中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：近日，一則來(lái)自美國(guó)光伏巨頭First Solar的消息再次引發(fā)業(yè)界對(duì)薄膜太陽(yáng)能前景的關(guān)注，據(jù)該公司宣布，其碲化鎘(CdTe)薄膜光伏組件的轉(zhuǎn)換效率首次超越多晶硅組件，達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的18.6%。業(yè)內(nèi)專家表示，當(dāng)晶硅技術(shù)達(dá)到其理論上的轉(zhuǎn)換效率上限時(shí)，薄膜技術(shù)創(chuàng)新仍有較大提升空間，未來(lái)太陽(yáng)能光伏將走進(jìn)薄膜時(shí)代。然而，我國(guó)薄膜技術(shù)水平與國(guó)外差距較大，國(guó)內(nèi)薄膜太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍然緩慢也引起業(yè)界擔(dān)憂，薄膜太陽(yáng)能的“中國(guó)式”困境亟需尋求破解之道。
薄膜太陽(yáng)能的有利與不利
眾所周知，晶硅和薄膜是太陽(yáng)能光伏電池的兩大主要技術(shù)陣營(yíng)?！澳壳肮夥a(chǎn)業(yè)中主流的電池產(chǎn)品為多晶硅電池，但成本過(guò)高。”太陽(yáng)能電池領(lǐng)域知名專家、清華大學(xué)教授張弓表示，要想解決光伏產(chǎn)業(yè)中太陽(yáng)能電池成本過(guò)高的問(wèn)題，就要想辦法提高光電轉(zhuǎn)化效率和降低制造成本，那么，薄膜化則成為太陽(yáng)能電池發(fā)展的必由之路。
薄膜太陽(yáng)能技術(shù)最主要的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)是在成本。由于薄膜材料需要的反應(yīng)溫度低，可以在玻璃、不銹鋼板、陶瓷板、柔性塑料片上淀積，易于大面積連續(xù)化生產(chǎn)，材料、器件、商品化的組件在一個(gè)車間內(nèi)同時(shí)完成，節(jié)省了許多工序。同時(shí)，太陽(yáng)能電池實(shí)現(xiàn)薄膜化后，用硅量極少甚至沒(méi)有，能極大的節(jié)省昂貴的半導(dǎo)體材料，也更容易降低成本。
其次，與晶硅太陽(yáng)能電池比較，薄膜太陽(yáng)能電池產(chǎn)品更加多元化，在一些不適應(yīng)用晶硅電池的領(lǐng)域，薄膜電池更能發(fā)揮作用，比如在建筑屋頂、半透明外墻、遮陽(yáng)系統(tǒng)等領(lǐng)域。由于柔性特點(diǎn)，薄膜太陽(yáng)能電池甚至可以做在衣服上面、帳篷上面，而高效率的特點(diǎn)，使得薄膜太陽(yáng)能電池可以應(yīng)用于飛機(jī)、飛艇、太陽(yáng)能電池汽車等領(lǐng)域。
但是，薄膜電池的廣泛應(yīng)用也有市場(chǎng)障礙，當(dāng)前多晶硅缺料的問(wèn)題正在緩解，價(jià)格也大幅下降，這勢(shì)必沖擊各類薄膜電池在成本上的優(yōu)勢(shì)。此外，有資料顯示，薄膜太陽(yáng)能電池的設(shè)備投資，幾乎是晶體硅電池設(shè)備投資額的10倍，籌資難度增高。
中國(guó)薄膜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程
目前，制造薄膜太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)技術(shù)非常多，已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的技術(shù)主要有非晶硅、碲化鎘(CdTe)，銅銦鎵硒(CIGS)三種，另外還有染料敏化、砷化鎵、高分子聚合物材質(zhì)等不同薄膜太陽(yáng)能電池技術(shù)，但均未達(dá)到量產(chǎn)條件。其中非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池技術(shù)發(fā)展最早、所占市場(chǎng)份額最大，也是目前中國(guó)廠商發(fā)展薄膜太陽(yáng)能電池的主要方向。
我國(guó)從上世紀(jì)80年代中后期就已引進(jìn)非晶硅電池技術(shù)，哈爾濱科羅拉太陽(yáng)能電力公司成為當(dāng)時(shí)最早引進(jìn)非晶硅太陽(yáng)能電池生產(chǎn)線的發(fā)電企業(yè);九十年代初，深圳宇康太陽(yáng)能電池公司(拓日前身)引進(jìn)第二條1MW非晶硅薄膜太陽(yáng)電池生產(chǎn)線;九十年代中下期，深圳創(chuàng)益、深圳日月環(huán)等多家企業(yè)紛紛復(fù)制宇康公司生產(chǎn)線，非晶硅電池產(chǎn)業(yè)進(jìn)入穩(wěn)步發(fā)展態(tài)勢(shì)。不過(guò)這段時(shí)期的產(chǎn)品均為單結(jié)非晶硅薄膜電池組件，產(chǎn)品轉(zhuǎn)換效率只有3%-5%。
