一波三折 薄膜發(fā)電何去何從

為應(yīng)對全球氣候變暖，抑制或控制碳排放，第21屆聯(lián)合國氣候變化大會(COP21)將于12月上旬在法國巴黎召開。這是繼2009年哥本哈根氣候大會后，全球應(yīng)對氣候變化十分關(guān)鍵的一次會議，各國都有著較高的期待。

對于碳排放大國的中國來說，想要抑制或控制碳排放并非易事。不得不承認(rèn)，多年高速經(jīng)濟(jì)增長的后果就是對環(huán)境的破壞。作為一個正在崛起的大國，中國需要一種能源起步，這就是煤炭。但在多年毫無節(jié)制的煤炭消費(fèi)下，中國的碳排放和環(huán)境污染已經(jīng)到了聳人聽聞的境地。中國內(nèi)地知名媒體人柴靜在今年年初以一部《穹頂之下》喚醒了不少國人對環(huán)境問題的重視。中國政府也開始徹底整治環(huán)保亂象。而這一切，都是從限制煤炭消費(fèi)開始。

然而，煤炭消費(fèi)的限制并非輕松。在中國整個能源結(jié)構(gòu)中，煤炭依舊占據(jù)絕對的優(yōu)勢。火電，依然主導(dǎo)著整個電力行業(yè)。那么控制煤炭消費(fèi)，第一步就是對整個能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，大力發(fā)展新能源發(fā)電迫在眉睫。而在整個新能源行業(yè)中，光伏發(fā)電是替代能源中呼聲最高的一種。清潔、可再生、覆蓋范圍廣、適用性強(qiáng)的光伏發(fā)電，可以說是制約煤炭消費(fèi)的一把“利器”。

薄膜“地震”

近幾年來，中國光伏行業(yè)發(fā)展取得長足的進(jìn)步。根據(jù)國家能源局發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2014年中國新增光伏裝機(jī)10.6GW，累計裝機(jī)量達(dá)28GW。而2015年上半年，新增光伏裝機(jī)量更是達(dá)到7.73GW。

如今的中國光伏產(chǎn)業(yè)，已逐步從歐美對華光伏“雙反”的陰影下走出來。加之在國家政策的扶持下，中國光伏產(chǎn)業(yè)明顯回暖并快速發(fā)展，已經(jīng)成為全球太陽能光伏行業(yè)中重要的一極。

然而，就在這樣令人欣喜的形勢下，今年光伏產(chǎn)業(yè)中占有重要地位的薄膜界卻發(fā)生了兩場不小的“地震”：一是臺積電關(guān)閉CIGS薄膜生產(chǎn)線，張忠謀挑戰(zhàn)First Solar夢碎;另一個就是國內(nèi)薄膜龍頭企業(yè)，漢能薄膜發(fā)電在首次凈虧損90%之后大規(guī)模裁員。

這兩場“地震”讓整個產(chǎn)業(yè)似乎都開始躁動不安，也使得“太陽能替代煤炭”的呼聲受到質(zhì)疑，人們不禁要問：太陽能光伏市場怎么了?煤炭消費(fèi)到底何時才能得到制衡?薄膜光伏的未來前景又在哪里?

事件解讀

眾所周知，晶硅電池作為光伏市場的主宰，依舊保持在90%左右的市場份額，而薄膜市場份額只有10%左右。薄膜電池的市場規(guī)模較小，行業(yè)競爭也就十分激烈。

臺積電之所以關(guān)停薄膜產(chǎn)線，其主要原因就是技術(shù)路線掣肘，生產(chǎn)規(guī)模較小，成本競爭力較差，無法獲得穩(wěn)定回報的商業(yè)路徑，從而被迫關(guān)門。而在多晶硅價格暴跌和“雙反”影響之下，產(chǎn)能過剩的晶硅電池產(chǎn)品，價格出現(xiàn)大幅度的跳水，而晶硅成本的飛速下跌使得前期投入薄膜領(lǐng)域的企業(yè)頗為尷尬。本來就不是很大的市場“蛋糕”又被進(jìn)一步的搶食，這使得不少前期投入過大的企業(yè)，盈利空間進(jìn)一步被壓縮，企業(yè)資金鏈問題頻頻，以致無法繼續(xù)維持企業(yè)的運(yùn)轉(zhuǎn)而最終選擇放棄。這種惡性循環(huán)使得薄膜行業(yè)一路下滑，而開辟新應(yīng)用市場的失利，也使整個薄膜發(fā)電領(lǐng)域蒙上一層陰影。漢能的困境也在于此。

難點(diǎn)何在?

