薄膜太陽能電池喜與憂 前景廣闊風險兼備
發布時間:2009-10-05 來源:科學新聞
機遇與挑戰:
中(zhong)國(guo)是(shi)世(shi)界(jie)上(shang)最(zui)大(da)的(de)太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池(chi)製(zhi)造(zao)基(ji)地(di)。但(dan)令(ling)中(zhong)國(guo)太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池(chi)企(qi)業(ye)感(gan)到(dao)尷(gan)尬(ga)的(de)是(shi),中(zhong)國(guo)政(zheng)府(fu)將(jiang)建(jian)設(she)世(shi)界(jie)最(zui)大(da)規(gui)模(mo)太(tai)陽(yang)能(neng)發(fa)電(dian)廠(chang)的(de)橄(gan)欖(lan)枝(zhi)拋(pao)給(gei)了(le)一(yi)家(jia)美(mei)國(guo)企(qi)業(ye)。
美國當地時間9月8日,中國政府與美國第一太陽能公司(First Solar)簽署備忘錄,雙方計劃在內蒙古鄂爾多斯建造200萬千瓦的太陽能發電廠。這將是世界上最大的太陽能發電廠,可供300萬戶居民用電。
jiuzailiangzhouyiqian,zhongguozhengfuhaizhengzhongbiaotai,duojingguihetaiyangnengdianchixingyecunzaizhongfujianshexianxiang。zaizhegedangkou,zhongguozhengfuweihehaiyudiyitaiyangnenggongsigaotiaoqidongeerduosidetaiyangnengfadianchangxiangmu?
原因之一或許在於:第一太陽能公司主攻的並非多晶矽太陽能電池。實際上,這家公司是薄膜太陽能電池技術的領導者。
這筆超級大訂單也預示著薄膜太陽能電池今後有望在中國乃至全球得到更多的應用。
多晶矽過剩
與第一太陽能公司不同的是,中國企業生產的基本上都是多晶矽太陽能電池,其主要原料為多晶矽。
與薄膜太陽能電池相比,多晶矽太陽能電池的光電轉換效率更高。薄膜太陽能電池一般不超過10%,而多晶矽太陽能電池大多在14%以上。
但薄膜太陽能電池最大的優勢在於,可以不使用價格不菲的矽,所需材料少於多晶矽太陽能電池,能耗也明顯低於多晶矽太陽能電池。
當然,薄膜太陽能的技術難度也較高,被認為是多晶矽太陽能電池之後的下一代太陽能電池技術。
前(qian)幾(ji)年(nian),由(you)於(yu)多(duo)晶(jing)矽(gui)材(cai)料(liao)供(gong)不(bu)應(ying)求(qiu),國(guo)際(ji)市(shi)場(chang)上(shang)多(duo)晶(jing)矽(gui)的(de)價(jia)格(ge)一(yi)度(du)高(gao)達(da)每(mei)噸(dun)數(shu)百(bai)美(mei)元(yuan)。在(zai)這(zhe)種(zhong)背(bei)景(jing)下(xia),中(zhong)國(guo)多(duo)個(ge)地(di)方(fang)上(shang)馬(ma)了(le)多(duo)晶(jing)矽(gui)生(sheng)產(chan)線(xian)。結(jie)果(guo)造(zao)成(cheng)產(chan)能(neng)過(guo)剩(sheng),再(zai)加(jia)上(shang)金(jin)融(rong)危(wei)機(ji)的(de)影(ying)響(xiang),多(duo)晶(jing)矽(gui)的(de)價(jia)格(ge)隨(sui)之(zhi)大(da)幅(fu)跌(die)落(luo)。
在8月26日召開的國務院常務會議上,風電和多晶矽等新興產業被認為“出現重複建設傾向”。
同日,工業和信息化部總工程師朱宏任在該部召開的一個發布會上也表示:“太陽能、風能等新興產業重複建設、無序上馬的問題不容忽視。”
與此同時,多晶矽生產過程對能源的大量消耗,以及四氯化矽等有毒副產品對環境的汙染,也遭到了不少批評。
由於中國的多晶矽太陽能電池產品大多出口到發達國家,有人形象地稱之為“消費在外,汙染在內”。