進(jìn)入本世紀(jì)后我國(guó)非晶硅電池產(chǎn)業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期。自2004年天津津能開(kāi)始引進(jìn)2.5MW技術(shù)水平更高的微非迭層電池(a-Si/uc-S)生產(chǎn)線后，常州源暢、贛能股份、河北新奧集團(tuán)、煙臺(tái)通用光伏、南通強(qiáng)生光電、保定天威集團(tuán)等廠商，紛紛宣布涉足薄膜太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)，并在2007-2008年掀起了一波薄膜太陽(yáng)能電池投資熱。2009年民營(yíng)清潔能源巨頭漢能控股集團(tuán)正式進(jìn)軍太陽(yáng)能領(lǐng)域，并在四川、廣東、海南、浙江、山東、江蘇等地迅速建成薄膜太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)研發(fā)制造基地，截止2012年底總產(chǎn)能已達(dá)到3GW。
由此，中國(guó)太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)格局發(fā)生重大變革，薄膜太陽(yáng)能電池占整個(gè)中國(guó)太陽(yáng)能電池產(chǎn)能的比例，根據(jù)拓墣產(chǎn)業(yè)研究所預(yù)計(jì)，將有望超過(guò)20%。而經(jīng)過(guò)多年的自主研發(fā)，我國(guó)的非晶硅電池組件的轉(zhuǎn)換效率也提高至6%~10%，并得到發(fā)達(dá)國(guó)家的認(rèn)可。
CIGS遭遇“中國(guó)式”困境
以First Solar為代表的CdTe技術(shù)線路，雖然達(dá)到多晶硅組件的轉(zhuǎn)換效率，仍難以避免人們疑慮Cd污染影響其推廣使用。在此情形下，兼具高轉(zhuǎn)換率和低材料成本的CIGS被視為性價(jià)比最高的薄膜太陽(yáng)能電池備受推崇。全球第一個(gè)CIGS 薄膜太陽(yáng)能電池商業(yè)化量產(chǎn)實(shí)現(xiàn)者為日本的Solar Frontier，其2007年初始轉(zhuǎn)換率為13%，如今更是提高至15%以上。
相比起來(lái)，中國(guó)國(guó)內(nèi)CIGS產(chǎn)業(yè)起步更晚，受生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)瓶頸的制約，產(chǎn)業(yè)發(fā)展一直緩慢。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2001年以前國(guó)內(nèi)從事CIGS薄膜太陽(yáng)能電池研究的單位極少，稍有影響的是天津南開(kāi)大學(xué)光電子所和清華大學(xué)機(jī)械工程系功能薄膜研究室。南開(kāi)大學(xué)光電子所教授孫云此前就表示，“從技術(shù)成熟度和生產(chǎn)成本上看，CIGS的產(chǎn)業(yè)化前景十分明朗，且其很多優(yōu)勢(shì)(輕柔等)是晶硅所不具備的，將來(lái)的應(yīng)用前景將會(huì)更加廣闊?！彼粲酰瑖?guó)際薄膜價(jià)值鏈已經(jīng)逐步形成，中國(guó)企業(yè)需要提早布局規(guī)劃。
時(shí)至今日，國(guó)內(nèi)確有多家企業(yè)參與到CIGS產(chǎn)業(yè)的投資中來(lái)，其中漢能薄膜發(fā)電更是通過(guò)一系列CIGS技術(shù)并購(gòu)，成為全球領(lǐng)先的薄膜太陽(yáng)能企業(yè)。另?yè)?jù)行業(yè)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，2015年中國(guó)CIGS薄膜太陽(yáng)能電池總產(chǎn)能接近2GW，幾乎是目前全球所有CIGS薄膜廠商產(chǎn)能的2倍。這是否意味著中國(guó)CIGS薄膜太陽(yáng)能的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程將步入快車道?答案并非那么簡(jiǎn)單。“與晶硅電池成熟的產(chǎn)業(yè)供需及配套大環(huán)境相比，中國(guó)CIGS薄膜廠商‘零敲碎打’、‘孤軍奮戰(zhàn)’的境遇顯而易見(jiàn)。” OFweek行業(yè)研究中心高級(jí)分析師馮輝說(shuō)道。
