當前光伏主流技術主要分為晶體硅電池技術與非晶硅薄膜技術。其中晶體硅以其光電高轉化率的優勢占據了市場的主流,目前約占市場份額的80%以上,遠遠領先轉化率低的薄膜技術。但是,隨著薄膜光電轉換技術的提升,其資源易得、成本低的優勢再次引起關注。薄膜技術也憑借晶硅技術難以取代的優勢欲奮力一搏。
杜邦太陽能業務總監卓建宏表示:“非晶硅薄膜電池組件在耐熱及弱光效應方面均表現出色,在高溫、反射或散射光線條件下相比傳統晶體硅電池板有更高的年發電量,有助提高性價比。”
通常在評價怎樣選擇一個光伏組件技術時,光電轉換效率與耐久性是其兩項關鍵指標。相對于單晶硅和多晶硅組件,人們通常認為薄膜組件,尤其是非晶硅組件的工作性能衰減的很厲害。“穩定性問題”,這一在早期的薄膜電池生產質量控制中的問題,影響著人們去接受非晶硅組件技術。但是一些成功的實施案例卻很好的說明了薄膜有其更為優秀的表現。
這可以從已經運行26年的加州首府薩克拉門多市城市公用事業區實踐經驗得以證明。自1984年以來,加州首府薩克拉門多市城市公用事業區已經在大約1000個光伏系統中安裝了超過10MW的光伏組件。這些應用從小的住宅屋頂系統到世界上最大的一座光伏電站——3.5MW的Rancho Seco光伏系統。加州首府薩克拉門多市城市公用事業區太陽能計劃已經安裝了超過2MW的非晶硅薄膜光伏系統,這些系統自1994年開始安裝,規模從1KW到700KW不等。這些組件應用如下:住宅和商用建筑物的屋頂、停車場頂棚、新的商業建筑光伏建筑一體化(BIPV)、大型地面光伏電站。
加州以上項目大量的第一手經驗表明,薄膜組件已表現出良好的耐久性、長期可靠性和令人滿意的長期工作性能。相對早已成熟的晶體硅光伏組件,薄膜光伏組件具有許多優勢。薄膜光伏組件的半導體材料用量少于晶體硅組件的1%,薄膜光伏技術更適合于大規模生產,制造同樣規模的薄膜光伏組件耗能更少。這些優勢使得薄膜電池的制造成本明顯低于晶體硅光伏產品。盡管非晶硅組件的光電轉換效率較低,會增加系統與面積相關的成本,但其明顯的價格優勢能夠顯著地節約系統成本。在與面積相關的成本影響不高的地區,非晶硅組件能在非常廣泛的應用領域提供明顯節約成本的光伏方案。
在加州以上項目實施過程中,非晶硅光伏系統已經表現出極好的系統性能。對于已經安裝了至少18個月并至少有12個月(不包含最初的6個月)的產能輸出數據的36座住宅型PV Pioneer II非晶硅光伏系統,其平均利用率為18%,其中,利用率的定義為:系統的實際輸出與系統在一年8760個小時(即365天×24小時/天)內額定輸出的比例。這一參數比設計值稍微高一些,并且與類試的晶體硅系統基本相當。
從加州以上項目大量野外實驗顯示,在工作3個月后,非晶硅組件的工作狀態已接近其穩定值;6個月后,其功率一般非常接近其穩定值,誤差遠小于10%;1年的時間已足夠使其穩定,每年平均衰減率小于1%。即能夠保證組件可以在20-25年后衰減小于20%,可見其性能是經得起時間的考驗的。
自1994年實施光伏計劃以來,加州首府薩克拉門多市城市公用事業區在非晶硅組件方面的大量實踐證明,非晶硅組件的工作性能能夠與單晶硅和多晶硅媲美。調研結果表明,單晶硅和多晶硅的長期衰減速率與非晶硅的長期衰減速率基本相當。
另外,薄膜也具有很好的耐久性和可靠性,光伏組件需要在無人看管、極少量的維護和惡劣的室外環境下可靠地工作30年以上,這一結論正在被加州項目印證。