新型的“薄膜”太陽能電池由挪威一家公司設(shè)計，原材料來自萊斯特大學(xué)科研人員合成的一種金屬納米粒子。這些直徑10納米左右的金屬粒子，被嵌入排列在透明化合物的矩陣中。把它們“貼”在玻璃門窗、透明屋頂及外墻的表面，感覺像裝上了淺淡的有色玻璃。
據(jù)萊斯特大學(xué)教授克里斯賓斯介紹：這種薄膜非常薄，能把“窗戶變成一臺發(fā)電機”。它們可以貼，亦可以在制造過程中直接加到玻璃或其他建筑材料中。即使大面積鋪設(shè)，也比傳統(tǒng)太陽能裝置的投資要節(jié)省許多，甚至還能加在汽車頂棚上為電池充電。但如果依靠它來驅(qū)動汽車，速度跟手推車差不多。
自家房屋的玻璃貼上一種膜，就可以自動發(fā)電；辦公大廈的玻璃幕墻上貼上這種膜，不僅可以減少光污染，還可發(fā)電供辦公樓使用；而將來，衣服嵌入這種膜，本身就成了一個供暖器……近日 ，記者了解到 ，具有世界頂尖技術(shù)的薄膜太陽能電池開始在島城投產(chǎn)，“公司生產(chǎn)的CIGS薄膜太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率達到9.5%，是目前CIGS電池最高轉(zhuǎn)換水平，有效發(fā)電時間比傳統(tǒng)太陽能電池高出將近20%”。
A 薄膜太陽能電池現(xiàn)島城
2日上午9時30分許，記者來到了即墨鰲山衛(wèi)鎮(zhèn)的青島昌盛日電太陽能科技公司，該公司靠近濱海大道，占地約兩萬平方米。“我們公司是在2009年10月成立的，主要研發(fā)和生產(chǎn)薄膜太陽能電池。”該公司相關(guān)負責(zé)人介紹。
在大門入口處，記者看到辦公樓前擺放了五組太陽能電池板，每組電池板由八塊小的玻璃太陽能電池板組成。“這是我們前期的產(chǎn)品，是用來做樣品的，薄膜太陽電池就嵌在玻璃太陽能電池板當(dāng)中。”該負責(zé)人說，在兩塊玻璃之間，有一層黑色的薄膜，薄膜被分割成一條條，“中間的那層薄膜就是太陽能電池了。”
據(jù)介紹，該公司生產(chǎn)的薄膜太陽能電池名為CIGS薄膜太陽能電池，“因為電池的主要原料為銅銦鎵硒，所以就命名為CIGS薄膜太陽能電池，擁有這項技術(shù)的企業(yè)目前在全球沒有多少家”。
記者看到，八塊小的玻璃太陽能電池板通過電線連接在一起 ，每塊電池板后面都有一個小接收器，接受器通過電線與變電器連接，通過變電器點亮了連著的電燈，“只要有光，即使是陰天，這個小燈泡依舊會亮著”。
工作人員向記者介紹，公司生產(chǎn)的薄膜太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率達到 9.5% ，是目前CIGS電池最高轉(zhuǎn)換水平，對光線的弱光特性要優(yōu)于一般的薄膜電池，有效發(fā)電時間比傳統(tǒng)太陽能電池高出將近20% ，并且克服了薄膜太陽能電池衰減問題，其余的各項技術(shù)指標(biāo)也均達到了國際領(lǐng)先水平。
B 產(chǎn)品尺寸全球塊頭最大
在工作人員的帶領(lǐng)下，記者進入了CIGS薄膜太陽能電池的生產(chǎn)車間，幾個穿著特殊制服的工作人員正在緊張工作中，“車間里的所有生產(chǎn)設(shè)備都是我們自行研發(fā)的，我們已經(jīng)成功搭建了我國首條量產(chǎn)大尺寸銅銦鎵硒工藝薄膜太陽能電池的生產(chǎn)試驗線。”公司負責(zé)人介紹，隨后，該負責(zé)人向記者介紹了他們自行設(shè)計研發(fā)的CIGS薄膜太陽能電池全套設(shè)備以及生產(chǎn)過程。
“這是全自動初始清洗機，現(xiàn)在公司生產(chǎn)的薄膜太陽能電池都是夾在兩片玻璃之間，承載的玻璃一定要保證清潔。”該負責(zé)人說，“玻璃進行初始清潔后，然后就送到了真空電子蒸鍍機中鍍薄膜太陽能電池。”
