“銅銦鎵硒（CIGS）薄膜太陽(yáng)電池的應(yīng)用是中國(guó)太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)探索發(fā)展的方向，它減少了傳統(tǒng)意義上利用硅為基礎(chǔ)材料的污染和高能耗，成本低廉、耗能低、效率高。它的問世，標(biāo)志著這一具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的太陽(yáng)電池新產(chǎn)品在中國(guó)開始邁向產(chǎn)業(yè)化的征程，堪稱我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的一個(gè)新亮點(diǎn)。”在5月5日開幕的第六屆亞洲太陽(yáng)能光伏工業(yè)展覽會(huì)上，中國(guó)首支CIGS薄膜太陽(yáng)能集電管面世。對(duì)此，中科院院士、北京大學(xué)物理學(xué)院教授甘子釗如是說。這一新產(chǎn)品是河南燕垣光伏科技有限公司依托北京大學(xué)研發(fā)的。
光伏發(fā)電成本瓶頸亟待突破
近年來，創(chuàng)新推動(dòng)太陽(yáng)能光熱光伏應(yīng)用技術(shù)日新月異，但光伏發(fā)電成本高依然是最大瓶頸。
晶體硅太陽(yáng)電池和薄膜太陽(yáng)電池是目前光伏市場(chǎng)的兩種主要產(chǎn)品，晶體硅太陽(yáng)電池占約90%左右的市場(chǎng)份額。但我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)明顯處于三頭在外的局面：材料在外——多晶硅依賴進(jìn)口；市場(chǎng)在外——中國(guó)光伏產(chǎn)品95%以上出口海外；技術(shù)在外——光伏核心裝備和先進(jìn)技術(shù)大多依賴進(jìn)口。
多晶硅生產(chǎn)工藝的屬性決定了其產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)環(huán)節(jié)、尤其多晶硅提純中會(huì)存在高能耗、一些技術(shù)水平不高的企業(yè)甚至存在高污染問題；在應(yīng)用中，晶體硅太陽(yáng)電池由于其溫度效應(yīng)和光譜響應(yīng)范圍窄的影響，使本來較高的光電轉(zhuǎn)換效率大打折扣，從而影響光伏組件實(shí)際發(fā)電量?！?009年，中國(guó)光伏發(fā)電市場(chǎng)裝機(jī)量約160兆瓦，占全球當(dāng)年裝機(jī)總量的2%；2010年，預(yù)計(jì)裝機(jī)約380兆瓦，在全球總裝機(jī)量中占3%，國(guó)內(nèi)光伏市場(chǎng)發(fā)展依然十分緩慢?！备首俞撛菏空f。
CIGS薄膜太陽(yáng)能電池成發(fā)展契機(jī)
在薄膜太陽(yáng)電池家族中主要包括了硅基非晶硅、碲化鎘、銅銦鎵硒三大類薄膜太陽(yáng)能電池。銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池具有生產(chǎn)成本較低、能耗低，污染小、不衰減、弱光性能好等特點(diǎn)，光電轉(zhuǎn)換效率居各種薄膜太陽(yáng)電池之首，接近多晶硅太陽(yáng)電池，成本卻是其1/3，被國(guó)際上稱為“下一代非常有前途的新型薄膜太陽(yáng)電池”。此外，該電池具有柔和、均勻的黑色外觀，是對(duì)外觀有較高要求建筑物的理想選擇。但CIGS生產(chǎn)工藝復(fù)雜，生產(chǎn)設(shè)備昂貴，要實(shí)現(xiàn)大面積量產(chǎn)，必須提升效率和良品率。
太陽(yáng)能集電管應(yīng)運(yùn)而生
展會(huì)上，甘子釗院士向記者介紹：“我國(guó)第一支CIGS薄膜太陽(yáng)能集電管技術(shù)，具有中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，雖然與美國(guó)、德國(guó)等少數(shù)技術(shù)先進(jìn)國(guó)家相比尚處中等水平，但其市場(chǎng)潛力巨大。”
2009年，北京大學(xué)和燕垣光伏合作開發(fā)60MW銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能集電管項(xiàng)目。經(jīng)過攻關(guān)，確立了以磁控濺射為主，硒蒸鍍沉積為輔的技術(shù)工藝，成功解決了制備CIGS一系列關(guān)鍵技術(shù)和物理問題，并創(chuàng)立了三元疊層硒化法與預(yù)制層后處理硒化法制備CIGS薄膜的方法；系統(tǒng)優(yōu)化了CIGS薄膜硒化與高溫重結(jié)晶熱處理工藝。長(zhǎng)達(dá)一年的中試實(shí)驗(yàn)，研發(fā)出新型CIGS管式太陽(yáng)電池——太陽(yáng)能集電管，光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到9%，解決了規(guī)?；a(chǎn)良品率偏低的世界性難題。同時(shí)，還設(shè)計(jì)出了用于太陽(yáng)能集電管產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)設(shè)備，及完全國(guó)產(chǎn)化的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的工業(yè)生產(chǎn)線，解決了薄膜太陽(yáng)電池生產(chǎn)一次性投資過大問題。
燕垣光伏董事長(zhǎng)王慶祥興奮地告訴記者，該項(xiàng)目采用中國(guó)人自己的發(fā)明工藝，采用量身定做的國(guó)產(chǎn)化裝備，探索出了一條擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的CIGS薄膜太陽(yáng)電池產(chǎn)業(yè)化之路。該項(xiàng)目計(jì)劃通過3年時(shí)間努力，投資78000萬元，完成項(xiàng)目的一期工程建設(shè)，建成年產(chǎn)60MW的CIGS薄膜太陽(yáng)能集電裝置生產(chǎn)基地。