在多晶矽太陽能電池受到當頭棒喝之際,太陽能電池家族中另一位成員——薄膜太陽能電池的走向頗為引人注目。
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薄膜興起
過去幾年中,薄膜太陽能電池的產量處於高速增長之中。
根據市場調查公司DisplaySearch在8月11日發布的太陽能電池產能趨勢報告,2009年薄膜太陽能電池產能約為358萬千瓦。
這家公司的報告還顯示,2005年薄膜太陽能電池在全部太陽能電池產能中約占5%,到2009年預計會超過20%。
中國電力投資集團西安太陽能電力有限公司一位技術人員對編輯解釋:“顧名思義,薄膜電池就是將一層薄膜製備成太陽能電池,由於其用矽量極少,故更容易降低成本。”
這位技術人員還說:“薄bo膜mo太tai陽yang能neng電dian池chi既ji是shi一yi種zhong高gao效xiao能neng源yuan產chan品pin,也ye更geng容rong易yi與yu建jian築zhu完wan美mei結jie合he。在zai國guo際ji市shi場chang矽gui原yuan材cai料liao持chi續xu緊jin張zhang的de背bei景jing下xia,薄bo膜mo太tai陽yang電dian池chi已yi成cheng為wei國guo際ji光guang伏fu市shi場chang發fa展zhan的de新xin趨qu勢shi和he新xin熱re點dian。”
目前,薄膜太陽能電池主要包括矽基薄膜太陽能電池、碲化鎘薄膜太陽能電池、銅銦镓硒薄膜太陽能電池等。其中以第一太陽能公司為代表的碲化鎘薄膜太陽能電池技術最為常見。
在薄膜太陽能電池市場上,領先者是美國、日本等國的企業。不過一些中國太陽能電池生產企業在薄膜太陽能電池這一新興領域也不甘落後。
9月9日,位於河北保定的上市公司天威保變發布公告稱,該公司控股子公司天威薄膜將投資30多億元,建設年產15萬千瓦非晶矽薄膜太陽能電池的二期項目。
兩個多月前,天威薄膜年產4.65萬千瓦的非晶矽薄膜太陽能電池生產線已經投產,其初始光電轉換效率在8%左右。
除了天威,百世德太陽能、無錫尚德等企業也已經或即將投產薄膜太陽能電池生產線。不過,這些企業的薄膜太陽能電池生產技術大多從國外進口。
薄膜太陽能電池的前景廣闊,但並不等於沒有風險。
中國電子材料行業協會的李清岩告訴編輯,由於技術和成本等因素,未來一段時間內,多晶矽仍將持續成為太陽能電池產業的主體。
“目前,薄膜太陽能電池在中國太陽能電池產業中的比重僅占10%左右。未來10年到20年,薄膜太陽能電池也不會占據太陽能電池的主導位置,因為其技術不夠成熟。”他說:“有的薄膜太陽能電池,效率相對晶矽太陽能電池差很多,有一些效率較好的成本又過高。”
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三氟化氮之憂
薄膜太陽能電池產業要想在未來的競爭中擊敗多晶矽太陽能電池,還必須直麵一個環境難題:薄膜太陽能電池生產過程中釋放的三氟化氮,被認為是一種溫室氣體。
2008年,美國加州大學爾灣分校地球係統科學係的邁克爾·普拉瑟(Michael Prather)及其同事在《地球地理學研究學報》上發布研究論文稱,三氟化氮的溫室效應是二氧化碳的17000倍。在半導體、液晶麵板和薄膜太陽能電池生產過程中,都可能釋放三氟化氮。
普拉瑟告訴編輯,三氟化氮顯著的溫室效應在大氣中能夠存在550年以上,對紅外線的吸收能力也很強。
美國加州大學斯克裏普斯海洋研究所雷·魏斯(Ray Weiss)及其研究團隊還發現,三氟化氮在大氣中的濃度由1978年的0.02萬億上升到了2008年的0.454萬億。
魏斯稱,雖然目前在人類活動所產生的溫室效應中,二氧化碳占到了60%,三氟化氮隻占0.04%,但三氟化氮所占的比例可能會呈指數級增長。
他告訴編輯:“我們的監測結果表明,大氣中三氟化氮的排放量要比預期的高4到5倍。”
目前,《京都議定書》隻涉及到6種氣體:二氧化碳、甲烷、氧化亞氮、氫氟碳化物、全氟化碳和六氟化硫。普拉瑟和魏斯建議,將三氟化氮也列入需要減排的溫室氣體之列。
魏斯說:“我們應該對三氟化氮的減排製訂相應的激勵機製。”
