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銅銦鎵硒(CIGS)：一種低成本高效率光伏技術(shù)

采用CIGS吸收層的光伏模組可以高效的將光能直接轉(zhuǎn)換為電能。在光伏技術(shù)領(lǐng)域具有重要的地位，目前小面積電池的研發(fā)效率世界紀(jì)錄達(dá)到21.7%，組件效率達(dá)到16.5%?；谀壳靶‰姵氐难芯窟M(jìn)展，未來(lái)小組件的效率可達(dá)到21%，全面積組件有望達(dá)到18%的效率。低成本CIGS光伏模組可以使度電成本低于€0.05/kWh，并為降低CO2排放量做出重要貢獻(xiàn)。

產(chǎn)品和技術(shù)展望

CIGS模組產(chǎn)品和設(shè)計(jì)的多樣性為未來(lái)光伏能源的發(fā)展提供了多種可能。CIGS玻璃-玻璃產(chǎn)品可應(yīng)用于光伏電站、屋頂、建筑表面。目前，柔性輕質(zhì)CIGS模組的產(chǎn)品平均開(kāi)口效率已超過(guò)16%，隨著此類產(chǎn)品達(dá)到更高的效率，將開(kāi)啟新的規(guī)模化應(yīng)用和市場(chǎng)。

從長(zhǎng)期發(fā)展來(lái)看，以CIGS作為底電池，與合適的寬帶隙吸收層材料結(jié)合，形成疊層電池，可使太陽(yáng)能電池效率超過(guò)30%。由此可見(jiàn)，CIGS電池不僅是一種高競(jìng)爭(zhēng)力的光伏技術(shù)，它還具有進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用的潛力。

CIGS模組的主要優(yōu)勢(shì)：高發(fā)電量和優(yōu)異的戶外性能

因CIGS模組具有較低溫度系數(shù)、良好的光譜響應(yīng)以及較好的弱光性能，使其具有較高的發(fā)電性量，因此在大多數(shù)的氣候條件下具有較低的度電成本(LCoE)。此外，薄膜組件設(shè)計(jì)基于集成的內(nèi)聯(lián)技術(shù)，可以從本質(zhì)上降低其對(duì)陰影的敏感性。低溫度系數(shù)、高的陰影遮擋容忍度、較好的弱光性能，也是BIPV應(yīng)用中的關(guān)鍵需求。

可持續(xù)發(fā)展：能耗低、能量?jī)斶€時(shí)間短、材料消耗少

基于薄膜太陽(yáng)能電池的本質(zhì)特性-較短的能量?jī)斶€時(shí)間和最少的高純度材料的應(yīng)用-薄膜太陽(yáng)能電池的發(fā)電成本可低于傳統(tǒng)能源方式。若計(jì)算碳足跡，薄膜太陽(yáng)能電池具有顯著的優(yōu)勢(shì)，是一種真正的可持續(xù)發(fā)展能源。此外，在光伏組件達(dá)到壽命期后，其完整回收利用在技術(shù)上是完全可行的，未來(lái)可依據(jù)需求進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用?；谝陨显?，CIGS技術(shù)在光伏規(guī)?；瘧?yīng)用方面是一種最具可持續(xù)性的解決方案。

可信賴的產(chǎn)品可靠性

基于剛性玻璃襯底的雙玻銅銦鎵硒組件，電池單元的電學(xué)互聯(lián)由激光劃刻形成一體化集成的串聯(lián)結(jié)構(gòu)，較之傳統(tǒng)的串焊互聯(lián)

方式具有更卓越的可靠性。現(xiàn)今，大生產(chǎn)銅銦鎵硒組件的可靠性已被大量的加速老化實(shí)驗(yàn)及長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)地測(cè)試數(shù)據(jù)證實(shí)，并具有獨(dú)立測(cè)試機(jī)構(gòu)的認(rèn)證。

吉瓦級(jí)的規(guī)模化生產(chǎn)能力

當(dāng)前最大的銅銦鎵硒產(chǎn)能從百兆瓦到一吉瓦每年，存在于德國(guó)與日本。這些生產(chǎn)基地都以90%以上的產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈良率進(jìn)行運(yùn)營(yíng)。目前全世界銅銦鎵硒的總產(chǎn)能達(dá)2GW/年。雖然銅銦鎵硒膜層的制備工藝在不同公司有所區(qū)別，但都表現(xiàn)出良好的產(chǎn)品性能。這表明銅銦鎵硒光伏組件制造業(yè)已達(dá)到第一階段的產(chǎn)業(yè)成熟度。即使使用了地殼稀缺元素銦，每年100GW的產(chǎn)能也不會(huì)對(duì)供應(yīng)鏈造成挑戰(zhàn)。這是由于技術(shù)的進(jìn)步減少了銦的用量及銦元素的回收。技術(shù)研發(fā)的持續(xù)進(jìn)展，在未來(lái)十年會(huì)發(fā)掘銅銦鎵硒成本下降的更大潛力。

生產(chǎn)成本

今天銅銦鎵硒光伏組件的生產(chǎn)成本幾乎與晶硅太陽(yáng)能組件相當(dāng)，這還是在銅銦鎵硒的生產(chǎn)規(guī)模及累計(jì)產(chǎn)出比晶硅太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)小數(shù)倍的情況下比較。從2008到2014年，銅銦鎵硒組件的全球出貨量為3GW。這表明銅銦鎵硒光伏產(chǎn)業(yè)處于產(chǎn)業(yè)認(rèn)知曲線的起始端，如同平板顯示及玻璃鍍膜等相近似薄膜產(chǎn)業(yè)所經(jīng)歷的過(guò)程。大面積均勻鍍膜、加速的工藝流程與更強(qiáng)大的銅銦鎵硒鍍膜設(shè)備相結(jié)合使150MW產(chǎn)能的制造成本有潛力達(dá)到0.4美元每峰瓦。值得指出的是，銅銦鎵硒組件生產(chǎn)的設(shè)備投資包括從玻璃襯底輸入到成品組件輸出的完整的產(chǎn)業(yè)鏈?；阢~銦鎵硒組件今天已達(dá)到的成績(jī)，我們可以看到未來(lái)成本下降的巨大潛力。關(guān)鍵在于將實(shí)驗(yàn)室的小面積高光電轉(zhuǎn)換效率轉(zhuǎn)移應(yīng)用于大生產(chǎn)。下一階段成本持續(xù)下降的影響因素包括：組件效率的提升由14%到18%，規(guī)模效應(yīng)帶動(dòng)的材料成本(BOM)下降，研發(fā)帶動(dòng)的成本下降(超薄吸收層，利用較低純度的原材料)，設(shè)備投資的下降，下一代設(shè)備帶動(dòng)的生產(chǎn)能力的改善(產(chǎn)能，良率及設(shè)備稼動(dòng)率)，生產(chǎn)能耗的降低及優(yōu)化的基礎(chǔ)設(shè)施。綜合所有成本下降的因素，在吉瓦(GW)級(jí)規(guī)模，銅銦鎵硒生產(chǎn)成本會(huì)實(shí)現(xiàn)25%至40%的進(jìn)一步下降。

銅銦鎵硒 CIGS薄膜組件

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