新型的“薄膜”太陽(yáng)能電池由挪威一家公司設計，原材料來(lái)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(mén)窗、透明屋頂及外墻的表面，感覺(jué)像裝上了淺淡的有色玻璃。
據萊斯特大學(xué)教授克里斯賓斯介紹：這種薄膜非常薄，能把“窗戶(hù)變成一臺發(fā)電機”。它們可以貼，亦可以在制造過(guò)程中直接加到玻璃或其他建筑材料中。即使大面積鋪設，也比傳統太陽(yáng)能裝置的投資要節省許多，甚至還能加在汽車(chē)頂棚上為電池充電。但如果依靠它來(lái)驅動(dòng)汽車(chē)，速度跟手推車(chē)差不多。
自家房屋的玻璃貼上一種膜，就可以自動(dòng)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(lái)，衣服嵌入這種膜，本身就成了一個(gè)供暖器……近日 ，記者了解到 ，具有世界頂尖技術(shù)的薄膜太陽(yáng)能電池開(kāi)始在島城投產(chǎn)，“公司生產(chǎn)的CIGS薄膜太陽(yáng)能電池光電轉換效率達到9.5%，是目前CIGS電池最高轉換水平，有效發(fā)電時(shí)間比傳統太陽(yáng)能電池高出將近20%”。
A 薄膜太陽(yáng)能電池現島城
2日上午9時(shí)30分許，記者來(lái)到了即墨鰲山衛鎮的青島昌盛日電太陽(yáng)能科技公司，該公司靠近濱海大道，占地約兩萬(wàn)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(yáng)能電池。”該公司相關(guān)負責人介紹。
在大門(mén)入口處，記者看到辦公樓前擺放了五組太陽(yáng)能電池板，每組電池板由八塊小的玻璃太陽(yáng)能電池板組成。“這是我們前期的產(chǎn)品，是用來(lái)做樣品的，薄膜太陽(yáng)電池就嵌在玻璃太陽(yáng)能電池板當中。”該負責人說(shuō)，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(yáng)能電池了。”
據介紹，該公司生產(chǎn)的薄膜太陽(yáng)能電池名為CIGS薄膜太陽(yáng)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(yáng)能電池，擁有這項技術(shù)的企業(yè)目前在全球沒(méi)有多少家”。
記者看到，八塊小的玻璃太陽(yáng)能電池板通過(guò)電線(xiàn)連接在一起 ，每塊電池板后面都有一個(gè)小接收器，接受器通過(guò)電線(xiàn)與變電器連接，通過(guò)變電器點(diǎn)亮了連著(zhù)的電燈，“只要有光，即使是陰天，這個(gè)小燈泡依舊會(huì )亮著(zhù)”。
工作人員向記者介紹，公司生產(chǎn)的薄膜太陽(yáng)能電池光電轉換效率達到 9.5% ，是目前CIGS電池最高轉換水平，對光線(xiàn)的弱光特性要優(yōu)于一般的薄膜電池，有效發(fā)電時(shí)間比傳統太陽(yáng)能電池高出將近20% ，并且克服了薄膜太陽(yáng)能電池衰減問(wèn)題，其余的各項技術(shù)指標也均達到了國際領(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(jìn)入了CIGS薄膜太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)車(chē)間，幾個(gè)穿著(zhù)特殊制服的工作人員正在緊張工作中，“車(chē)間里的所有生產(chǎn)設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(yáng)能電池的生產(chǎn)試驗線(xiàn)。”公司負責人介紹，隨后，該負責人向記者介紹了他們自行設計研發(fā)的CIGS薄膜太陽(yáng)能電池全套設備以及生產(chǎn)過(guò)程。
“這是全自動(dòng)初始清洗機，現在公司生產(chǎn)的薄膜太陽(yáng)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。”該負責人說(shuō)，“玻璃進(jìn)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(yáng)能電池。”
據介紹，雖然薄膜太陽(yáng)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(shí)候是非常均勻的，每鍍完一層，就要到超微線(xiàn)寬激光刻線(xiàn)機上進(jìn)行激光切割”。在一臺超微線(xiàn)寬激光刻線(xiàn)機前，記者看到一塊太陽(yáng)能玻璃板正在做切割工作。
“CIGS薄膜太陽(yáng)能電池需要用激光切割開(kāi)，就像分成一個(gè)個(gè)小電池，原料將轉化成的電能儲存在這些無(wú)數的小電池中，這個(gè)過(guò)程也是最復雜的，需要來(lái)回切割、鍍材料。”車(chē)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(guò)合片層壓高壓一體機將兩塊玻璃徹底結合在一起。”
“最后的一步就是檢測了，現在還只是試生產(chǎn)，每天的產(chǎn)量很少，有的工藝還在進(jìn)一步改進(jìn)當中，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(jìn)行測試，通過(guò)出現的問(wèn)題，改進(jìn)工藝。”工作人員說(shuō)道，“不過(guò)現在技術(shù)已經(jīng)很成熟了。”
據介紹，該公司生產(chǎn)的薄膜太陽(yáng)能電池產(chǎn)品尺寸是全球最大的，每塊玻璃為1.54平方米，設定為130瓦。
C 衣服將來(lái)真的可以供暖