中(zhong)國(guo)氣(qi)象(xiang)局(ju)大(da)氣(qi)成(cheng)分(fen)觀(guan)測(ce)服(fu)務(wu)中(zhong)心(xin)劉(liu)煜(yu)則(ze)表(biao)示(shi),三(san)氟(fu)化(hua)氮(dan)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)溫(wen)室(shi)效(xiao)應(ying)的(de)確(que)強(qiang)於(yu)二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan),但(dan)目(mu)前(qian)全(quan)球(qiu)大(da)氣(qi)中(zhong)三(san)氟(fu)化(hua)氮(dan)的(de)含(han)量(liang)並(bing)不(bu)高(gao)。
魏斯也指出,目前三氟化氮的排放量僅占0.04%,它(ta)不(bu)會(hui)成(cheng)為(wei)最(zui)糟(zao)糕(gao)的(de)溫(wen)室(shi)氣(qi)體(ti)。而(er)且(qie),大(da)多(duo)數(shu)清(qing)潔(jie)技(ji)術(shu)的(de)使(shi)用(yong),無(wu)論(lun)是(shi)薄(bo)膜(mo)太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池(chi)還(hai)是(shi)風(feng)力(li)發(fa)電(dian)機(ji),其(qi)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)都(dou)會(hui)伴(ban)隨(sui)溫(wen)室(shi)氣(qi)體(ti)的(de)產(chan)生(sheng),隻(zhi)要(yao)它(ta)們(men)的(de)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)足(zu)以(yi)彌(mi)補(bu)溫(wen)室(shi)氣(qi)體(ti)的(de)排(pai)放(fang),那(na)麼(me)這(zhe)些(xie)新(xin)技(ji)術(shu)還(hai)是(shi)有(you)益(yi)的(de)。
他舉例說:“薄膜太陽能電池板的使用壽命多為數十年,而它們僅僅需要一兩年的時間就可以彌補生產過程中釋放的溫室氣體。”
普拉瑟則表示,半導體、液晶麵板和薄膜太陽能電池板還可以考慮替代方案,減少其生產過程中溫室氣體的排放,尤其重要的是,“必須進行公平的評估”。
- 多晶矽和太陽能電池行業存在重複建設現象
- 過去幾年中,薄膜太陽能電池的產量處於高速增長之中
- 中國政府將建設世界最大規模太陽能發電廠的橄欖枝拋給了一家美國企業
- 中國政府為何還與第一太陽能公司高調啟動鄂爾多斯的太陽能發電廠項目讓人費解
中(zhong)國(guo)是(shi)世(shi)界(jie)上(shang)最(zui)大(da)的(de)太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池(chi)製(zhi)造(zao)基(ji)地(di)。但(dan)令(ling)中(zhong)國(guo)太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池(chi)企(qi)業(ye)感(gan)到(dao)尷(gan)尬(ga)的(de)是(shi),中(zhong)國(guo)政(zheng)府(fu)將(jiang)建(jian)設(she)世(shi)界(jie)最(zui)大(da)規(gui)模(mo)太(tai)陽(yang)能(neng)發(fa)電(dian)廠(chang)的(de)橄(gan)欖(lan)枝(zhi)拋(pao)給(gei)了(le)一(yi)家(jia)美(mei)國(guo)企(qi)業(ye)。
美國當地時間9月8日,中國政府與美國第一太陽能公司(First Solar)簽署備忘錄,雙方計劃在內蒙古鄂爾多斯建造200萬千瓦的太陽能發電廠。這將是世界上最大的太陽能發電廠,可供300萬戶居民用電。
jiuzailiangzhouyiqian,zhongguozhengfuhaizhengzhongbiaotai,duojingguihetaiyangnengdianchixingyecunzaizhongfujianshexianxiang。zaizhegedangkou,zhongguozhengfuweihehaiyudiyitaiyangnenggongsigaotiaoqidongeerduosidetaiyangnengfadianchangxiangmu?
