國家住建部數(shù)據(jù)顯示，中國的建筑能耗約占全社會總能耗的30%。建筑能耗包括從建筑材料制造、建筑施工，到人們?nèi)粘Ｔ诮ㄖ械牟膳?、空調(diào)和照明等。從“耗能城市”向“節(jié)能城市”，甚至“產(chǎn)能城市”的轉(zhuǎn)變，也是建設(shè)智慧城市低碳發(fā)展的一大議題。
8月10日，銅銦鎵硒薄膜光伏建筑一體化(CIGS-BIPV)技術(shù)與應(yīng)用的研究成果，在陜西西安的光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展高峰論壇暨展覽會上，進(jìn)行了展示。該項目由國家能源集團(tuán)牽頭，集成了CIGS-BIPV一體化裝配技術(shù)、光伏光熱太陽能綜合利用、直流電供電系統(tǒng)、智能樓控系統(tǒng)四大創(chuàng)新點。
銅銦鎵硒薄膜光伏發(fā)電是指，利用銅銦鎵硒薄膜(CIGS)太陽能電池，將光能轉(zhuǎn)換成電能。CIGS太陽能電池是吸收層由銅(Cu)、銦(In)、鎵(Ga)、硒(Se)四種元素，按照最佳比例構(gòu)成的結(jié)晶薄膜太陽能電池。
國家能源投資集團(tuán)有限責(zé)任公司于2017年8月成立，由中國國電集團(tuán)公司與神華集團(tuán)有限責(zé)任公司合并重組而成，是目前世界最大的煤炭生產(chǎn)、火力發(fā)電和可再生能源發(fā)電生產(chǎn)公司。
本次在陜西西安展示的CIGS-BIPV展示單元，長6.6米，寬4米，高3.7米，建筑面積為26.15平方米，相當(dāng)于模擬一個小型居住單元，共裝有90塊光伏組件。國家能源集團(tuán)相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，該單元實際使用的CIGS轉(zhuǎn)換效率為14.2%。在西安的日照條件下，該展示單元1天大約能發(fā)15度電。
“當(dāng)前(CIGS)太陽能電池，在實驗室的最高轉(zhuǎn)換效率紀(jì)錄為22.9%?！眹夷茉醇瘓F(tuán)綠色能源與建筑研究中心湯洋博士表示。
薄膜太陽能電池具有層級結(jié)構(gòu)，襯底一般是玻璃，玻璃之上再分別沉積銅銦鎵硒吸收層、硫化鎘緩沖層、氧化鋅窗口層等多層薄膜，最上層蓋板玻璃，因此在與建筑的一體化上具有先天的優(yōu)勢。傳統(tǒng)的太陽能光伏板與建筑是分離式的，先有玻璃幕墻，再貼太陽能電池板。而CIGS-BIPV則意味著太陽能電池板本身就是一個可以發(fā)電的玻璃幕墻，同時滿足建筑墻體應(yīng)達(dá)到的抗震、抗腐蝕、抗風(fēng)的指標(biāo)。
湯洋介紹，在三種實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化的薄膜太陽能電池中，非晶體硅薄膜太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率只有10%以下，且衰減性較大，正處于市場退出狀態(tài)。
“未來比較有潛力的薄膜太陽能電池就是碲化鎘和銅銦鎵硒?！睖蟊硎尽?/p>
而這兩種薄膜太陽能電池用到的原料中，碲（Te）、銦、鎵、硒均為稀有分散元素，在地殼中豐度較低，在自然界中不形成獨立礦物，而是以雜質(zhì)狀態(tài)分散于其他元素的礦物中。
CIGS太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率居各種薄膜太陽能電池之首，超過14%，接近晶體硅太陽能電池；成本則是晶體硅電池的三分之一。湯洋介紹，目前市場主流的晶硅太陽能電池，采用的是切拼工藝。即加熱融化無規(guī)則晶體硅塊，生成原子排列有序的硅錠后，切成一塊塊電池板，利用鍍錫焊帶將每塊電池板連起來。而第二代的薄膜電池，則可以利用鍍膜技術(shù)讓材料直接“長”在玻璃上，大大降低了生產(chǎn)成本。
此外，薄膜電池不會產(chǎn)生晶硅類電池很難克服的光致衰退效應(yīng)，使用壽命可長達(dá)30年以上；同時弱光性較晶體硅電池更好。
“同樣標(biāo)定的轉(zhuǎn)換效率，CIGS太陽能電池的發(fā)電量比單晶硅、多晶硅太陽能電池要高得多?！眹夷茉醇瘓F(tuán)總經(jīng)理凌文介紹。
凌文表示，CIGS太陽能電池可以廣泛應(yīng)用于邊遠(yuǎn)山區(qū)和海島的獨立電站、農(nóng)光互補(bǔ)、漁光互補(bǔ)等精準(zhǔn)扶貧項目、光伏建筑一體化（BIPV）和大型地面光伏電站等領(lǐng)域。
由于邊遠(yuǎn)山區(qū)和海島的自然條件更為苛刻，凌文提出下一步CIGS太陽能電池的目標(biāo)不是馬上市場化，而是“抗風(fēng)的強(qiáng)度、抗腐蝕的強(qiáng)度，要做上去”。
“五年以后的光伏板跟現(xiàn)在比，成本將大幅下降，效率還將大幅提升。”凌文表示，現(xiàn)在的任務(wù)就是繼續(xù)投入研發(fā)，研究如何提高效率并降低成本。
2018年1月，神華集團(tuán)、上海電氣和德國光伏設(shè)備制造商Manz AG共同出資，正式開始建設(shè)重慶神華薄膜太陽能項目，設(shè)計年產(chǎn)能為306MW。湯洋表示，等該工廠建起來并實現(xiàn)國產(chǎn)化之后，CIGS太陽能電池的成本會更有競爭力。
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