CIGS薄膜太陽(yáng)能電池會(huì)是下一代領(lǐng)跑者嗎?

【專家解說(shuō)】：據(jù)漢能董事局主席李河君說(shuō)，在此次收購(gòu)?fù)瓿珊螅瑵h能薄膜太陽(yáng)能電池的產(chǎn)能將超過(guò)3GW，一舉超越美國(guó)第一太陽(yáng)能(First Solar)，成為全球最大的薄膜組件企業(yè)。在感嘆我國(guó)光伏企業(yè)海外并購(gòu)步伐之大的同時(shí)，我們心中也不免會(huì)產(chǎn)生疑問(wèn):暫不談該項(xiàng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)的本土化進(jìn)程，只從技術(shù)路線而言，CIGS電池能否超越晶硅電池與硅基薄膜技術(shù)，成為光伏領(lǐng)域下一代的領(lǐng)跑者還有待驗(yàn)證。 何為CIGS CIGS電池是由銅(Copper)，銦(Indium)，鎵(Gallium)，硒(Selenium)等幾種元素的化合物作為原料生產(chǎn)的薄膜化合物太陽(yáng)能電池。其制作工藝有共蒸發(fā)法和濺射后硒化法等。 CIGS電池由最初的CIS電池發(fā)展而來(lái)，薄膜材料CIS是在1953年由Hahn首次合成;1974年貝爾實(shí)驗(yàn)室的Wagner等人制備出了第一塊CIS太陽(yáng)能電池;上世紀(jì)80年代，波音公司和ARCO Solar(即Siemens Solar)公司分別用共蒸發(fā)和濺射硒化法進(jìn)行了進(jìn)一步研究;之后，又將CIS的材料中摻入鎵(Ga)和硫(S)元素使之與太陽(yáng)光譜更匹配，美國(guó)再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)發(fā)明了擁有更高的光電轉(zhuǎn)換效率的CIGS電池，這就是現(xiàn)代CIGS太陽(yáng)能電池的雛形。之后又經(jīng)過(guò)不斷的技術(shù)改良與創(chuàng)新，CIGS的轉(zhuǎn)化效率不斷提高，目前量產(chǎn)的CIGS的組件轉(zhuǎn)化效率可以達(dá)到10%到13%左右，高于一般的硅基薄膜組件。 相較于傳統(tǒng)的晶硅組件以及硅基薄膜組件，CIGS電池具有轉(zhuǎn)換效率較高，使用壽命較長(zhǎng)，單片組件生產(chǎn)成本較低，可塑性較強(qiáng)，安全性較高以及生產(chǎn)過(guò)程中不需要提煉高純度原料等特點(diǎn)。 首先，其轉(zhuǎn)換效率較高。CIGS電池是在薄膜太陽(yáng)能電池中具備最高轉(zhuǎn)化效率的電池之一，德國(guó)太陽(yáng)能和氫能研究中心(ZSW)采用共蒸發(fā)法曾在0.5平方厘米的CIGS電池上達(dá)到了20.3%的高轉(zhuǎn)化效率，使CIGS薄膜的效率與仍然主導(dǎo)市場(chǎng)的多晶硅太陽(yáng)能電池之間的差距縮小到了0.1%。就連一般的量產(chǎn)CIGS組件，其轉(zhuǎn)化效率也可以達(dá)到10%到12%左右，高于一般的硅基薄膜組件的5%~10%。 其次，其使用壽命較長(zhǎng)，穩(wěn)定性高。一般的硅基薄膜電池組件，在使用后的短時(shí)間內(nèi)，其轉(zhuǎn)化效率就會(huì)有較大幅度的跌幅。而CIGS電池則可以有更高更穩(wěn)定的使用壽命。 第三，其低成本預(yù)期可加速實(shí)現(xiàn)。由于CIGS電池的轉(zhuǎn)化效率較高，每提高1%的轉(zhuǎn)化效率，其成本預(yù)期便會(huì)降低10%左右。而且，CIGS電池的薄膜厚度僅是硅基薄膜組件的百分之一左右，即2μm至3μm，相同面積使用的材料則更少。另外，其基板材料也是較為廉價(jià)的堿石灰玻璃。再者，對(duì)原料純度要求并非十分苛刻。這一系列原因，都預(yù)示著單片CIGS電池較低的生產(chǎn)成本。 另外，能源回收周期短。根據(jù)邁哲華咨詢(中國(guó))公司的相關(guān)數(shù)據(jù)分析，相對(duì)于其他組件，CIGS電池的EPT(Energy Payback Time)更短。所謂EPT，即能量回收周期，指的是在生產(chǎn)太陽(yáng)能電池的過(guò)程中使用的能量，與制作完成的太陽(yáng)能電池發(fā)電產(chǎn)生的能量等同時(shí)所需要的時(shí)間。EPT=生產(chǎn)太陽(yáng)能電池的過(guò)程中使用的能量÷制作完成的太陽(yáng)能電池一年發(fā)電產(chǎn)生的能量。由表1可見(jiàn)，在能源回收利用的效率上，CIGS電池有著更大的優(yōu)勢(shì)。 