據(jù)介紹，雖然薄膜太陽能電池可以到達微米級，甚至是納米級，但是這種薄膜卻需要前后鍍十余次材料，“真空電子蒸鍍機是真空環(huán)境，鍍材料的時候是非常均勻的，每鍍完一層，就要到超微線寬激光刻線機上進行激光切割”。在一臺超微線寬激光刻線機前，記者看到一塊太陽能玻璃板正在做切割工作。
“CIGS薄膜太陽能電池需要用激光切割開，就像分成一個個小電池，原料將轉(zhuǎn)化成的電能儲存在這些無數(shù)的小電池中，這個過程也是最復(fù)雜的，需要來回切割、鍍材料。”車間工作人員表示，“最后就是將兩塊玻璃壓在一起了，兩塊玻璃之間是不允許有氣泡和雜質(zhì)的，所以要經(jīng)過合片層壓高壓一體機將兩塊玻璃徹底結(jié)合在一起。”
“最后的一步就是檢測了，現(xiàn)在還只是試生產(chǎn)，每天的產(chǎn)量很少，有的工藝還在進一步改進當(dāng)中，對于檢測這一步我們是很重視的。我們用氙氣燈照射成品，進行測試，通過出現(xiàn)的問題，改進工藝。”工作人員說道，“不過現(xiàn)在技術(shù)已經(jīng)很成熟了。”
據(jù)介紹，該公司生產(chǎn)的薄膜太陽能電池產(chǎn)品尺寸是全球最大的，每塊玻璃為1.54平方米，設(shè)定為130瓦。
C 衣服將來真的可以供暖
“這里有CIGS薄膜太陽能技術(shù)領(lǐng)域掌握的最為關(guān)鍵的核心技術(shù)，從生產(chǎn)線核心設(shè)備、生產(chǎn)制備工藝到關(guān)鍵生產(chǎn)原料等方面實現(xiàn)全面突破，改變了國外壟斷的局面。”公司負責(zé)人表示。據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹，目前全球有30多家公司置身于以CIGS薄膜太陽能技術(shù)為代表的第三代光伏產(chǎn)業(yè)的研發(fā)，但真正投產(chǎn)的公司只有德國一條、美國一條和日本兩條生產(chǎn)線。“這種薄膜太陽能電池應(yīng)用非常廣泛，無論是民用還是做發(fā)電站用，都具有很大的優(yōu)勢”。
據(jù)公司負責(zé)人介紹，他們現(xiàn)在已經(jīng)與多個大型建筑簽約，建筑屋頂和玻璃采用他們公司生產(chǎn)的CIGS薄膜太陽能電池，“山東大學(xué)在即墨分校大規(guī)模的建筑都將采用我們的產(chǎn)品，還有一些會場和企業(yè)也都與我們簽約。”
記者了解到，目前該家公司自己也應(yīng)用起了自家生產(chǎn)的太陽能電池，“我們公司的屋頂最近將架設(shè)上薄膜太陽能電池，屋頂6千平方米面積的電池每天可以生產(chǎn)2000多度電，這些電將用來做公司設(shè)備運轉(zhuǎn)。這樣一天就可以節(jié)省2000多元，一年就可以節(jié)省 70多萬元呢。”
“現(xiàn)在的薄膜太陽能電池可以單獨使用嗎？如貼在汽車上。”“現(xiàn)在還不行，但以后一定會實現(xiàn)，現(xiàn)在生產(chǎn)的薄膜太陽能電池沒有柔性，只能嵌在兩片玻璃之間，既然能在玻璃中嵌入，以后就肯定可以實現(xiàn)在衣服纖維中嵌入。”公司工作人員說。
“CIGS薄膜太陽能電池目前在國外應(yīng)用很廣泛，很多大型的建筑包括火車站、汽車站等都采用了這種電池，采用這種電池發(fā)電應(yīng)用則更多。”該工作人員表示。
同時，記者了解到，以后城市的高樓大廈采用這種薄膜太陽能電池，不僅能發(fā)電供大廈辦公使用，還能有效吸收太陽光，減少甚至消除玻璃幕墻的光污染。
D 成本是國際平均的一半
