國(guó)家住建部數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)的建筑能耗約占全社會(huì)總能耗的30%。建筑能耗包括從建筑材料制造、建筑施工，到人們?nèi)粘Ｔ诮ㄖ械牟膳⒖照{(diào)和照明等。從“耗能城市”向“節(jié)能城市”，甚至“產(chǎn)量城市”的轉(zhuǎn)變，也是建設(shè)智慧城市低碳發(fā)展的一大議題。

八月十日，銅銦鎵硒薄膜光伏建筑一體化(CIGS-BIPV)技術(shù)與應(yīng)用的研究成果，在陜西西安的光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展高峰論壇暨展覽會(huì)上，進(jìn)行了展示。該項(xiàng)目由國(guó)家能源集團(tuán)牽頭，集成了CIGS-BIPV一體化裝配技術(shù)、光伏光熱太陽(yáng)能綜合利用、直流電供電系統(tǒng)、智能樓控系統(tǒng)四大創(chuàng)新點(diǎn)。

銅銦鎵硒薄膜光伏發(fā)電是指，利用銅銦鎵硒薄膜(CIGS)太陽(yáng)能電池，將光能轉(zhuǎn)換成電能。CIGS太陽(yáng)能電池是吸收層由銅(Cu)、銦(In)、鎵(Ga)、硒(Se)四種元素，按照最佳比例構(gòu)成的結(jié)晶薄膜太陽(yáng)能電池。

國(guó)家能源投資集團(tuán)有限責(zé)任公司于2017年八月成立，由我國(guó)國(guó)電集團(tuán)公司與神華集團(tuán)有限責(zé)任公司合并重組而成，是目前世界最大的煤炭生產(chǎn)、火力發(fā)電和可再生能源發(fā)電生產(chǎn)公司。

本次在陜西西安展示的CIGS-BIPV展示單元，長(zhǎng)6.6米，寬4米，高3.7米，建筑面積為26.15平方米，相當(dāng)于模擬一個(gè)小型居住單元，共裝有90塊光伏組件。國(guó)家能源集團(tuán)相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，該單元實(shí)際使用的CIGS轉(zhuǎn)換效率為14.2%。在西安的日照條件下，該展示單元1天大約能發(fā)15度電。

CIGS-BIPV展示單元文閔圖

“當(dāng)前(CIGS)太陽(yáng)能電池，在實(shí)驗(yàn)室的最高轉(zhuǎn)換效率紀(jì)錄為22.9%。”國(guó)家能源集團(tuán)綠色能源與建筑研究中心湯洋博士表示。

薄膜太陽(yáng)能電池具有層級(jí)結(jié)構(gòu)，襯底一般是玻璃，玻璃之上再分別沉積銅銦鎵硒吸收層、硫化鎘緩沖層、氧化鋅窗口層等多層薄膜，最上層蓋板玻璃，因此在與建筑的一體化上具有先天的優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)的太陽(yáng)能光伏板與建筑是分離式的，先有玻璃幕墻，再貼太陽(yáng)能電池板。而CIGS-BIPV則意味著太陽(yáng)能電池板本身就是一個(gè)可以發(fā)電的玻璃幕墻，同時(shí)滿(mǎn)足建筑墻體應(yīng)達(dá)到的抗震、抗腐蝕、抗風(fēng)的指標(biāo)。

湯洋介紹，在三種實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化的薄膜太陽(yáng)能電池中，非晶體硅薄膜太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率只有10%以下，且衰減性較大，正處于市場(chǎng)退出狀態(tài)。

“未來(lái)比較有潛力的薄膜太陽(yáng)能電池就是碲化鎘和銅銦鎵硒。”湯洋表示。

而這兩種薄膜太陽(yáng)能電池用到的原料中，碲（Te）、銦、鎵、硒均為稀有分散元素，在地殼中豐度較低，在自然界中不形成獨(dú)立礦物，而是以雜質(zhì)狀態(tài)分散于其他元素的礦物中。

CIGS太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率居各種薄膜太陽(yáng)能電池之首，超過(guò)14%，接近晶體硅太陽(yáng)能電池；成本則是晶體硅電池的三分之一。湯洋介紹，目前市場(chǎng)主流的晶硅太陽(yáng)能電池，采用的是切拼工藝。即加熱融化無(wú)規(guī)則晶體硅塊，生成原子排列有序的硅錠后，切成一塊塊電池板，利用鍍錫焊帶將每塊電池板連起來(lái)。而第二代的薄膜電池，則可以利用鍍膜技術(shù)讓材料直接“長(zhǎng)”在玻璃上，大大降低了生產(chǎn)成本。

此外，薄膜電池不會(huì)出現(xiàn)晶硅類(lèi)電池很難克服的光致衰退效應(yīng)，使用壽命可長(zhǎng)達(dá)30年以上；同時(shí)弱光性較晶體硅電池更好。

“同樣標(biāo)定的轉(zhuǎn)換效率，CIGS太陽(yáng)能電池的發(fā)電量比單晶硅、多晶硅太陽(yáng)能電池要高得多。”國(guó)家能源集團(tuán)總經(jīng)理凌文介紹。

凌文表示，CIGS太陽(yáng)能電池可以廣泛應(yīng)用于邊遠(yuǎn)山區(qū)和海島的獨(dú)立電站、農(nóng)光互補(bǔ)、漁光互補(bǔ)等精準(zhǔn)扶貧項(xiàng)目、光伏建筑一體化（BIPV）和大型地面光伏電站等領(lǐng)域。

由于邊遠(yuǎn)山區(qū)和海島的自然條件更為苛刻，凌文提出下一步CIGS太陽(yáng)能電池的目標(biāo)不是馬上市場(chǎng)化，而是“抗風(fēng)的強(qiáng)度、抗腐蝕的強(qiáng)度，要做上去”。

“五年以后的光伏板跟現(xiàn)在比，成本將大幅下降，效率還將大幅提升。”凌文表示，現(xiàn)在的任務(wù)就是繼續(xù)投入研發(fā)，研究如何提高效率并降低成本。

2018年一月，神華集團(tuán)、上海電氣和德國(guó)光伏設(shè)備制造商ManzAG共同出資，正式開(kāi)始建設(shè)重慶神華薄膜太陽(yáng)能項(xiàng)目，設(shè)計(jì)年產(chǎn)量為306MW。湯洋表示，等該廠建起來(lái)并實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化之后，CIGS太陽(yáng)能電池的成本會(huì)更加有競(jìng)爭(zhēng)力。