自主創(chuàng)新與引進(jìn)技術(shù)并重
不可否認(rèn)，中國(guó)在發(fā)展CIGS薄膜太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)上具有得天獨(dú)厚的有利條件。首先我國(guó)是全球最大的稀有金屬銦、鎵資源儲(chǔ)備和產(chǎn)出國(guó)，CIGS薄膜電池量產(chǎn)所需材料可以100%自給;其次，基于CIGS在下游終端市場(chǎng)的表現(xiàn)和上游制造環(huán)節(jié)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，CIGS產(chǎn)業(yè)化大綱早被國(guó)家科技部列為“十二五”光伏規(guī)劃中，正在編制的“十三五”光伏規(guī)劃，應(yīng)再次把CIGS薄膜電池技術(shù)作為我國(guó)未來(lái)發(fā)展重大科技項(xiàng)目。
但在孫云教授看來(lái)，相對(duì)資源和政策上的優(yōu)勢(shì)，CIGS技術(shù)的不斷進(jìn)步，才能在與晶硅技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)中持續(xù)保持優(yōu)勢(shì)。但對(duì)于起步相對(duì)較晚的國(guó)內(nèi)CIGS產(chǎn)業(yè)而言，生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)瓶頸的制約也是顯而易見(jiàn)。在此背景下，我國(guó)發(fā)展CIGS薄膜太陽(yáng)電池產(chǎn)業(yè)需要兩條腿走路：一是堅(jiān)持核心技術(shù)自主創(chuàng)新，設(shè)備全球采購(gòu);二是對(duì)國(guó)外先進(jìn)生產(chǎn)線進(jìn)行“引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新”。
如果說(shuō)攻克CIGS薄膜生產(chǎn)設(shè)備是突破產(chǎn)業(yè)化最主要的技術(shù)瓶頸，那么引進(jìn)生產(chǎn)線是在高起點(diǎn)平臺(tái)上自主創(chuàng)新加快實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化有效途徑。作為國(guó)內(nèi)CIGS技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域的先行者，孫云教授很清楚目前國(guó)內(nèi)CIGS技術(shù)要取得突破的難度所在。他認(rèn)為，中國(guó)企業(yè)在此時(shí)收購(gòu)國(guó)外最先進(jìn)技術(shù)及生產(chǎn)線，將其在中國(guó)落地，消化吸收再創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，可使我國(guó)CIGS產(chǎn)業(yè)迅速達(dá)到世界前沿，大大縮短商品化時(shí)間，這也是我國(guó)快速發(fā)展的有效途徑之一。
在薄膜發(fā)電領(lǐng)域，漢能的一系列技術(shù)并購(gòu)已經(jīng)被證明是一個(gè)成功的案例。2012年3月，漢能控股集團(tuán)收購(gòu)了德國(guó)Q.cells SE公司的子公司Solibro;在接下來(lái)的兩年時(shí)間里，漢能控股集團(tuán)先后將美國(guó)Miasole、Global Solar Energy和Alta Devices三家公司收至麾下。四家海外公司中，主攻CIGS的Miasole公司和主攻砷化鎵(GaAs)高效柔性薄膜技術(shù)的Alta Devices公司代表了當(dāng)前世界在太陽(yáng)能領(lǐng)域的頂尖水平，將成為漢能試圖進(jìn)行技術(shù)嫁接的新跳板。
此外，孫教授還指出，CIGS作為薄膜發(fā)電最有前景的技術(shù)路線，本身有很多發(fā)展分支。每家企業(yè)所研發(fā)的銅銦鎵硒產(chǎn)品，它們各有各的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。“希望銅銦鎵硒不要再重蹈晶硅覆轍，拒絕價(jià)格戰(zhàn)，每家企業(yè)在各自的適用領(lǐng)域充分發(fā)揮不同產(chǎn)品的技術(shù)特性，共同把薄膜的行業(yè)盤(pán)子做大?！?
