度后，銦鎵會相互融合，且溫度越高其分布得就越均勻。這表明太陽能薄膜電池生產(chǎn)過程需要較高的溫度，只要最后的制冷步驟足夠快就能使這種均勻性“定格”。據(jù)統(tǒng)計至2010年底，大陸太陽能發(fā)電裝機達50萬千瓦。其中應(yīng)用多晶矽電池組件的電站占比95%，薄膜太陽能電池僅占5%。在近兩次太陽能特許權(quán)招標(biāo)中，薄膜太陽能電池組件商中標(biāo)比例偏低。薄膜太陽能電池在光轉(zhuǎn)換效率等技術(shù)指標(biāo)上的劣勢，使其在大陸應(yīng)用的市場一直偏小。建設(shè)屋頂電站需要設(shè)備元件能更好地與建筑物結(jié)合，薄膜太陽能由于自身的柔性和可塑性能更好滿足這一需求。且屋頂電站一般單體規(guī)模小，且偏向使用者自發(fā)自用，對光電轉(zhuǎn)換效率要求沒有地面電站那么高。因此，薄膜太陽能電池更適合在屋頂電站大面積推廣應(yīng)用。薄膜電池千億級市場啟動目前來看，新能源分散式發(fā)電已漸成為未來政策鼓勵重點。因此，屋頂太陽能規(guī)模大幅擴容有望享受長期政策優(yōu)惠。經(jīng)中投顧問測算，如果以每瓦5元的薄膜電池基礎(chǔ)成本測算，2500萬屋頂電站裝機規(guī)模有望帶動1000億到1300億元的薄膜電池市場崛起。這一數(shù)字比業(yè)界此前預(yù)期的800億元要高。市場規(guī)?；瘑右灿型麕颖∧る姵囟入姵杀镜目焖俳档?。中證證券研究中心研究員季巍認為，薄膜電池發(fā)電的成本理論極限在每度0.6元，多晶矽電池發(fā)電成本極限每度0.9元。一旦太陽能屋頂計畫在十二五期間大規(guī)模啟動，將使薄膜電池廠家投入更多研發(fā)改善生產(chǎn)工藝，進而形成超過多晶矽電池的電價競爭力。

薄膜電池不僅是一種高效能源產(chǎn)品，又是一種新型建筑材料。在國際市場硅原材料持續(xù)緊張的大環(huán)境之下，薄膜太陽電池已經(jīng)逐漸成為了國際光伏市場發(fā)展新的趨勢和新的熱點。當(dāng)前，進入產(chǎn)業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的薄膜電池主要有硅基薄膜太陽能電池、銅銦鎵硒薄膜太陽能電池(cigs)、碲化鎘薄膜太陽能電池三種。尚普咨詢電子行業(yè)分析師指出：薄膜電池及晶硅電池不應(yīng)該對立起來，在未來一段時期內(nèi)其將是一個共存而不是替代的局面。當(dāng)前，晶硅技術(shù)在光伏行業(yè)中是主流，占相當(dāng)高的比例，而在光伏建筑一體化領(lǐng)域中薄膜電池將會有一番大作為。因為膜電池在建筑上安裝更為方便。短時期內(nèi)晶硅電池仍將占主導(dǎo)地位，但從長遠的發(fā)展來看，薄膜電池的發(fā)展前景要優(yōu)于晶硅電池的發(fā)展。當(dāng)前，晶硅的效率能達到17.5%左右，單節(jié)電池的極限效率為29%，目前實驗室可做到25%，因此晶硅的效率提升空間有限。但薄膜的極限效率也和晶硅一樣，可以達到29%，而目前的效率只有10%上下，也就是說薄膜的轉(zhuǎn)換效率還有很大提升空間。據(jù)尚普咨詢發(fā)布的《薄膜電池行業(yè)投資分析及前景預(yù)測報告》顯示：當(dāng)前，用薄膜電池代替晶硅電池并不太現(xiàn)實。但薄膜電池在bipv領(lǐng)域的優(yōu)勢還是十分明顯的。用戶選用晶硅還是薄膜電池，這主要是取決政策的變化。而對于那些建材型等與建筑物高度緊密結(jié)合的光電一體化項目，由于薄膜電池對安裝角度不太敏感，對建筑設(shè)計要求的適應(yīng)性更強，所以其也更具有優(yōu)勢。薄膜電池是真正的適合建材的需求，要符合建材的安裝、設(shè)計規(guī)范，如安全性、防火性等要求，才能在建筑物上安裝。國內(nèi)光伏電池可分為兩大陣營：晶硅電池和薄膜電池。在光伏技術(shù)江湖里，晶硅和薄膜就像兩位劍客，“各懷絕技”，互不相讓?？v觀歷史，晶硅電池“出道較早”，且技術(shù)相對成熟穩(wěn)定，轉(zhuǎn)換效率高，由此也占據(jù)了市場的大頭，而薄膜電池則堪稱后起之秀，其技術(shù)也在持續(xù)提升，潛力不可限量，正不斷威脅和蠶食晶硅電池的霸主地位。相比之下，薄膜電池在成本上具備相當(dāng)?shù)母偁幜?。近年來以CdTe(碲化鎘)為主的薄膜電池增長迅速。資料顯示，以美國公司FirstSolar為主生產(chǎn)銷售的CdTe電池，在薄膜市場上的份額由2003年的7%急劇上升至去年的47%。實驗室數(shù)據(jù)顯示，未來薄膜電池還有翻番的轉(zhuǎn)換率提升空間。也有專家預(yù)測，理論上，其成本還可以下降50%。說到薄膜電池快速崛起，我們不能不提及BIPV，屋頂光伏，可以說，也是它們的