解讀薄膜光伏發(fā)展

根據(jù)國(guó)家能源局發(fā)布的《太陽(yáng)能發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，到2020年底,我國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)將達(dá)到1.1億千瓦以上，其中光伏發(fā)電裝機(jī)達(dá)到1.05億千瓦以上。據(jù)中國(guó)光伏行業(yè)協(xié)會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)王勃華透露，2017年1-9月份，我國(guó)新增光伏裝機(jī)達(dá)到42GW左右。也就是說(shuō)，2017年前三季度我國(guó)的新增裝機(jī)容量已經(jīng)超越了2016年全年的新增裝機(jī)容量。以2016年末我國(guó)累計(jì)光伏裝機(jī)77.42GW來(lái)看，截至2017年9月份，我國(guó)光伏累計(jì)裝機(jī)達(dá)到了119.42GW(即1.19億千瓦)，已提前完成“十三五”規(guī)劃目標(biāo)。而根據(jù)業(yè)內(nèi)專(zhuān)家預(yù)測(cè)，當(dāng)前政策環(huán)境良好，光伏產(chǎn)業(yè)的高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)還將持續(xù)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間。

在整個(gè)光伏行業(yè)前景向好的情況之下，作為光伏市場(chǎng)的主流，近年來(lái)晶硅產(chǎn)業(yè)無(wú)論是規(guī)模還是技術(shù)都得到了飛速發(fā)展。金剛線(xiàn)切割技術(shù)的普及，黑硅技術(shù)的發(fā)展，PERC電池的推廣，使得晶硅產(chǎn)業(yè)在成本下降的同時(shí)提升了效率，單晶的強(qiáng)勢(shì)崛起不但增加了光伏產(chǎn)品的質(zhì)量，而且對(duì)多晶硅產(chǎn)業(yè)形成了強(qiáng)大的壓力，逼迫多晶硅產(chǎn)業(yè)進(jìn)行了一系列的技術(shù)改進(jìn)與效率升級(jí)。目前多晶與單晶已經(jīng)形成了相輔相成，共同進(jìn)步的局面，整個(gè)晶硅產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)一片欣欣向榮的景象。

作為第一代太陽(yáng)能電池，晶硅電池占據(jù)了光伏市場(chǎng)80%的份額，并且具備成熟的工藝。從目前的技術(shù)發(fā)展來(lái)看，晶硅產(chǎn)業(yè)依然有非常大的發(fā)展空間，這對(duì)晶硅產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)或許是個(gè)好消息，但對(duì)光伏行業(yè)的另一技術(shù)路線(xiàn)--薄膜光伏來(lái)說(shuō)卻不會(huì)是個(gè)好消息。薄膜太陽(yáng)能電池一直被認(rèn)為是未來(lái)將取代晶硅電池的第二代太陽(yáng)能電池，然而整體而言，薄膜太陽(yáng)能電池目前依然無(wú)法對(duì)晶硅電池的地位產(chǎn)生威脅。

薄膜光伏的發(fā)展

相對(duì)于晶硅電池，薄膜光伏電池理論效率更高，其厚度可降至幾到幾十微米以下，還具備原料消耗率低、工藝簡(jiǎn)單、制備能耗小、可大面積連續(xù)生產(chǎn)等特點(diǎn)。另一個(gè)相對(duì)于晶硅電池很大的優(yōu)勢(shì)是在柔性襯底上制備的薄膜電池具有可卷曲折疊、不怕摔碰、重量輕、弱光性能好等特點(diǎn)。薄膜光伏電池的種類(lèi)繁多，目前研究相對(duì)成熟的薄膜光伏電池有銅銦鎵硒(CIGS)、碲化鎘(CdTe)、砷化鎵(GaAs)等。

1、銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池

銅銦鎵硒(CIGS)薄膜電池作為單位質(zhì)量輸出功率最高的光伏電池，以高效、柔性、輕便、低成本、發(fā)電性能穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)引起了行業(yè)人士的重視，具備很好的發(fā)展?jié)摿?。目?CIGS薄膜太陽(yáng)能電池的實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)換效率已達(dá)22.6%,組件全面積轉(zhuǎn)換效率已接近17%,其產(chǎn)業(yè)化技術(shù)也在逐步完善。2016年，德國(guó)巴登符騰堡太陽(yáng)能和氫能源研究中心(ZSW)宣布研制出轉(zhuǎn)換效率為22.6%的CIGS膜太陽(yáng)能電池，創(chuàng)造新的世界紀(jì)錄，據(jù)了解此款新型電池面積為0.5平方厘米。