“這里有CIGS薄膜太陽(yáng)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(xiàn)核心設備、生產(chǎn)制備工藝到關(guān)鍵生產(chǎn)原料等方面實(shí)現全面突破，改變了國外壟斷的局面。”公司負責人表示。據業(yè)內人士介紹，目前全球有30多家公司置身于以CIGS薄膜太陽(yáng)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(xiàn)。“這種薄膜太陽(yáng)能電池應用非常廣泛，無(wú)論是民用還是做發(fā)電站用，都具有很大的優(yōu)勢”。
據公司負責人介紹，他們現在已經(jīng)與多個(gè)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(yáng)能電池，“山東大學(xué)在即墨分校大規模的建筑都將采用我們的產(chǎn)品，還有一些會(huì )場(chǎng)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用起了自家生產(chǎn)的太陽(yáng)能電池，“我們公司的屋頂最近將架設上薄膜太陽(yáng)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(lái)做公司設備運轉。這樣一天就可以節省2000多元，一年就可以節省 70多萬(wàn)元呢。”
“現在的薄膜太陽(yáng)能電池可以單獨使用嗎？如貼在汽車(chē)上。”“現在還不行，但以后一定會(huì )實(shí)現，現在生產(chǎn)的薄膜太陽(yáng)能電池沒(méi)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(shí)現在衣服纖維中嵌入。”公司工作人員說(shuō)。
“CIGS薄膜太陽(yáng)能電池目前在國外應用很廣泛，很多大型的建筑包括火車(chē)站、汽車(chē)站等都采用了這種電池，采用這種電池發(fā)電應用則更多。”該工作人員表示。
同時(shí)，記者了解到，以后城市的高樓大廈采用這種薄膜太陽(yáng)能電池，不僅能發(fā)電供大廈辦公使用，還能有效吸收太陽(yáng)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(yáng)能技術(shù)的CIGS薄膜太陽(yáng)能電池，有成本低廉、產(chǎn)能穩定、弱光性強、光電衰退率低的特點(diǎn)。”公司工作人員告訴記者，我們常見(jiàn)的用于路燈或交通燈的太陽(yáng)能轉化板，是利用單晶或多晶硅制成的第一代太陽(yáng)能發(fā)電產(chǎn)品，因其成本過(guò)高難以大規模生產(chǎn)普及。而現在市場(chǎng)上銷(xiāo)售的和企業(yè)使用的太陽(yáng)能采熱、轉換薄膜等產(chǎn)品，則是采用第二代太陽(yáng)能技術(shù)——非晶硅薄膜技術(shù)，雖成本降低了 ，但光電衰退效應差，弱光性能也比較低，即當旭日東升或黃昏降臨時(shí)，由于太陽(yáng)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(xiàn)條件之下，可產(chǎn)生更多的電力，并以其成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，更加利于普及。而且CIGS的光電轉換效率很穩定，這意味著(zhù)電力輸出常年不會(huì )發(fā)生大變化。”工作人員說(shuō)。
國際上普遍采用“三步蒸發(fā)法”進(jìn)行CIGS薄膜太陽(yáng)能電池生產(chǎn)，一條生產(chǎn)線(xiàn)需要三臺蒸發(fā)設備和硒化設備，銅、銦、鎵層分開(kāi)鍍膜并進(jìn)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(wú)法控制，同時(shí)在硒化過(guò)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(yáng)能電池具備很大的優(yōu)勢 ，但同等產(chǎn)量的CIGS生產(chǎn)線(xiàn)投資規模僅為非晶硅薄膜電池生產(chǎn)線(xiàn)的1/4到 1/5，而產(chǎn)品成本低于國際平均水平一倍以上。”據介紹，普通薄膜太陽(yáng)能電池每瓦在30元至33元之間，而CIGS薄膜太陽(yáng)能電池價(jià)格在22元至25元之間。
E 將投建100兆瓦生產(chǎn)線(xiàn) “現在的工廠(chǎng)范圍小，還只是試生產(chǎn)，產(chǎn)量很小，年產(chǎn)能只有10兆瓦 ，我們現在又選取了 316畝地，準備擴大投產(chǎn)，進(jìn)入量產(chǎn)。”公司負責人介紹，目前國內尚無(wú)整條可量產(chǎn)的CIGS薄膜型太陽(yáng)能電池生產(chǎn)線(xiàn)，薄膜型電池生產(chǎn)線(xiàn)以第二代產(chǎn)品為主，但是因為國內廠(chǎng)家尚沒(méi)有掌握核心技術(shù)，大部分都是進(jìn)口國外的整條生產(chǎn)線(xiàn)，而引進(jìn)一條生產(chǎn)線(xiàn)要在6億元人民幣以上。
“我們現在正在進(jìn)行前期準備工作，該工廠(chǎng)預計將在今年7月份開(kāi)始建設，預計明年就可以投產(chǎn)。”該負責人表示。
記者了解到，CIGS工藝薄膜太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)基地將改建成“太陽(yáng)能玻璃房”結構，即把該生產(chǎn)基地產(chǎn)出的第一批CIGS薄膜太陽(yáng)能電池板依附于建筑主體之上，利用太陽(yáng)能轉化進(jìn)行基地的發(fā)電生產(chǎn)工作，在節省能耗的同時(shí)，也檢驗一下自主研發(fā)生產(chǎn)的第一批CIGS薄膜太陽(yáng)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(chǎng)，可供15萬(wàn)戶(hù)島城家庭使用，大大緩解季節性用電難問(wèn)題。”公司負責人告訴記者，而建電廠(chǎng)也只是CIGS薄膜太陽(yáng)能技術(shù)的第一步，未來(lái)還會(huì )生產(chǎn)應用于家電及汽車(chē)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(lái)源：半島網(wǎng)-城市信報）
