自从1893年法国人贝克勒尔发现了“光生伏特效应”以来,历经100多年的发展,太阳能发电在世界各国的能
源结构中的地位越来越重要,随之而来的是越来越庞大的太阳能电池产业链,而化工公司成为其中最活跃的力量之
一。
太阳能电池:化工公司的新竞技场
太阳能电池产业现状:
种类多样 硅基材料主导
从生产技术的成熟度来区分,太阳能电池可以分成:第一代晶体硅太阳能电池;第二代薄膜太阳能电池,包括
非晶硅薄膜太阳能电池、碲化铬太阳能电池、纳米二氧化钛燃料敏化太阳能电池等等;第三代各种叠层太阳能电池、
热光伏电池(TPV)、量子阱及量子点的超晶格太阳能电池等新概念太阳能电池。其中第一代太阳能电池已经进入大
规模产业化阶段,第二代太阳能电池正在产业化前阶段,有部分种类已经实现量产。但技术成熟度还有待提高。第
三代太阳能电池是向着超高效率的方向努力,具备真正突破现有技术平静的概念,但目前这种电池还只是停留在概
念及理论设计阶段,甚至没有成型的样品问世。
太阳能电池从所使用的材料来区分,又可以分为:硅基太阳能电池,以硅材料为基本材质,其中包括单晶硅太
阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅薄膜太阳能电池、纳米硅薄膜太阳能电池、微晶硅薄膜太阳能电池、非晶硅/
晶体硅异质结太阳能电池;II-VI族材料太阳能电池;II-V族材料太阳能电池,包括热光伏太阳能电池;染料敏化
太阳能电池,主要利用燃料对于太阳能电池光谱吸收的可变特性,与二氧化钛材料组装在一起,制备成可供多种吸
收波段的太阳能电池器件;有机材料太阳能电池,正在开发使用有机材料制备出类似叶绿素的太阳能电池。
如果从材料方面来评价太阳能电池未来的地位,人们有理由认为:只有硅基材料的太阳能电池在未来最具有可
持续性。因为硅在地球上的丰度为26%,仅次于氧属于世界上第二丰富的材料,相比之下,其他太阳能电池相关材
料的丰度都很有限,难以在太阳能电池产业中形成支配性的地位。因此,在未来世界太阳能电池的主流产品仍旧为
硅基太阳能电池。
化工公司:
太阳能电池材料领域中的拼杀
位于美国密歇根州的Hemlock半导体公司是世界最大的多晶硅生产商,是道康宁(63.25%)、日本信越化学
(24.5%)和三菱材料(12.25%)的合资公司。为了满足日益扩大的市场需要,Hemlock半导体公司准备投资10亿
美元进行扩能,计划使多晶硅的产能到2008年扩增4500t/a,达到1.45万t/a,而2012年其产能将达到3.6万t/a。
可再生能源公司(RFC)是另一家领先的太阳能材料生产商,生产多晶硅晶片、太阳能电池和组装模块。公司最
近投资1100万美元扩增在瑞典Glava的太阳能电池组装模块生产能力,从45MW/a提高到100MW/a。
德固赛也在大力发展光伏产业,最近与法国多晶硅生产商Silicium de Provence合作生产高纯多晶硅供应法国
光伏市场。根据合同,德固赛建设多晶硅的原材料氯硅烷装置,装置初期能力为3000 t/a,并将扩增至2009年7500
t/a。
而在德国本土,德固赛公司与德国光伏硅生产商、光伏Crystalox太阳能公司的子公司Forschungs-und
Produktions公司签署了为期10年的氯硅烷供应合同,后者将在德国Bitterfeld化工园区建设多晶硅装置,定于
2009年投产,将以多晶硅生产太阳能电池用硅晶片1800 t/a。
尽管扩产活跃,但据美国信息网络公司预计,世界多晶硅能力在未来很长一段时间内都将呈现供应短缺状况,
2010年全球多晶硅能力将会短缺7.1万t/a。
为此,很多公司,如巴斯夫、英国剑桥显示技术公司(CDT)、德国Merck KGaA、比利时Umicore开始 致力于
开发光伏应用中多晶硅的低成本替代品,包括冶金级硅(所需加工难度大大低于多晶硅),以解决目前多晶硅供应的
短缺。
从事催化剂的Umicore公司和石油和能源领域的海德罗公司2007年7月底在挪威Porsgrunn组建了HyCore公
司,生产太阳能级硅材料。HyCore公司中Umicore公司持股51%,海德罗公司持股49%,将采用两家公司开发的专
有技术将冶金级硅转变为太阳能级硅。HyCore公司已计划投资2600万欧元在海德罗公司Herya工业园区建设中型
工厂,定于2008年投产,将年产2000t太阳能级硅材料。组建HyCore公司是海德罗公司自2006年11月以来第三
次太阳能行动计划。海德罗公司也在美国Ascent太阳能公司中有投资,后者开发低成本薄膜太阳能电池模块,它可
工业化印刷在柔性塑料基材上。
将太阳能电池通过喷墨印刷在柔性塑料基材上而成的薄膜光伏产品更是一项创新,并且发展迅速,这一市场的
年增长率达70%。日本薄膜光伏产品生产商Kaneka公司最近投资4200万美元使其薄膜太阳能电池生产能力从30MW/a
扩增至55MW/a,并将进一步提升至70MW/a。此外,该公司计划将其在捷克Olomouc新建的太阳能电池模块组装地的
生产能力翻一番,达到20MW/a,以满足强劲增长的需求,在2年内还将使该地生产能力再扩增至30MW/a。Kaneka
公司的无定形硅太阳能电池将面向东南亚、南欧和美国南部地区。该公司的混合太阳能电池组合了无定形硅层和多
晶硅薄层,其太阳能转换效率己达12%,属世界上薄膜太阳能电池转换效率最高者。
非硅基材料用于太阳能电池仍在发展之中。2007年6月,巴斯夫公司等投资3.6亿欧元开发更高效率和低成本
的有机光伏电池,参与投资的有德国Bosch集团、Merck KGaA公司、Schott公司和德国教育与研究部。
有机太阳能电池应用的一大挑战是其吸收太阳光辐射的电转換效率仅约5%,而硅基光伏电池高达20%。但电量
相当的有机光伏电池比多晶硅光伏电池成本低很多(当今每m2太阳能光伏模块成本约为350欧元,采用有机光伏设
施的成本可低于100欧元),仍有广泛的应用前景。
英国G24i公司在Cardiff建成第一套商业化感光染料太阳能电池(DSCC)生产厂。该技术基于20年的研究成
果。DSCC价廉、重量轻并且呈柔性,属太阳能电池技术的创新,该技术将开发新的应用市场,尤其是手机和其他便
携式电子设备的充电。
杜邦公司麾下的杜邦光伏解决方案公司生产光伏用非硅材料已有20余年历史,业务涉及光伏模块生产中所用的
8种材料。公司称近期计划将在此行业投资约1亿美元。(钱)