2017年1月9日，漢能旗下的德國(guó)公司Solibro Hi-Tech GmbH研發(fā)的玻璃基銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽(yáng)能冠軍組件，以16.97%的全面積組件光電轉(zhuǎn)換效率刷新世界記錄，該效率數(shù)據(jù)是在尺寸為1190*790cm2，全面積為0.94m2的組件上取得的。

2017年7月，漢能與摩拜單車(chē)簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)電池得以應(yīng)用在共享單車(chē)上。之后漢能又發(fā)布薄膜太陽(yáng)能新產(chǎn)品——漢瓦，關(guān)鍵部件就是高效、柔性的CIGS薄膜太陽(yáng)能芯片，其芯片量產(chǎn)轉(zhuǎn)換率達(dá)到17.5%。

目前，大面積CIGS太陽(yáng)能電池組件的轉(zhuǎn)化效率仍然低于晶硅組件，這也是制約CIGS產(chǎn)業(yè)化的首要因素。因此，只有進(jìn)一步探索CIGS薄膜電池的光電轉(zhuǎn)化效率的影響因素，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，降低生產(chǎn)成本，CIGS薄膜電池才有搶占市場(chǎng)的實(shí)力。

2、碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池

據(jù)測(cè)算，碲化鎘(CdTe)薄膜太陽(yáng)能電池在工業(yè)規(guī)模上的生產(chǎn)成本將優(yōu)于晶體硅和其他材料太陽(yáng)能電池技術(shù)，它和太陽(yáng)的光譜最一致，可吸收95%以上的陽(yáng)光;而且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，低能耗，無(wú)污染，生命周期結(jié)束后可回收，強(qiáng)弱光均可發(fā)電，溫度越高表現(xiàn)越好?；谶@些特性，碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池也是一大熱點(diǎn)。

目前對(duì)碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池研究最深的是美國(guó)薄膜電池制造商First Solar公司，技術(shù)相對(duì)成熟，目前碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池90%的市場(chǎng)被First　Solar壟斷。2016年2月，F(xiàn)irst Solar將碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率世界紀(jì)錄刷新為22.1%。2015年四季度，F(xiàn)irst Solar的生產(chǎn)線(xiàn)已經(jīng)在生產(chǎn)轉(zhuǎn)換效率為16.4%的碲化鎘光伏組件。目前我國(guó)碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池的研究應(yīng)用與國(guó)外還有不小差距，2016年，全國(guó)首個(gè)碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目才落地浙江嘉興。

制約碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池發(fā)展有多重因素，首先碲原料屬于稀缺資源，無(wú)法保證碲化鎘太陽(yáng)能電池的不斷增產(chǎn)的需求;其次鎘作為重金屬具有毒性，碲化鎘太陽(yáng)能電池在生產(chǎn)和使用過(guò)程中有一定的危險(xiǎn)性，而一旦排放，將對(duì)環(huán)境造成污染。

3、砷化鎵薄膜太陽(yáng)能電池

相對(duì)于其他類(lèi)型的太陽(yáng)能電池，砷化鎵(GaAs)薄膜太陽(yáng)能電池最大的優(yōu)勢(shì)在于其超高的理論效率值。單結(jié)的砷化鎵電池理論效率達(dá)到27%，而多結(jié)的砷化鎵電池理論效率更是超過(guò)50%。砷化鎵薄膜太陽(yáng)能電池還具有柔性可彎曲、質(zhì)量輕、顏色可調(diào)、形狀可塑等優(yōu)勢(shì)，在250℃的條件下仍可以正常工作。