但是，盡管CIGS電池相對(duì)于硅基薄膜組件有著諸多優(yōu)點(diǎn)，但是其本身的局限性也是不容忽視的。例如，薄膜組件生產(chǎn)過(guò)程中共同的軟肋:前期投資成本高，設(shè)備要求高，生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜;以及目前CIGS電池關(guān)鍵原料的供應(yīng)并不十分充足，遠(yuǎn)不如晶硅組件原料般普及;而且，關(guān)于其生產(chǎn)過(guò)程中可能產(chǎn)生有害物質(zhì)的爭(zhēng)議也從來(lái)沒(méi)有停息過(guò)。這些，都是目前制約CIGS電池發(fā)展的主要因素。 CIGS技術(shù)前景如何? 目前全球CIGS電池的市場(chǎng)情況如何呢?2012年，受全球太陽(yáng)能發(fā)電市場(chǎng)不景氣的影響，CIGS組件的產(chǎn)能也受到了不小的沖擊，盡管目前2012年具體的數(shù)據(jù)還尚未統(tǒng)計(jì)出來(lái)，但是從2011年全球前7位的組件廠商的現(xiàn)狀，便可以了解一二。(見(jiàn)表2) 由表2可知，目前全球CIGS電池的產(chǎn)能雖然較小，但是整體市場(chǎng)狀況和晶硅組件一樣不容樂(lè)觀，盡管這其中有受全球光伏市場(chǎng)疲軟的影響因素，但是CIGS電池組件生產(chǎn)本身的高投資成本，與小眾化的市場(chǎng)等，也是導(dǎo)致其在全球市場(chǎng)中表現(xiàn)不佳的癥結(jié)所在。 那究竟為什么在全球CIGS電池市場(chǎng)當(dāng)下并不景氣的情況下，漢能依舊出巨資收購(gòu)MiaSolé等CIGS電池企業(yè)呢?筆者認(rèn)為，首先是因?yàn)镸iaSolé光伏組件具有較高的轉(zhuǎn)化效率技術(shù)，據(jù)漢能董事局主席李河君說(shuō)，該技術(shù)的量產(chǎn)轉(zhuǎn)化效率達(dá)15.5%，并且該技術(shù)預(yù)期兩年內(nèi)也能有較大的提升空間，漢能收購(gòu)MiaSolé預(yù)示著對(duì)其技術(shù)能力的肯定與高預(yù)期;其次，由于美國(guó)市場(chǎng)對(duì)我國(guó)組件企業(yè)的雙反等成為了我國(guó)組件廠商進(jìn)入美國(guó)市場(chǎng)的最大阻礙之一，漢能此番收購(gòu)美國(guó)本土公司，可以較好地越過(guò)貿(mào)易壁壘，為今后在美國(guó)市場(chǎng)的發(fā)展打下基礎(chǔ);再者，由于現(xiàn)在CIGS電池整體行業(yè)的不景氣，對(duì)其廠商的收購(gòu)價(jià)格也較為低廉，所以漢能選在現(xiàn)在完成對(duì)MiaSolé的收購(gòu)，也是較為合適的時(shí)機(jī)。 除漢能外，國(guó)際上如三井物產(chǎn)等諸多大型跨國(guó)公司，早已在2011年光伏產(chǎn)業(yè)進(jìn)入寒冬之前，便將下一代的光伏技術(shù)如CdTe(碲化鎘)電池以及CIGS電池等化合物薄膜電池作為晶硅組件的下一代潛在替代品，進(jìn)行了產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略布局。目前相較于這些傳統(tǒng)的跨國(guó)公司，我國(guó)企業(yè)在CIGS電池行業(yè)上的產(chǎn)業(yè)步伐其實(shí)也毫不落后。 那么，CIGS電池未來(lái)的市場(chǎng)前景又將如何呢?根據(jù)邁哲華咨詢(中國(guó))公司的分析預(yù)測(cè)，到2016年，全球CIGS電池的產(chǎn)能，將達(dá)到4GW，市場(chǎng)規(guī)模也將達(dá)到200億元人民幣左右，成為超越硅基薄膜組件、持平CdTe薄膜電池組件的全球最大規(guī)模薄膜組件產(chǎn)業(yè)之一。但是短期之內(nèi)，CIGS電池組件想要成為替代晶硅組件的國(guó)際主流太陽(yáng)能電池組件，形成龐大的產(chǎn)業(yè)鏈與供需關(guān)系，就目前看來(lái)可能性還是很小。 那么，中國(guó)CIGS電池產(chǎn)業(yè)在今后將如何發(fā)展，才能在全球的CIGS電池市場(chǎng)中占據(jù)有利地形呢?