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美高梅手机版登陆中建材Avancis公司CIGS转换刷新世界纪录



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摘要:
近日,蚌埠玻璃工业设计研究院所属的铜铟镓硒(CIGS)太阳能组件制造公司——Avancis,以17.9%的转换效率刷新了封装CIGS薄膜组件的世界纪录。
  近日,蚌埠玻璃工业设计研究院所属的铜铟镓硒(CIGS)太阳能组件制造公司——Avancis,以17.9%的转换效率刷新了封装CIGS薄膜组件的世界纪录。
  据了解,该转化效率是在尺寸为30×30平方厘米,孔径面积为622平方厘米的无镉CIGS组件上取得的,已经得到了弗劳恩霍夫太阳能系统研究所的权威认证。此项技术将用于蚌埠玻璃工业设计研究院正在建设的蚌埠年产1.5GW铜铟镓硒薄膜太阳能电池生产线项目。技术应用后,面积为1平方米的组件生产过程中,组件的输出功率将达到170Wp。该项成就超越了此前国际知名公司创下的16%、16.5%的转化效率,展示了Avancis在全球CIGS薄膜光伏技术领域的领导地位,使其产品在组件效率上能够和多晶硅组件比拟。同时,因其具有薄膜组件独有的典型应用优势,且不含镉,集成到建筑立面和屋顶时能够保证绿色环保,因此非常适合于光伏建筑一体化应用。
  蚌埠玻璃工业设计研究院2014年成功重组了法国圣戈班所属Avancis公司,通过集成创新模式,CIGS薄膜组件技术水平不断提高。Avancis能取得这次最新世界纪录,与蚌埠玻璃工业设计研究院长期坚持追求最佳性能和质量的理念,中试线研发团队、量产线技术人员开展的大量持续的研发工作密不可分。

光伏产业是新能源产业,是环境友好的零碳能源。与晶体硅电池相比,CIGS和CdTe薄膜太阳能电池具有成本低、产能高、可靠性高、光电转换效率高、稳定性好、能量回收期短、组件应用多样性等诸多优势,具有极大的成长空间,但同时也面临着很大的挑战。

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材料供应不会成为瓶颈

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太阳能电池是一种能够将太阳光能转换成电能的器件,基本结构是p型半导体和n型半导体结合后形成pn结,高转换效率的太阳电池对材料有特殊的要求。CIGS和CdTe半导体材料是直接带隙半导体,光学吸收系数高于晶体硅1到2个数量级,并且具有合适的禁带宽度,这决定了这两种化合物是制造太阳电池的理想材料。目前在CIGS和CdTe太阳能电池领域保持冠军纪录的是美国国家可再生能源实验室,其CIGS电池的转换效率为19.9%,CdTe电池的转换效率为16.5%。理论上这两种电池的转换效率可以达到33%,可见化合物薄膜电池的效率还有很大的提升空间。

  日前,德国CIGS生产商Avancis宣布,其在慕尼黑研发中心开发出的300mm×300mmCIGS小型薄膜太阳能电池,光电转换率刷新纪录达17.9%。该公司声称,此项技术可以被很快转化到功率为170Wp的1平方米标准尺寸的组件中。

从材料的角度考虑,金属铟是稀有元素,就目前的工艺技术和器件结构而言,金属铟对CIGS电池大规模生产而言是最重要的材料。据估计,如果CIGS电池光电转换效率为10%,CIGS吸收层厚度为3μm,1MW的组件需要约50kg的铟;随着工艺技术的改进,CIGS吸收层厚度有可能从现在的3μm减薄到1μm,光伏电池中铟的用量会大大减少。此外,铟可以有效回收,现在日本和一些其他亚洲国家能有效地回收铟,从而可以稳定铟的价格,降低与铟相关半导体器件的生产制造成本;而且中国是铟储量最多的国家,这使得国内CIGS薄膜电池的生产具有一定的优势。

  作为薄膜太阳能技术发展商,Avancis公司的铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池和和碲化镉(CdTe)技术一直不断取得发展。Avancis采光面积为622cm2的光伏组件效率达到17.9%。Avancis声称此技术刷新了纪录,比中国台湾半导体巨头台积电(TSMC)之前创下的16.5%效率有所提升,并且还超过了德国另一家高科技设备制造商Manz的16%转换率。

对于CdTe薄膜电池,Cd和Te是确保连续性生产最重要的材料。众所周知,Cd是有毒的元素,Te是地球中的稀缺元素,用CdTe材料做太阳能电池,材料来源与安全性是被关注的焦点。一般情况下Cd元素是有毒的,当Cd与Te形成稳定的化合物时会失去毒性。据报道蓄电池中Cd的含量远远高于CdTe电池,所以化合物CdTe在光伏组件正常工作期间几乎没有危险。Cd材料对于CdTe薄膜光伏组件并不是一个限制因素,据统计,生产1MW、CdTe厚度为3μm、光电转换效率为9.3%的CdTe光伏组件大概需要94kg的Cd材料。