薄膜電池技術(shù)之所以被晶硅市場擠壓，其主要的原因還是在于成本和轉(zhuǎn)換效率。在“雙反”浪潮之后，晶硅的成本可以說降到了白菜價，拉低了整個晶硅太陽能電池行業(yè)的材料成本。而相對于晶硅，當(dāng)下主流薄膜電池技術(shù)方向如下：

在成本方面，碲化鎘有實(shí)現(xiàn)平價上網(wǎng)電價的可能，是較為成熟的薄膜技術(shù)。不過CIGS是發(fā)展最快，也是最有前景的技術(shù)。但是這兩種最被業(yè)界看好的技術(shù)，部分材料成本高、污染嚴(yán)重等劣勢也似乎限制了行業(yè)的拓展。

在轉(zhuǎn)換效率方面，目前薄膜電池的量產(chǎn)效率與晶硅電池存在較大的差距。當(dāng)下晶硅太陽能電池轉(zhuǎn)化效率在實(shí)驗(yàn)室情況下，最高可達(dá)到24%左右，量產(chǎn)情況下基本可以維持在18%上下。而主流的薄膜電池中，目前量產(chǎn)的效率普遍低于晶硅電池。

而事實(shí)上，作為薄膜家族中最有前景的技術(shù)分支，CIGS薄膜太陽電池具有生產(chǎn)成本低、污染小、不衰退、弱光性能好等特點(diǎn)，實(shí)際應(yīng)用中光電轉(zhuǎn)換效率居各種薄膜太陽能電池之首，比較接近晶體硅太陽電池。成本則可以做到晶體硅電池的三分之一，被國際上稱為“下一時代非常有前途的新型薄膜太陽電池”。雖然如此，成本和轉(zhuǎn)換效率這兩大難點(diǎn)，可以說是制約CIGS薄膜電池發(fā)展最主要的兩類因素。

技術(shù)突破

作為CIGS薄膜光伏領(lǐng)軍企業(yè)之一，Manz公司在CIGS薄膜技術(shù)研究與應(yīng)用領(lǐng)域卻是成績斐然。那么，該公司對待上述技術(shù)難點(diǎn)又是如何做的呢?

在成本控制方面，Manz對工藝進(jìn)行了改進(jìn)，一方面窄化激光劃線，充分利用表面空間，使不受光的面積變小，盡可能擴(kuò)大發(fā)電部分的面積;另一方面，調(diào)整了材料厚度，使鍍膜做的很薄，以增加透光率，使吸收光多，反射光少，從而盡可能的降低了稀有金屬銦的制約。不僅如此，Manz公司還提供直接交鑰匙方案，這使得以前備受關(guān)注的工藝復(fù)雜性逐漸降低，穩(wěn)定性逐漸提高，這樣工藝成本也被進(jìn)一步的壓縮。

從投資的角度來分析，現(xiàn)在Manz已將生產(chǎn)成本控制在每瓦2.5元，使其內(nèi)部投資收益率可以達(dá)到15%以上。而且客戶投資ManzCIGS薄膜光伏電站只需6年即可回本，同時兼顧了設(shè)備的升級，從而變相降低度電成本，控制了整個CIGS生產(chǎn)到使用的成本問題。

而在轉(zhuǎn)換效率方面，Manz公司最新研究成果顯示，其量產(chǎn)CIGS薄膜光伏組件的轉(zhuǎn)換效率已突破16%，并以每年0.6-1%的速度遞增。可以想見，Manz這種雙管齊下戰(zhàn)略，能夠迅速把實(shí)驗(yàn)室取得的技術(shù)成果應(yīng)用于實(shí)際量產(chǎn)。

未來展望

雖然如今的光伏市場依然是晶硅占據(jù)主流地位，但更多的業(yè)內(nèi)人士都看好薄膜技術(shù)。而薄膜領(lǐng)域之中，CIGS作為發(fā)展最快，最有前景的技術(shù)，也順理成章的成為投資熱點(diǎn)。美國過去幾年薄膜太陽能大規(guī)模的風(fēng)險資金投入全投向CIGS，足以說明，CIGS未來前景無限。

目前薄膜電池產(chǎn)業(yè)化規(guī)模有限，在轉(zhuǎn)換效率方面也低于晶硅電池，不過CIGS薄膜電池轉(zhuǎn)換效率正以大約1%/年的速度提升。有行業(yè)人士估計，五年后薄膜電池轉(zhuǎn)化效率有望超過晶硅電池，加之規(guī)模化的形成，屆時綜合成本極可能低于晶硅電池，勢必成為市場的主流選擇。

作為目前德國知名的光伏設(shè)備企業(yè)，Manz早已開始對CIGS產(chǎn)業(yè)開始布局，將整個產(chǎn)業(yè)上中下游集中，便于產(chǎn)業(yè)整體的技術(shù)升級改進(jìn);為小規(guī)模應(yīng)用提供“交鑰匙”方案。不得不說，Manz在整體薄膜光伏發(fā)電方向走在了產(chǎn)業(yè)前端。不僅如此，在分布式光伏方面，得益于CIGS的外觀、低光照條件下的卓越性能和可觀的發(fā)電量，無論是光伏建筑一體化，還是熱門的移動能源，CIGS都將體現(xiàn)出其巨大的價值。

可以說，光伏的未來屬于薄膜，而CIGS將挑起未來薄膜發(fā)電的大梁，成為薄膜市場的主流方向。同時，在筆者看來，以薄膜技術(shù)的快速發(fā)展，未來薄膜太陽能電池極可能突圍而出，強(qiáng)勢占據(jù)整個光伏市場上屬于自己的一片天地。