原因之一或許在於:第一太陽能公司主攻的並非多晶矽太陽能電池。實際上,這家公司是薄膜太陽能電池技術的領導者。
這筆超級大訂單也預示著薄膜太陽能電池今後有望在中國乃至全球得到更多的應用。
多晶矽過剩
與第一太陽能公司不同的是,中國企業生產的基本上都是多晶矽太陽能電池,其主要原料為多晶矽。
與薄膜太陽能電池相比,多晶矽太陽能電池的光電轉換效率更高。薄膜太陽能電池一般不超過10%,而多晶矽太陽能電池大多在14%以上。
但薄膜太陽能電池最大的優勢在於,可以不使用價格不菲的矽,所需材料少於多晶矽太陽能電池,能耗也明顯低於多晶矽太陽能電池。
當然,薄膜太陽能的技術難度也較高,被認為是多晶矽太陽能電池之後的下一代太陽能電池技術。
前(qian)幾(ji)年(nian),由(you)於(yu)多(duo)晶(jing)矽(gui)材(cai)料(liao)供(gong)不(bu)應(ying)求(qiu),國(guo)際(ji)市(shi)場(chang)上(shang)多(duo)晶(jing)矽(gui)的(de)價(jia)格(ge)一(yi)度(du)高(gao)達(da)每(mei)噸(dun)數(shu)百(bai)美(mei)元(yuan)。在(zai)這(zhe)種(zhong)背(bei)景(jing)下(xia),中(zhong)國(guo)多(duo)個(ge)地(di)方(fang)上(shang)馬(ma)了(le)多(duo)晶(jing)矽(gui)生(sheng)產(chan)線(xian)。結(jie)果(guo)造(zao)成(cheng)產(chan)能(neng)過(guo)剩(sheng),再(zai)加(jia)上(shang)金(jin)融(rong)危(wei)機(ji)的(de)影(ying)響(xiang),多(duo)晶(jing)矽(gui)的(de)價(jia)格(ge)隨(sui)之(zhi)大(da)幅(fu)跌(die)落(luo)。
在8月26日召開的國務院常務會議上,風電和多晶矽等新興產業被認為“出現重複建設傾向”。
同日,工業和信息化部總工程師朱宏任在該部召開的一個發布會上也表示:“太陽能、風能等新興產業重複建設、無序上馬的問題不容忽視。”
與此同時,多晶矽生產過程對能源的大量消耗,以及四氯化矽等有毒副產品對環境的汙染,也遭到了不少批評。
由於中國的多晶矽太陽能電池產品大多出口到發達國家,有人形象地稱之為“消費在外,汙染在內”。
在多晶矽太陽能電池受到當頭棒喝之際,太陽能電池家族中另一位成員——薄膜太陽能電池的走向頗為引人注目。
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薄膜興起
過去幾年中,薄膜太陽能電池的產量處於高速增長之中。
根據市場調查公司DisplaySearch在8月11日發布的太陽能電池產能趨勢報告,2009年薄膜太陽能電池產能約為358萬千瓦。
這家公司的報告還顯示,2005年薄膜太陽能電池在全部太陽能電池產能中約占5%,到2009年預計會超過20%。
中國電力投資集團西安太陽能電力有限公司一位技術人員對編輯解釋:“顧名思義,薄膜電池就是將一層薄膜製備成太陽能電池,由於其用矽量極少,故更容易降低成本。”
這位技術人員還說:“薄bo膜mo太tai陽yang能neng電dian池chi既ji是shi一yi種zhong高gao效xiao能neng源yuan產chan品pin,也ye更geng容rong易yi與yu建jian築zhu完wan美mei結jie合he。在zai國guo際ji市shi場chang矽gui原yuan材cai料liao持chi續xu緊jin張zhang的de背bei景jing下xia,薄bo膜mo太tai陽yang電dian池chi已yi成cheng為wei國guo際ji光guang伏fu市shi場chang發fa展zhan的de新xin趨qu勢shi和he新xin熱re點dian。”
目前,薄膜太陽能電池主要包括矽基薄膜太陽能電池、碲化鎘薄膜太陽能電池、銅銦镓硒薄膜太陽能電池等。其中以第一太陽能公司為代表的碲化鎘薄膜太陽能電池技術最為常見。
在薄膜太陽能電池市場上,領先者是美國、日本等國的企業。不過一些中國太陽能電池生產企業在薄膜太陽能電池這一新興領域也不甘落後。
9月9日,位於河北保定的上市公司天威保變發布公告稱,該公司控股子公司天威薄膜將投資30多億元,建設年產15萬千瓦非晶矽薄膜太陽能電池的二期項目。
兩個多月前,天威薄膜年產4.65萬千瓦的非晶矽薄膜太陽能電池生產線已經投產,其初始光電轉換效率在8%左右。
除了天威,百世德太陽能、無錫尚德等企業也已經或即將投產薄膜太陽能電池生產線。不過,這些企業的薄膜太陽能電池生產技術大多從國外進口。