筆者認(rèn)為，中國(guó)CIGS電池產(chǎn)業(yè)要獲得快速可持續(xù)的發(fā)展，有賴于幾方面內(nèi)外部條件:首先，企業(yè)自身的運(yùn)作，應(yīng)避免重蹈晶硅組件過(guò)于注重產(chǎn)能的覆轍，重技術(shù)而輕產(chǎn)能--努力降低企業(yè)前期的設(shè)備投入成本，將整體交鑰匙產(chǎn)線拆分拆細(xì)，擁有自己的高效率產(chǎn)線，以降低對(duì)海外設(shè)備的依存度，使前期設(shè)備技術(shù)投入成本成為阻礙CIGS電池產(chǎn)業(yè)的非主要因素，并且不斷積極開(kāi)發(fā)新技術(shù)，致力于發(fā)展提高轉(zhuǎn)化效率，降低組件材料成本等核心競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì);其次，我國(guó)CIGS電池企業(yè)對(duì)外應(yīng)不斷積極拓寬國(guó)內(nèi)以及海外市場(chǎng)，以形成一批和目前國(guó)內(nèi)晶硅組件同樣具備國(guó)際化品牌競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的龍頭企業(yè);再次，國(guó)家對(duì)CIGS電池國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的扶植也是不可或缺的，我國(guó)可以將對(duì)CIGS電池產(chǎn)業(yè)的促進(jìn)，作為一項(xiàng)長(zhǎng)期穩(wěn)定的戰(zhàn)略規(guī)劃來(lái)部署，視市場(chǎng)發(fā)展?fàn)顩r逐漸完善強(qiáng)化CIGS電池的產(chǎn)業(yè)鏈，以期在下一代的光伏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，使我國(guó)企業(yè)占據(jù)有利地勢(shì)。以同為化合物薄膜電池的CdTe電池為例，筆者曾在2011年拜訪過(guò)一家國(guó)內(nèi)較早涉及CdTe電池行業(yè)的企業(yè)之一，上方能源。該公司表示，為了扶植新興太陽(yáng)能電池發(fā)展，紹興市政府與其共同出資15億元人民幣，在紹興投資了產(chǎn)能達(dá)500MW的CdTe電池生產(chǎn)線。筆者認(rèn)為，紹興市政府對(duì)CdTe電池產(chǎn)業(yè)的扶植，對(duì)同樣是新興技術(shù)的CIGS電池在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的發(fā)展十分具有可供參考的借鑒意義。 盡管到目前為止，CIGS電池在不遠(yuǎn)的將來(lái)能否成為晶硅組件的革命性替代產(chǎn)品還是未知數(shù)，但是對(duì)技術(shù)創(chuàng)新的鼓勵(lì)與支持，是社會(huì)與科技進(jìn)步與發(fā)展的原動(dòng)力，是各國(guó)都應(yīng)當(dāng)認(rèn)真對(duì)待的重要課題之一。 就在漢能對(duì)美國(guó)CIGS薄膜組件企業(yè)MiaSolé完成并購(gòu)的當(dāng)天，日本CIGS電池廠商Solar Frontier宣布，日前通過(guò)濺射和硒化工藝，刷新了無(wú)鎘CIGS薄膜太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率紀(jì)錄，使其實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)化效率達(dá)到了19.7%。由此看來(lái)，我國(guó)CIGS光伏企業(yè)現(xiàn)在還遠(yuǎn)不到志得意滿的時(shí)候，在國(guó)際光伏行業(yè)的舞臺(tái)上，唯有不斷技術(shù)創(chuàng)新，才能使自己屹立于行業(yè)潮頭。 (作者系邁哲華咨詢公司太陽(yáng)能高級(jí)分析師) 各種電池的EPT比較圖(表1) 生產(chǎn)規(guī)模 多晶硅 硅基薄膜 CIGS 100MW 1.5年 1.1年 0.9年 2011年全球前7位的組件廠商現(xiàn)狀(表2) 公司2011年產(chǎn)能 現(xiàn)狀 Solar Frontier(日) 577MW Solibro(德) 95MW 被漢能收購(gòu) Miasolé(美) 60MW 被漢能收購(gòu) Solyndra(美) 40MW 破產(chǎn) Avancis(德) 25MW Global Solar(美) 19MW 目前只銷售消費(fèi)類太陽(yáng)能產(chǎn)品 Soltecture(德) 14MW 破產(chǎn) 免責(zé)聲明:本網(wǎng)站所載文章、數(shù)據(jù)等內(nèi)容僅代表作者本人觀點(diǎn)，與Solarzoom光伏太陽(yáng)能網(wǎng)無(wú)關(guān)。Solarzoom光伏太陽(yáng)能網(wǎng)對(duì)文中觀點(diǎn)、陳述判斷持中立態(tài)度。