碲化镉发电玻璃行业分析.docx

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1、硝化镉发电玻璃行业分析一、产品简介1（-）产品定义1（二）产品工艺1（三）产品市场情况2二、行业简介3（一）薄膜太阳能电池行业情况3（二）硫化镉薄膜太阳能电池行业发展过程6（三）硫化镉薄膜太阳能电池行业发展存在的问题8三、行业政策9四、总结12一、产品简介（一）产品定义硫化镉发电玻璃又称“硫化镉薄膜太阳能电池”，是由成都中建材光电材料有限公司研制，拥有自主知识产权，并于2018年4月正式量产。该产品是在一块超白高透的玻璃表面镀了一层4微米厚的硅化镉材料，单片面积为L92平方米，光电转化率达到17.8%,单片年可发电260-270度，玻璃设计寿命30年。（二）产品工艺这种太阳能电池组件分6层结构

2、所组成:TLiWh1、玻璃衬底：主要对电池起支架、防止污染和入射太阳光的作用。使用超白钢化处理的钢化玻璃，透光率必须高于91%以上。2、TeO导电氧化层，即TeO透明导电薄膜玻璃，主要起的是透光和导电的作用。3、CdS窗口层：n型半导体，与P型磺化镉组成p-n结。4、硅化镉吸收层：它是电池的主体吸光层，与n型的CdS窗口层形成的p-n结是整个电池最核心的部分。5、背接触层和背电极：为了降低硅化镉和金属电极的接触势垒，引出电流，使金属电极与硅化镉形成欧姆接触。背板作用，密封、绝缘、防水（一般都用TPT、TPE等材质必须耐老化）。6、接线盒：保护整个发电系统，起到电流中转站的作用，如果组件短路接线

3、盒自动断开短路电池串，防止烧坏整个系统接，线盒中最关键的是二极管的选用，根据组件内电池片的类型不同，对应的二极管也不相同。该工艺使普通玻璃从绝缘体变成可导电的导体，进而变成可发电的建筑材料，实现了玻璃与材料的有机结合。该产品即便在弱光条件下也可通过光电转化产生电能，是一种绿色可回收可发电的多功能建筑材料，可替代砖头、幕墙等建材。神化镉发电玻璃实际上是一种透明的光伏发电板,是薄膜太阳能电池的升级产品。（三）产品市场情况该产品由成都中建材光电材料有限公司研制成功，并于2018年4月正式量产，目前国内市场无同类产品。中建材光电材料有限公司生产的硅化镉发电玻璃单片面积为L92平方米。此项技术打破了国外

4、垄断，并且超过了美国制造的是小尺寸“发电玻璃”，相当于美国制造的3块拼接小面玻璃，大大提高了大玻璃的生产效率。目前市场上，该发电玻璃价格约为IOOO元/片。经了解，2018年4月，”实现量产后当年销售收入超过2亿元，利润突破3000万元。目前成功的项目有成都智慧中心项目、蚌埠某大型工厂幕墙。国内有两个新项目开工建设:其中泰州确化镉薄膜太阳能发电玻璃项目于2017年12月8日开工，项目总规划1吉瓦，项目用地约315亩，其中一期占地150亩，首期规划两条年产100兆瓦硫化镉薄膜发电玻璃生产线；邯郸中建材硅化镉发电玻璃项目于2017年12月28日开工，占地704亩、总投资30亿元，工程建成后，年产能

5、可达300兆瓦，年销售额15亿元，项目投资人均为中国建材凯盛科技集团。二、行业简介（-）薄膜太阳能电池行业情况近年来，薄膜太阳能电池由于理论效率高、材料消耗少、制备能耗低等被称为第二代太阳能电池技术。太阳能光伏电池市场正在向薄膜太阳能光伏产品转移。薄膜太阳能电池的优势在于其产业链的耗能更低、制备材料选择更广泛、制备技术多样、比晶体硅太阳能电池有更高的每瓦发电量、产品的发电效率的提升有更大的潜力、产品重量更轻并且可以柔性化，使用范围更宽泛，更适合于光伏建筑一体化。目前研究领域开发出的薄膜太阳能电池可分成以下几类：（I）硅基薄膜电池，包括：非晶硅薄膜电池、微晶硅薄膜电池；（2）化合物半导体电池，包

