NanoMarkets(弗吉尼亞州,Glen Allen)發布了一系列關于光伏產品中金屬應用的報告,其中的一篇指出,在透明電極銦錫氧化物(ITO)中使用金屬銦和錫的傳統方法已經過時,而錫的氧化物正日漸走俏。
NanoMarkets題為《金屬錫在光伏產業的市場狀況》的最新報告預測,在未來八年里PV產業中錫的消耗將增長十倍,即在2016年超過91噸(MT)。非晶硅(a-Si)薄膜產業將從ITO轉向氧化錫,而后者中錫的用量顯著高于前者,除了這個顯著的轉變外,另一個驅動力則來自于碲化鎘(CdTe)PV模塊的迅速增長,一個顯而易見的例子就是領先的薄膜太陽能產品供應商First Solar Inc.(亞利桑那州,Tempe)已經開始進入這一領域。CdTe PV產品采用摻雜了氟的氧化錫(FTO)。盡管在2000年氧化錫的市場占有率還幾乎為零,但很大程度上由于First Solar產品的貢獻,目前氧化錫幾乎占據薄膜PV用透明電極市場的半壁江山。
對于沉積透明導電氧化物(TCO)薄膜這一工藝,NanoMarkets還預測,將會出現向多種沉積方法轉變的趨勢,這也會反過來影響使用錫材料的類型。傳統濺射靶材的消耗將會減少,而ITO墨水用納米微粒,或用于化學氣相沉積(CVD)制作氧化錫的前驅體化合物的用量將會增加。NanoMarkets預計,到2016年印刷和CVD方法將占有PV用金屬錫市場的24%,達到21.9 MT。
金屬銦價格昂貴,盡管使用的比例已經有所降低,但仍占到ITO市場的三分之一(除了氧化錫外,其他的TCO替代物還包括市場比例日漸增加的氧化鋅)。事實上NanoMarkets預計,銦的情況會與錫類似,在未來八年的PV產業中都將出現十倍的增長,這足以令傳統的用銦大戶顯示器產業黯然失色。據預計,僅僅PV工業消耗的金屬銦,就會從2011年的13 MT增長到2016年的39.4 MT。
透明電極材料將會從ITO逐步轉移成金屬銦,盡管這種轉變可能會造成對銦的過量需求,但這種材料確實越來越適用于薄膜PV技術,特別是銅銦鎵硒(CIGS)PV領域。目前PV產業每年大概消耗20噸的銦,其中超過一半應用于CIGS PV電池的吸收層。六月份NanoMarkets發布了題為《金屬銦在光伏產業的市場情況》的報告,其中預測到2016年,即便CIGS PV電池可能只占PV發電量的8%,但消耗金屬銦的比例卻有望提高到80%。
與錫的情況類似,NanoMarkets也預測,CIGS制造方法的變更也會影響使用銦材料的類型。從真空沉積向電化學沉積和印刷墨水的轉移意味著對濺射靶材和蒸發舟的需求會降低,而用于電化學沉積的銦鹽,以及用于墨水的銦、硒化銦、氧化銦納米顆粒的用量將會增長。NanoMarkets預計,到2016年在CIGS PV所消耗的金屬銦中,印刷和電化學沉積將占到28%,也就是52.3 MT。
銀襯層
另一種在PV產業中消耗量會快速增長的金屬是銀。根據NanoMarkets題為《金屬銀在光伏產業的市場狀況》的報告預測,到2016年,金屬銀將在PV領域實現最快的增長,總消耗量將超過2400萬盎司。
目前PV器件中銀的主要應用是晶體硅(c-Si)PV電池的頂電極。幾乎整個PV市場的90%都采用該項技術,并且這一市場還將繼續增長。但隨著PV市場持續的轉向薄膜和有機技術,銀在整個產業中的重要性將被極大地削弱。然而,根據NanoMarkets介紹,除了簡單的在c-Si工藝中涂覆應用之外,銀還是提高電池效率和材料性能的關鍵因素,他們還預計到2016年薄膜和有機技術所使用的銀將占到光伏產業總用量的27%。
NanoMarkets還提出,如果想采用有機PV獲得具有實用價值的建筑物集成光伏(BIPV)產品,那么采用銀反射涂層是必不可少的。盡管PV用銀在未來一段時間仍要以簡單的銀漿料為主導,但對高性能的需求將引發從漿料制造商向納米材料供應商的轉移,根據NanoMarkets的介紹,后者的導電性要遠高于前者。
對更多金屬材料的探索
NanoMarkets將PV產業涉及的金屬分為七部分,并總結了一系列報告,關于金屬銀、銦和錫的報告僅是其中的第一部分。其余的報告將聚焦于鎘,在PV產品中,鎘主要用于CdTe,也用于制備CdTe和CIGS的CdS;鋁,主要用于反射層和其他金屬的摻雜物;鉬,主要用于CIGS;以及鋅,用于氧化鋅,作為一種替代性的ITO材料。