“作為第三代太陽能技術(shù)的CIGS薄膜太陽能電池，有成本低廉、產(chǎn)能穩(wěn)定、弱光性強、光電衰退率低的特點。”公司工作人員告訴記者，我們常見的用于路燈或交通燈的太陽能轉(zhuǎn)化板，是利用單晶或多晶硅制成的第一代太陽能發(fā)電產(chǎn)品，因其成本過高難以大規(guī)模生產(chǎn)普及。而現(xiàn)在市場上銷售的和企業(yè)使用的太陽能采熱、轉(zhuǎn)換薄膜等產(chǎn)品，則是采用第二代太陽能技術(shù)——非晶硅薄膜技術(shù)，雖成本降低了 ，但光電衰退效應(yīng)差，弱光性能也比較低，即當(dāng)旭日東升或黃昏降臨時，由于太陽直射的角度減小，采光性能便隨之降低。
“相比之下，CIGS技術(shù)在相同的光線條件之下，可產(chǎn)生更多的電力，并以其成本低廉的優(yōu)點，更加利于普及。而且CIGS的光電轉(zhuǎn)換效率很穩(wěn)定，這意味著電力輸出常年不會發(fā)生大變化。”工作人員說。
國際上普遍采用“三步蒸發(fā)法”進行CIGS薄膜太陽能電池生產(chǎn)，一條生產(chǎn)線需要三臺蒸發(fā)設(shè)備和硒化設(shè)備，銅、銦、鎵層分開鍍膜并進行硒化，不僅多次鍍膜需要用到帶有毒性的特種氣體，而且鍍膜層均勻性無法控制，同時在硒化過程中容易對環(huán)境產(chǎn)生一定污染。昌盛日電創(chuàng)新性地研制成功了CIGS一步共蒸法，并試制完成核心蒸發(fā)鍍膜設(shè)備，從根本上解決了三步共蒸法存在的缺陷。
“雖然CIGS薄膜太陽能電池具備很大的優(yōu)勢 ，但同等產(chǎn)量的CIGS生產(chǎn)線投資規(guī)模僅為非晶硅薄膜電池生產(chǎn)線的1/4到 1/5，而產(chǎn)品成本低于國際平均水平一倍以上。”據(jù)介紹，普通薄膜太陽能電池每瓦在30元至33元之間，而CIGS薄膜太陽能電池價格在22元至25元之間。
E 將投建100兆瓦生產(chǎn)線 “現(xiàn)在的工廠范圍小，還只是試生產(chǎn)，產(chǎn)量很小，年產(chǎn)能只有10兆瓦 ，我們現(xiàn)在又選取了 316畝地，準(zhǔn)備擴大投產(chǎn)，進入量產(chǎn)。”公司負責(zé)人介紹，目前國內(nèi)尚無整條可量產(chǎn)的CIGS薄膜型太陽能電池生產(chǎn)線，薄膜型電池生產(chǎn)線以第二代產(chǎn)品為主，但是因為國內(nèi)廠家尚沒有掌握核心技術(shù)，大部分都是進口國外的整條生產(chǎn)線，而引進一條生產(chǎn)線要在6億元人民幣以上。
“我們現(xiàn)在正在進行前期準(zhǔn)備工作，該工廠預(yù)計將在今年7月份開始建設(shè)，預(yù)計明年就可以投產(chǎn)。”該負責(zé)人表示。
記者了解到，CIGS工藝薄膜太陽能電池的生產(chǎn)基地將改建成“太陽能玻璃房”結(jié)構(gòu)，即把該生產(chǎn)基地產(chǎn)出的第一批CIGS薄膜太陽能電池板依附于建筑主體之上，利用太陽能轉(zhuǎn)化進行基地的發(fā)電生產(chǎn)工作，在節(jié)省能耗的同時，也檢驗一下自主研發(fā)生產(chǎn)的第一批CIGS薄膜太陽能電池。
“我們一期工程計劃建成的年產(chǎn)能500兆瓦的發(fā)電廠，可供15萬戶島城家庭使用，大大緩解季節(jié)性用電難問題。”公司負責(zé)人告訴記者，而建電廠也只是CIGS薄膜太陽能技術(shù)的第一步，未來還會生產(chǎn)應(yīng)用于家電及汽車等的新技術(shù)，使銅銦鎵硒技術(shù)更貼近人們生活，做到真正普及利用。
文/圖 記者 昌旭光
（來源：半島網(wǎng)-城市信報）