6、括：铜锢保锡系列薄膜电池(CIGS)、碑化镉系列薄膜电池(CdTe)；(3)新技术新材料电池，包括：有机薄膜太阳能电池、纳米染料二氧化钛薄膜太阳能电池和球状硅薄膜电池。量产的薄膜电池基本上分为：非/微晶硅薄膜电池、ClGS薄膜电池和CdTe薄膜电池三种。其中，GIGS的转换效率最高，约为10%12%,CdTe的转换效率次之,约为8.5%10.5%,非/微晶电池最低,一般为6%8%；但从原材料的可获取性来看，非/微晶电池的原材料为硅烷，最为普遍，而另外两种电池的原材料中均包含稀有元素化合物，可获取性较低。1、非晶硅。非晶硅薄膜是太阳能电池核心原材料之一，也称微晶硅。按照材料的不同，当前硅太阳能电

7、池可分为三类：单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池和薄膜太阳能电池三种。非晶硅薄膜就是相对于单晶硅和多晶硅来说的。近年来，非晶硅薄膜太阳电池逐渐从各种类型的太阳电池中脱颖而出，在全球范围内掀起了一股投资热潮。大尺寸玻璃基板薄膜太阳电池投入市场，必将极大地加速光伏建筑一体化、屋顶并网发电系统以及光伏电站等的推广和普及。同时，非晶硅薄膜电池在高气温条件下衰减微弱，所以也适合高温、荒漠地区建设电站。2、铜锢绿硒电池板。ClGS是太阳能薄膜电池CUlnXGa(lr)Se2的简写，其具有稳定性好、抗辐照性能好、成本低、效率高等优点。小样品CIGS薄膜太阳能电池的最高转化效率2014年12月刷新为21.7%

8、,由德国太阳能和氢能研究机构ZSW采用共蒸镀法制备。大面积电池组件转化效率及产量根据各公司制备工艺不同而有所不同，一般在10%15%范围内。铜锢钱硒薄膜太阳电池具有生产成本低、污染小、不衰退、弱光性能好等特点，光电转换效率居各种薄膜太阳能电池之首，接近晶体硅太阳电池，而成本则是晶体硅电池的三分之一,被国际上称为“下一时代非常有前途的新型薄膜太阳电池”。此外，该电池具有柔和、均匀的黑色外观，是对外观有较高要求场所的理想选择，如大型建筑物的玻璃幕墙等，在现代化高层建筑等领域有很大市场。虽然ClGS电池具有高效率和低材料成本的优势，但他也面临三个主要的问题：（1）制程复杂，投资成本高（2）关键原料的

9、供应不足（3）缓冲层CdS具有潜在的毒性。3、硅化镉。CdTe是H-VI族化合物半导体，带隙1.5eV,与太阳光谱非常匹配，最适合于光电能量转换，是一种良好的PV材料，具有很高的理论效率（28%）,性能很稳定，一直被光伏界看重，是技术上发展较快的一种薄膜电池。硅化镉容易沉积成大面积的薄膜，沉积速率也高。CdTe薄膜太阳电池是太阳能电池中最容易制造的，因而它向商品化进展最快。提高效率就是要对电池结构及各层材料工艺进行优化，适当减薄窗口层CdS的厚度，可减少入射光的损失，从而增加电池短波响应以提高短路电流密度，较高转换效率的CdTe电池就采用了较薄的CdS窗口层而创了最高纪录。要降低成本，就必须将

10、CdTe的沉积温度降到550。C以下，以适于廉价的玻璃作衬底；实验室成果走向产业，必须经过组件以及生产模式的设计、研究和优化过程。(-)碎化镉薄膜太阳能电池行业发展过程1、国际情况：世界上第一个硅化镉薄膜太阳能电池是由美国无线电公司(RCA)实验室在硅化镉单晶上镀上In的合金制得的，其光电转换效率仅为2.l%o1982年，KOdak实验室(即美国伊士曼柯达公司)用化学沉积法在P型的硫化镉上制备一层超薄的CdS,制备了效率超过1096的异质结p-硅化镉/n-CdS薄膜太阳能电池。这是现阶段硅化镉薄膜太阳能电池的原型。美国南佛罗里达大学于1993年用升华法在1平方厘米的面积上做出转换效率为15.8

11、%的太阳能电池。如今，西门子开发的面积为3600平方厘米的硅化镉薄膜太阳能电池转换效率达到11.1%的水平；美国国家可再生能源实验室公布了SoIarCeIIS公司的面积为6879平方厘米的储化镉薄膜太阳能电池的测试结果，其转换效率达到7.7%；BpSolar的硅化镉薄膜太阳能电池面积为4540平方厘米,转换效率为8.4%,面积为706平方厘米,转换效率达到10.1%；GoldanPhOton的硫化镉薄膜太阳能电池，面积为3528平米，转换效率为7.7%。随后，日本MatSUShitaBatte灯研究的储化镉小面积电池在实验室里的最高转换效率为16%,成为当时硫化镉薄膜太阳能电池的最高纪录。2、

