對那些追蹤不同太陽能技術的人來說,很容易的事情就是直接去查效率數字,并且認為低轉換效率的技術無法進入實際應用。基于硅太陽能電池的太陽能組件可以將太陽能量的15-20%轉換為DC功率,薄膜太陽能技術的轉換率則低得多,最近的成功也只能達到8-10%。但電池效率只是需要考慮的因素之一,其他要素還包括生產成本、安裝、占地、太陽的熱量以及其他因素。
Tom Djokovich CEO, XsunX
盡管其轉換效率較低,但XsunX(加州Aliso Viejo)的CEO Tom Djokovich認為,在未來的一兩年內,薄膜組件很可能實現工業界每瓦一美元的目標(這種情況下,與傳統能源相比,太陽能會更具成本優勢),他們公司也在計劃進行非晶硅薄膜太陽能組件的生產。
Djokovich指出,從太陽能的總體成本角度考慮,電池效率非常重要,但把太陽能電池封裝成太陽能組件這一過程卻占據了大半成本。玻璃、包封材料和連接線都是大部分太陽能組件的通用品,這些成本對太陽能組件的總體成本有很大影響。這里他特別提到需要耗費大量勞動力的體型硅技術,從粗硅到最終的太陽能組件大約需要26道工序。“而薄膜型太陽能電池,至少對我們的工藝來說,由于采用了高度自動化的制造工藝,因此只有10%的成本與勞動力相關。”
這并不是說干脆不需要提高轉換效率了。如果電池的效率更高,同時又不增加材料和勞動力的成本,那么就可以提高單位面積的能量密度,Djokovich表示。但需要解決的問題是開發出可以降低每瓦組裝成本的新封裝材料和方法。
Djokovich還介紹,制約晶體硅成本降低的主要有幾個因素,包括高的材料成本(同薄膜技術相比需要更多的硅和其他材料)、批次工藝,以及在安裝環境中的性能,這些都降低了對晶體硅的負擔能力。“開始工作時需要更多的入射光,也就意味著開始發電的時間較晚,而停止得較早;在太陽光最充足的狀態才能獲得全部功率;在很多情況下,為了保持最佳性能需要不斷調整組件的角度,而不能僅僅固定在那里;還存在受熱之后效率降低的問題,”他這樣解釋。“因此這是一種高成本的技術,按每瓦計算,盡管其能量密度較高,但效率并不高。”
在某些領域,確實需要體材晶體技術。例如在屋頂安裝的組件,受到面積的限制,但仍需提供足夠的峰值功率,因此很難采用大面積的薄膜技術來取代。而對于太陽能農場及其設施來說,卻與此相反,占地已經不再是制約因素,可以采用薄膜型太陽能電池產生足夠市場化的大規模AC功率。
然而,包括非晶硅(a-Si)、碲化鎘(CdTe)、銅銦鎵硒(CIGS)等在內的薄膜技術目前只占到整個PV市場的11%,體硅技術仍然占據著PV銷售的大部分。根據Djokovich介紹,這是因為高性能的薄膜型PV剛剛誕生不久。有約56家制造商生產體硅太陽能電池,是市場化最完善的技術。“比如現在要開創一家從事組件安裝的公司,如果我選擇薄膜太陽能電池,那么由于供應商數量較少,因此壓力會很大,與此相反,體硅的供應商卻很多。”
事實上最終用戶對技術方面并不關心,他們只想得到最好的性能,Djokovich表示。出于多種原因,這使得薄膜技術會優于晶體技術。“如果你把所有影響太陽能收集的因素都考慮在內,并且考慮到實際應用中大多使用交流電,那么你會了解凈系統效率,或者說實際產生的功率與可能產生的功率的比值,”Djokovich介紹說。“我們分析發現,對于一定的安裝功率而言,通常薄膜技術可以獲得更高的凈系統效率。薄膜技術可以達到75%,而晶體硅一般在57%左右。這些實際的情況正開始影響到用戶的購買意向。”
Djokovich已經發現,很多太陽能系統安裝商和集成商已經開始購買薄膜產品,但由于市場上產品不夠豐富,他們還無法確保足夠的組件供應商。像XsunX這樣的公司開始生產并進行供貨,他說,在未來幾年內市場上將會出現超過30家a-Si太陽能電池制造商。“這樣看來,你會開始看到這一市場分支在整個太陽能產業中比重的迅速增長。現在只是供貨不足的問題。”