  Avancis此款刷新效率纪录的组件将会在德国Torgau工厂投入生产,主要是通过缩减电池宽度、优化ZnO层,铝正面接触并通过改善激光烧蚀,以缩减CIGS电池的死区。此款CIGS组件适用于空间受限的应用,比如说屋顶,此市场之前都是被晶体硅技术所主导的。此项技术已获得弗劳恩霍夫太阳能系统研究所(ISE)认证。

随着电池光电转换效率的提高和CdTe吸收层厚度的减小,Te的使用量在逐渐减小,当吸收层厚度达到1μm、电池效率达到13%时,Te的用量接近20kg/MW。可见Te的材料供应也不会成为CdTe光伏电池的材料瓶颈。

  Avancis在2014年被中国建材集团收购。鉴于其时尚的全黑色美学,Avancis技术非常适合于光伏建筑一体化(BIPV)应用,这也是中国建材集团所追求的。此外,Avancis组件不含镉,集成到建筑立面和屋顶时拥有环保优势。

创下最低成本纪录

  中国建材集团给Avancis的贺信

2010年4月,美国国家可再生能源实验室证实,由SoloPower公司实验性生产线生产的柔性铜铟镓硒光伏组件已通过该实验室测试,其光电转换率已达到11%,是迄今为止业内全尺寸柔性模块所能达到的最高转换率。该公司在制造过程中利用其专利电镀技术,使用柔性金属薄片制造CIGS太阳能电池。NREL之前曾证实该公司11.8cm2的实验室太阳能电池的转换率高达13.4%。

  Avancis公司:

该公司表示,在对其柔性组件进行内部测试后,已将该产品送至独立实验室进行UL1703标准认证,UL认证有望于近期完成。

  欣闻Avancis慕尼黑薄膜太阳能研究中心的研发团队近日在300mm×300mm实验室组件上创造了转换效率最新纪录17.9%的重大进展,谨向你们表示热烈的祝贺。

Avancis属于圣戈班集团的一个子公司,该公司于2008年10月开始进行铜铟硒的生产。一年之后,该公司称其生产能力已经达到了极限。NREL证实其30cm×30cm的铜铟硒太阳模块转换效率达到15.1%,Avancis是在德国慕尼黑研发实验室研制出此结果的。近日德国Avancis公司与Donauer公司宣布双方结成伙伴关系,就Avancis生产的PowerMax铜铟硒薄膜太阳组件开展合作。Avancis组件功率为100W~120W,组件效率高达12%,成为首批纳入Donauer公司产品组合的铜铟硒薄膜组件。

  Avancis自2014年加入中国建材集团以来,全体员工辛勤工作、努力创新,各项工作不断取得进步。一方面,在德国萨克森州的图尔高工厂生产顺利,生产线技术改造和提升取得重大进展,建立在工业4.0基础上的高速流水线生产出14%转化效率的商业化模组。另一方面,在高速流水线工业4.0的要求前提下,以及无镉化无污染生产的工艺基础上,研发中心做出世界最高转化效率的小型模组。这是非常值得庆贺的!

比利时稀有金属生产商MCPGroup目前正将其制造工厂并入旗下子公司AtluminEnergy,以精简操作流程,压缩其材料供应链,满足日益增长的薄膜光伏产业的需求,提高竞争力。此外,Atlumin公司总部所在的美国纽约新哈特福德镇(NewHartford)还提供高级回收利用方案。该公司生产厂位于德国,英国和美国等多个国家。

  新能源是中国建材集团的战略发展方向,薄膜太阳能是新能源产业的重要发展方向。中国建材集团将在未来五年发展15GW薄膜模组生产线。希望你们早日把高转化率技术应用于规模化工业生产,再接再厉,持续创新,为实现中国建材集团的新能源产业愿景和全球化发展创造更辉煌的未来。

作为全球最大的太阳能电池制造商和唯一的CdTe薄膜电池制造商,FirstSolar公司成为光伏行业成本控制的风向标。2009年,该公司产量达到1.2GW,预计2010年产量在1.3GW,2012年,FirstSolar公司的产能将达到2.1GW,其产能的扩张主要在马来西亚的工厂实现。

  中国建材集团

2009年,FirstSolar公司CdTe电池的制造成本已达到0.8美元/峰瓦,这是目前光伏产品的最低成本,众多光伏企业以FirstSolar成本为标准,改进工艺,优化技术和管理模式,努力降低成本。此外该公司的产品效率在不断更新提高,目前光电转换效率在11.5%左右,而实验室该电池效率已达到16.5%,理论效率在33%,由此可见电池成本还有继续下降的空间。

  

此外CdTe薄膜光伏组件制造商AboundSolar公司的60cm×120cm规模CdTe薄膜光伏模块在不同的气候条件下接受了加速应力测试,机械冲击、风荷载、雪荷载等不同测试,2010年4月收到由TUVRheinland光伏产品测试实验室颁发的国际电工委员会认证书,以及美国保险商试验所和加利福尼亚能源委员会颁发的认证书。至此,该公司的AB1系列光伏模块产品已同时拥有UL、IEC、CEC和CE四大认证机构的认证书,并可以在美国及整个欧洲范围内进行销售。AboundSolar公司向客户提供25年的功率输出保证。

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