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。
?。ㄗ髡呦颠~哲華咨詢公司太陽(yáng)能高級(jí)分析師）