公開(kāi)信息顯示，漢能保持了砷化鎵單結(jié)電池(28.8%)和雙結(jié)電池(31.6%)轉(zhuǎn)換效率的世界紀(jì)錄。2016年7月2日，漢能公司發(fā)布四款全新Solar系列全太陽(yáng)能動(dòng)力汽車(chē)，這四款車(chē)均采用了砷化鎵薄膜太陽(yáng)能電池技術(shù)。2017年8月，漢能宣布與全球頂尖車(chē)企奧迪牽手，共同研發(fā)集成薄膜太陽(yáng)能車(chē)頂?shù)膴W迪樣車(chē)，其砷化鎵薄膜太陽(yáng)能電池技術(shù)很有可能將在未來(lái)應(yīng)用在奧迪的新車(chē)型上。

企業(yè)的布局

目前扎根于薄膜光伏的漢能集團(tuán)是全球首屈一指的光伏巨頭，面對(duì)晶硅電池的強(qiáng)勢(shì)，漢能近來(lái)另辟蹊徑，以開(kāi)發(fā)移動(dòng)產(chǎn)品為主，避開(kāi)主流光伏電站，利用薄膜光伏可彎曲，輕便的特點(diǎn)開(kāi)拓移動(dòng)能源市場(chǎng)。目前已經(jīng)發(fā)布了太陽(yáng)能背包、太陽(yáng)能發(fā)電紙等眾多產(chǎn)品。與此同時(shí)，漢能與摩拜單車(chē)、奧迪的牽手合作，也讓人們看到了薄膜光伏在其他領(lǐng)域的應(yīng)用前景。對(duì)于漢能來(lái)說(shuō)，目前最需要的大概就是早日復(fù)牌，并保持技術(shù)優(yōu)勢(shì)，持續(xù)推廣薄膜光伏，打開(kāi)薄膜光伏的新市場(chǎng)。

此外，由于看好薄膜光伏的未來(lái)，2016年12月，中國(guó)建材集團(tuán)三新產(chǎn)業(yè)園暨1.5吉瓦銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池生產(chǎn)線(xiàn)項(xiàng)目在浙江江陰落戶(hù);神華集團(tuán)與上海電氣集團(tuán)股份有限公司等公司聯(lián)手設(shè)立了兩家光伏公司，投資銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽(yáng)能電池。

此外，2017年10月12日，中國(guó)第一片銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能高效模組在安徽蚌埠成功下線(xiàn)，此次投產(chǎn)的一期300MW生產(chǎn)線(xiàn)，是國(guó)內(nèi)首條規(guī)模最大的具有德國(guó)工業(yè)4.0水平的銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能模組生產(chǎn)線(xiàn)，預(yù)計(jì)可實(shí)現(xiàn)銷(xiāo)售收入超12億元，貢獻(xiàn)利稅超3億元。據(jù)了解，該生產(chǎn)線(xiàn)是在中國(guó)建材集團(tuán)的戰(zhàn)略引領(lǐng)下，凱盛集團(tuán)收購(gòu)法國(guó)圣戈班所屬德國(guó)阿旺西斯公司，在國(guó)內(nèi)投資100億元建設(shè)的國(guó)內(nèi)規(guī)模最大的年產(chǎn)1.5GW銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能模組工廠(chǎng)，成功實(shí)現(xiàn)了國(guó)際一流技術(shù)國(guó)產(chǎn)化，為我國(guó)的薄膜光伏產(chǎn)業(yè)崛起奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

總體而言，薄膜光伏的前景是有的，但是存在成本高、工藝不成熟等問(wèn)題，使得薄膜光伏難以得到大規(guī)模的應(yīng)用。數(shù)據(jù)顯示，2014年中國(guó)薄膜太陽(yáng)能電池產(chǎn)量為300MW左右,2015年為458MW左右，這相對(duì)于晶硅來(lái)說(shuō)差距不止一點(diǎn)點(diǎn)。但是隨著漢能等薄膜光伏企業(yè)的推廣，相信不久的未來(lái)薄膜光伏必將大放光彩。譬如今年的技術(shù)領(lǐng)跑者基地，便是以推廣市場(chǎng)尚未應(yīng)用的前沿技術(shù)或突破性技術(shù)產(chǎn)品為目的，薄膜光伏若能分一杯羹，或許將正式打開(kāi)屬于薄膜光伏的時(shí)代。