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單晶、多晶與薄膜的三國之爭♤到底誰更適合你

2017年03月31日

 

 單晶、多晶與薄膜之爭由來已久♤那麽對於客戶來說♤到底選擇哪一種會比較適合呢?

 


1.薄膜和晶體矽太陽能電池板的對比


晶體矽太陽能電池板

       晶體矽(c-Si)太陽能電池是目前應用最廣泛的太陽能電池♤主要因為晶體矽具有穩定性♤效率能夠達到15%-25%⊙晶體矽有賴於基於大量數據的成熟的製程技術♤而且總體上已經被證明是可靠的⊙不過晶體矽吸收光線能力差♤這可能是其超小型結構的天生缺陷♤因此必須相當厚且堅固⊙

       通常晶體矽有兩種類型單晶矽和多晶矽⊙單晶矽來自高純度的單晶體♤切割自直徑為150mm的晶圓♤厚度為200mm⊙而多晶矽更受歡迎♤製造量更大♤例如將矽切割成條狀再切成晶圓⊙無論哪一種♤矽太陽能電池產生的電量都約為0.5V♤多個電池可以串聯依靠提高輸出電壓⊙


薄膜太陽能電池板

       薄膜太陽能電池比傳統太陽能電池板更便宜♤但效率也更低♤光伏轉換率在20%-30%之間

       根據所采用的材料不同♤典型的薄膜太陽能電池可分為以下四類非晶矽(a-Si)和薄膜矽(TF-Si);碲化鎘(CdTe);銅銦镓硒(CIS 或CIGS)和染料敏化太陽能電池(DSC)加上其他天然材料⊙

       可能有人會認為♤而且他們的想法也可能是對的♤就是既然名字是薄膜電池♤構成是不是也比其他的電池技術更輕更薄既然功能和結構都一樣♤唯一的不同就是薄膜和晶體矽太陽能電池各層的厚度和靈活度以及光伏材料有區別不是矽♤那要麽是碲化鎘(CdTe)♤要麽是銅銦镓硒(CIGS)⊙

 


矽VS薄膜

       晶體矽技術已經存在了一段時間而且證明了是有價值的♤薄膜技術仍然處於初始階段♤但有潛力在同等的效率和可靠性條件下實現更低的成本⊙既然如此♤應該如何選擇?

       晶體矽的優勢在於高轉換效率♤達到12%-24.2%♤高穩定性、容易製造、高可靠性⊙其他的優勢包括耐熱性和低安裝成本⊙而且考慮到廢棄/循環利用的時間♤矽對環境更友好⊙缺點在於♤就初始成本而言♤晶體矽是最貴的太陽能組件⊙而且太陽能吸收因數很低♤材料很脆且易碎⊙而薄膜太陽能電池比老式晶體矽太陽能電池更便宜♤可以在薄矽片上製備♤更靈活且更容易處理⊙而且和晶體矽相比♤不容易受外界衝擊而損害⊙

       薄膜太陽能電池組件的主要缺點在於效率低♤這在有些應用場合可以抵消其價格優勢⊙它的結構也更複雜♤靈活的薄膜電池也需要特別的安裝技巧⊙


二者實例數據對比

       實際應用中♤使用CHSM6612P-290W晶矽組件和裝有CHSM5001T-115W雙結矽基薄膜組件的太陽能光伏電站在發電輸出方麵的對比數據如下表所示⊙

       這兩組數據取自同一經緯度的兩個電站♤電站的建設地在泰國北標府附近⊙因此♤兩個項目的日照及氣候條件相近♤且均采用正泰電源生產的CPS100kW逆變器♤其轉換效率為97.6%⊙上表為2013年1月到9月每兆瓦的光伏電站實際測得的發電數據♤其中雙結矽基薄膜組件的總發電量輸出略低於晶矽組件⊙

 


2.晶體矽中單晶與多晶之間的區別對比


 

組件衰減率對比

      單晶和多晶♤到底哪種在實際應用中衰減少一些?

      衰減一般分為初始光致衰減和老化衰減⊙另外♤PID電勢能誘導衰減近年也獲得認同⊙

  ①光致衰減(Light Induced Degradation♤LID)

  LID產生的本質原因是太陽能電池收到光照後材料內部產生了複合中心⊙目前比較公認的說法是♤光照後產生的硼氧複合體降低了少子的壽命⊙

②老化衰減

  光伏組件長期應用中出現的、緩慢的衰減♤可分為兩類

  (1)電池本身老化造成的衰減♤主要受電池類型(單晶、多晶)和電池的生產工藝影響;

  (2)封裝材料老化造成的衰減♤衰減速度與光伏組件的生產工藝和封裝材料♤組件應用地環境成正相關

  (3)PID電勢能誘導衰減⊙這種衰減存在於組件內部電路和其接地金屬邊框之間的高電壓會造成組件的功率衰減♤還與玻璃、背板、EVA、溫度、濕度和電壓有關⊙

       以下兩個表格引用了多個實驗數據說明問題


       綜上組件的類型是單晶矽還是多晶矽♤並不是影響組件衰減的最主要因素⊙鑒於這一點♤便可以認為♤在其他所有條件都相同的情況下♤使用單晶矽還是多晶矽♤並不會對項目的發電量造成影響


效率對比

       單晶最喜歡講光電轉換率⊙因為確實從晶格結構特點看♤單晶比多晶的結構表現較高的光電轉換效率♤但轉換效率並不能決定一切⊙技術上誰都知道♤效率高的單晶♤衰減也高⊙有單晶企業說現在衰減都解決了♤但降光衰是增加成本的⊙最後還是要看性價比♤專業上叫LCOE“歸一化度電成本”⊙其實這幾年♤多晶與單晶的轉換效率差距一直在1-1.5個百分點徘徊♤就性價比而言♤單晶也在降本♤但多晶的成本大幅度下降之大♤是單晶無法比的⊙

      此外♤在效率方麵♤也不總是單晶占優勢♤前幾年我們都在說多晶存在效率提升的瓶頸♤但過去的2015年看♤高效多晶已經突破20%的理論瓶頸♤單是效率數據♤現在市場上的高效多晶的轉換效率已經高過目前占單晶主流的普通P型單晶♤不僅僅在成本上♤而且在轉換效率上匹敵單晶⊙

 


3.三者最終收益效率的對比


       項目的收益率主要受“發電量”、 “初始投資”和“運維成本”的影響⊙

       價格上來說

       CIGS薄膜>單晶>多晶>CdTe薄膜>非晶薄膜

       從效率上看

       單晶>CISG薄膜=多晶>CdTe薄膜>非晶薄膜

       分別是單晶18%㊣CIGS薄膜17%㊣多晶17%㊣ CdTe薄膜15%㊣ 非晶薄膜7%

       衰減率問題

       薄膜>單晶>多晶

       鑒於上述原因以及綜合全文分析來看♤在項目收益方麵♤多晶矽略有優勢⊙


      本公司最新采用的賽拉弗高效日食係列高效組件通過技術革新♤有效增加組件的受光麵積♤提高組件功率♤最大程度吸收太陽光並轉換為更多的電力能源♤單塊組件最高輸出功率提升15%以上♤相同60片版型的組件可以達320W以上♤並且有效降低熱斑效應♤是為客戶提供最優化的多晶組件選擇⊙