薄膜太陽能電池的前景廣闊,但並不等於沒有風險。
中國電子材料行業協會的李清岩告訴編輯,由於技術和成本等因素,未來一段時間內,多晶矽仍將持續成為太陽能電池產業的主體。
“目前,薄膜太陽能電池在中國太陽能電池產業中的比重僅占10%左右。未來10年到20年,薄膜太陽能電池也不會占據太陽能電池的主導位置,因為其技術不夠成熟。”他說:“有的薄膜太陽能電池,效率相對晶矽太陽能電池差很多,有一些效率較好的成本又過高。”
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三氟化氮之憂
薄膜太陽能電池產業要想在未來的競爭中擊敗多晶矽太陽能電池,還必須直麵一個環境難題:薄膜太陽能電池生產過程中釋放的三氟化氮,被認為是一種溫室氣體。
2008年,美國加州大學爾灣分校地球係統科學係的邁克爾·普拉瑟(Michael Prather)及其同事在《地球地理學研究學報》上發布研究論文稱,三氟化氮的溫室效應是二氧化碳的17000倍。在半導體、液晶麵板和薄膜太陽能電池生產過程中,都可能釋放三氟化氮。
普拉瑟告訴編輯,三氟化氮顯著的溫室效應在大氣中能夠存在550年以上,對紅外線的吸收能力也很強。
美國加州大學斯克裏普斯海洋研究所雷·魏斯(Ray Weiss)及其研究團隊還發現,三氟化氮在大氣中的濃度由1978年的0.02萬億上升到了2008年的0.454萬億。
魏斯稱,雖然目前在人類活動所產生的溫室效應中,二氧化碳占到了60%,三氟化氮隻占0.04%,但三氟化氮所占的比例可能會呈指數級增長。
他告訴編輯:“我們的監測結果表明,大氣中三氟化氮的排放量要比預期的高4到5倍。”
目前,《京都議定書》隻涉及到6種氣體:二氧化碳、甲烷、氧化亞氮、氫氟碳化物、全氟化碳和六氟化硫。普拉瑟和魏斯建議,將三氟化氮也列入需要減排的溫室氣體之列。
魏斯說:“我們應該對三氟化氮的減排製訂相應的激勵機製。”
中(zhong)國(guo)氣(qi)象(xiang)局(ju)大(da)氣(qi)成(cheng)分(fen)觀(guan)測(ce)服(fu)務(wu)中(zhong)心(xin)劉(liu)煜(yu)則(ze)表(biao)示(shi),三(san)氟(fu)化(hua)氮(dan)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)溫(wen)室(shi)效(xiao)應(ying)的(de)確(que)強(qiang)於(yu)二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan),但(dan)目(mu)前(qian)全(quan)球(qiu)大(da)氣(qi)中(zhong)三(san)氟(fu)化(hua)氮(dan)的(de)含(han)量(liang)並(bing)不(bu)高(gao)。
魏斯也指出,目前三氟化氮的排放量僅占0.04%,它(ta)不(bu)會(hui)成(cheng)為(wei)最(zui)糟(zao)糕(gao)的(de)溫(wen)室(shi)氣(qi)體(ti)。而(er)且(qie),大(da)多(duo)數(shu)清(qing)潔(jie)技(ji)術(shu)的(de)使(shi)用(yong),無(wu)論(lun)是(shi)薄(bo)膜(mo)太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池(chi)還(hai)是(shi)風(feng)力(li)發(fa)電(dian)機(ji),其(qi)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)都(dou)會(hui)伴(ban)隨(sui)溫(wen)室(shi)氣(qi)體(ti)的(de)產(chan)生(sheng),隻(zhi)要(yao)它(ta)們(men)的(de)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)足(zu)以(yi)彌(mi)補(bu)溫(wen)室(shi)氣(qi)體(ti)的(de)排(pai)放(fang),那(na)麼(me)這(zhe)些(xie)新(xin)技(ji)術(shu)還(hai)是(shi)有(you)益(yi)的(de)。
他舉例說:“薄膜太陽能電池板的使用壽命多為數十年,而它們僅僅需要一兩年的時間就可以彌補生產過程中釋放的溫室氣體。”
普拉瑟則表示,半導體、液晶麵板和薄膜太陽能電池板還可以考慮替代方案,減少其生產過程中溫室氣體的排放,尤其重要的是,“必須進行公平的評估”。
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