薄膜电池虽好，但十年内不可能取代晶硅电池

2015年3月26日，"光伏新标准应用交流会暨集散式光伏系统方案技术研讨会"在深圳成功举办。本次会议由禾望电气主办，邀请了中国电力科学研究院、中山大学太阳能研究所、上海电力设计院等单位的相关专家和领导莅临出席并发表主题演讲。中山大学太阳能研究院院长沈辉、上海电力设计院郭家宝副总工程师、禾望电气太阳能研发部总经理曾建友以及服务部总监蔡海涛发表了精彩演讲。来自行业协会、研究机构、测试机构、国内主要发电公司、光伏企业和媒体的50多位嘉宾共同出席了本次会议。
　　

会议中，中山大学太阳能研究院院长沈辉教授发表致辞并发表了《光伏发展现状与趋势》的演讲。在演讲中，沈辉教授分享了他的一个判断，在未来的十年乃至更长的时间，晶体硅电池的主导地位很难被替代。
　　

沈辉教授表示，太阳能光伏产业和半导体产业有很大的相通性。作为支撑当前的信息社会的主要技术，90%以上的微电子产品都是从硅材料制造而来，另外10%左右的半导体材料来自于III-V的半导体材料。而当前的主流太阳能产品也是建立在晶体硅的基础上发展而来从资源角度来看，作为地球范围内分布最广的元素之一，硅元素构成了地壳总质量的26.4%，仅次于第一位的氧（49.4%）。在一定程度上来说，硅材料是取之不尽，用之不竭的。
　　

从技术角度，从20世纪五十年代到现在为止，晶硅电池技术暂时还没有呈现出衰亡的迹象。这一点，我们可以参考相机的发展历史。从黑白相机、到彩色相机，再到如今的数码相机，一次次的颠覆性技术让前一代产品逐渐衰亡。而太阳能电池技术目前还没有出现可以割裂出代差的划时代新技术。目前媒体常常说的所谓第一代、第二代或者第三代光伏技术其实都是不科学的称呼。太阳能技术仍处于第一代时期，没有第二代，更遑论第三代技术。究其根本，给技术分代，是一个严谨、科学的事情。从原理上看，目前的太阳能电池其本质就是半导体材料科学，都是来源于P-N结。只要这种状况没有发生改变，现有的各种新方向技术，是不能够作为分代依据的。即使是在欧洲的光伏科学界，也是不承认第二代、第三代太阳能技术的--包括薄膜电池与聚光光伏技术，都尚属第一代范畴。
　　

对于晶硅电池与薄膜电池之间的关系，沈教授用了"不矛盾"来解释。晶硅电池与薄膜电池同属于一个太阳能技术，虽然不同方向，但没有你死我活的争端，两者的主要争论点更应该说是谁是主角谁是配角的问题。其产品特性决定了在不同的环境中有不同的使用度。晶体硅电池技术一直在进步，2010年的时候晶硅电池普遍只有10%的转换效率，但经过四五年来的发展，多晶硅电池转换效率达到了18%，单晶硅电池更是在向20%的效率迈进，预测未来1-2年内其平均转换效率还将提升0.5个百分点。
　　

当前的晶硅电池技术也在分流，我们将看到光伏产业进入PERC电池时代。PERC电池称谓来源于Passivated Emitter and Rear Cell的缩写，即钝化发射极背面接触电池。目前台湾地区已经有PERC电池的规模化生产，大陆光伏企业也起步多时。PERC技术是一种同时适用于多、单晶硅电池的技术，当前效率分别为19.5%-20%、20%-21%的分布范围，个别企业已经做到了22%的最高效率，前景巨大。
　　

在论述薄膜电池与晶硅电池技术的关系的时候，沈辉教授还用HIT电池做了例子。HIT太阳能电池是一种利用晶体硅基板和非晶硅薄膜制成的混合型太阳能电池，在一定程度上可以说是晶硅技术与薄膜技术的结合。日本企业在HIT技术可以说走在了前沿，国内企业更多的是牛刀小试，在规模化生产方面仍然落后于人。这是单纯的电池技术问题，还由国内装备制造水平与材料科学息息相关。不过中国光伏企业也自有其优势，天合光能的多晶硅电池技术转换效率已经达到了24.4%，打破了德国弗劳恩霍夫研究院十数年来的垄断地位。总结而言，未来晶体硅电池技术不会衰弱，但会逐渐演变为由PERC电池、HIT电池以及IBC电池为主导方向的更多元时代。