12、国内情况：我国硅化镉薄膜电池的研究工作开始于上世纪80年代初。内蒙古大学采用蒸发技术、北京太阳能研究所采用电沉积技术(ED)研究和制备硫化镉薄膜太阳能电池,后者研制的电池转换效率达到5.8%o80年代中期至90年代中期，研究工作处于停顿状态。90年代后期，四川大学太阳能材料与器件研究所，在冯良桓教授的带领下在我国开展了磁化镉薄膜太阳能电池的研究，在“九五”期间，承担了科技部资助的科技攻关计划课题：“II-VI族化合物半导体多晶薄膜太阳电池的研制”，教授采用近空间升华技术研究硅化镉薄膜太阳能电池，并取得很好的成绩。最近电池转换效率已经突破13.38%,进入了世界先进行列。“十五”期间，确化镉电池

13、研究被列入国家高技术研究发展计划“863”重点项目。经过多年几代科学工作者的不懈努力，我国正处于实验室基础研究到应用产业化的快速发展阶段，牖化镉电池的研究，从原来的只有内蒙古大学、四川大学、新疆大学等几家科研院所进行，到四川阿波罗太阳能科技开发股份有限公司（成都中建材股东）新型薄膜神化镉太阳能电池核心材料产业化（为期两年，将建设拥有年产硅化镉50吨的生产线、硫化镉10吨生产线），使我国在硅化镉电池产业化将得到长足发展，从而使我国硅化镉薄膜太阳能电池产业快速步入世界先进行列。虽然我国硅化镉薄膜电池技术研发及产业化发展与美国等发达国家相比还有差距，但是已经具备一定的产业基础。首先，硅化镉薄膜电池的

14、原材料国内完全能够提供，从矿石开采到高纯材料提纯，我国都有相当的基础。目前，大多数的镉和确原材料都是铅锌铜矿开采的副产品，我国镉矿资源约占世界镉矿资源总量的23%,居世界第一位，磺的储量在世界上处于第三位。四川阿波罗太阳能公司新建有高纯硅、镉以及合成高纯硅化镉的原材料生产线，每年可以向外提供几十吨的高纯材料；峨嵋半导体厂去年扩建了高纯车间，具有年产十几吨的生产能力，正在等待国内硅化镉电池产业的发展。其次，国内相关研究单位和企业已经介入硅化镉薄膜电池技术中。四川大学一直在进行硅化镉电池技术及产业化的研究；中科院的太阳能行动计划把开发产业化的硫化镉电池技术作为重点，组织了多家研究所进行联合攻关；四

15、川大学、中科院上海技术物理研究所都在进行中试规模产业化的研究。（三）确化镉薄膜太阳能电池行业发展存在的问题确是地球上的稀有元素，发展碇化镉薄膜太阳能电池面临的首要问题就是地球上硫的储藏量是否能满足碎化镉太阳能电池组件的工业化规模生产及应用。虽然硅化镉薄膜太阳能电池具有诸多优势，但也面临着以下几方面的突出问题：一是神化镉本身的局限性。首先，是因为硫化镉本身具有很强的自补偿效应，很难像硅等半导体一样通过掺入杂质元素，电控电学性能。其次，硅化镉载流子浓度低，薄膜电阻率大，因而影响电池的电流输出。最后，神化镉的功率函数高达5.5eV,与寻常背电极金属材料难以形成欧姆接触。二是关键原料硅的供应不足。从原

16、材料的稀缺性角度考虑，确的天然蕴藏量有限将会制约硅化镉薄膜太阳能电池的长期发展。目前，国内外对全球硅的地质储量莫衷一是，据美国地质调查局（USGS）数据显示，全球硅的储量仅为2.4万吨左右，主要分布在美国、秘鲁、加拿大等国家和地区。而我国国内相关报道认为，全球确的地质储量为14.9万吨，我国硅储量约为2.2万吨，居全球第三位，主要集中于广东、江西、甘肃等省。如果按照制造IMW薄膜太阳能电池组件约需130-140公斤碗来测算的话，那么根据硅的上述探明储量范围（2.4T4.9万吨），地球上的确资源可以供100个年生产能力为IOOMW的生产线用17年到115年之间。因此，乐观看来全球碗资源储量是可以满足生产需求。但如果从经济层面考虑，确原料的储量比其它太阳能电池原料储量要少，这会导致价格的不断上涨而成为硫化镉电池产业发展的一大桎梏。三、行业