IBM推出廉价高效薄膜太阳电池

IBM公司材料科学家大卫·米兹及其研究团队在《先进材料》上发表了一份研究报告，宣告IBM成功研制出一款价格低廉、在成本上拥有绝对优势，但却拥有超高光电转换率的多元化合物薄膜太阳电池，该薄膜太阳电池的光电转换率达9.6％。这个数据并非实验室的一家之言，而是经由美国能源部正式测试并予以公布的。值得注意的是，此前用同样材料（不含铟、镓或镉的相关化合物）制成的薄膜电池光电转换率仅为6.7％。IBM新款薄膜电池的原料是铜、锌、锡、硒和硫黄5种原料的组合，全部都是相对常见、价格低廉的原材料。对于IBM的新型薄膜电池，从表面看，米兹的研究团队仅仅是替换了常规多元化合物薄膜电池中的几个原材料，但其精妙之处在于独特的制作工艺。常规的薄膜电池在制造过程中，涉及在真空状态下的汽化喷涂和沉积，而这需要耗费大量的能量来实现；米兹和同事则大多是在液体和粒子的混合状态下进行操作，比如铜和锡是液态，而锌是粒子状态，这在电池制造过程中将大幅降低浸渍、喷涂和隙缝浇注的成本。这种技术还处于实验室阶段，尚未经历过实践检验，并且实验室里的光伏电池在“实战”中效率总会打折扣，以单晶硅太阳电池为例，它在实验室里的最高光电转换率达到了24.7％，但在量产后的实际应用中却降到了15％左右。因此，这种新型薄膜电池量产后的效率是多少，尚要拭目以待。

从转换效率和材料的来源角度讲，今后发展的重点仍是硅太阳电池，特别是多晶硅和非晶硅薄膜电池。由于多晶硅和非晶硅薄膜电池具有较高的转换效率和相对较低的成本，将最终取代单晶硅电池，成为市场的主导产品。提高转换效率和降低成本是太阳电池制备中考虑的两个主要因素，对于目前的硅系太阳电池，要想再进一步提高转换效率是比较困难的。因此，今后研究的重点除继续开发新的电池材料外应集中在如何降低成本上来，现有的高转换效率的太阳电池是在高质量的硅片上制成的，这是制造硅太阳电池最费钱的部分。因此，在如何保证转换效率仍较高的情况下来降低衬底的成本就显得尤为重要，也是今后太阳电池发展亟需解决的问题。近来国外曾采用某些技术制得硅条带作为多晶硅薄膜太阳电池的基片，以达到降低成本的目的，效果还是比较理想的。(www.xing528.com)

综合比较几种薄膜电池的技术及其优缺点，在进行薄膜电池投资或研究时，应着重考虑以下两点：第一，原材料拥有量。当一种太阳电池作为替代型能源产品时，其应用规模将是巨大的，因此必须考虑其所用原材料在地球上的拥有量，以及电池工艺中的单位原材料使用量。从这个角度考虑，硅太阳电池将最终成为胜出的产品，硅在地球中的含量占到26％，仅次于氧，为地球上储量第二位的元素。因此，没有一种薄膜电池在长远来看可以和硅基薄膜电池相比，不论CIGS还是CdTe电池，其基本原材料中都含有储量不足的稀有金属，前景不容乐观。即使是新兴的像纳米染料二氧化钛太阳电池也因大量使用钛这种稀有元素而增加了对其原材料供应的忧虑。第二，技术进步的风险。目前各种薄膜电池都处在刚刚进入市场的阶段，前期一些厂家和研究单位为了开发技术和设备投入了巨大的人力和资金，因此新技术的设备制造成本和工艺成本都很高，使得薄膜电池生产线的价格居高不下，更为关键的是薄膜电池目前的技术进步很快，在电池厂商花巨资购买了昂贵的薄膜电池制造设备之后，在较短的时间内就有新技术出现，因此旧有设备就很可能遭到淘汰。这就使得薄膜电池设备的折旧过高，影响了薄膜太阳电池成本的降低。再有就是我国薄膜电池厂商的技术实力很弱，没有薄膜电池技术更新的能力，因此在新技术和新设备出现之后，厂家无力跟上技术进步，将面临重新购买新设备或者被淘汰出局的局面。