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从技术、成本、应用看CIGS薄膜技术的潜力
发布时间:2015-03-17    编辑:wanghuijuan   
本文摘要:  正如寒冬结束,万物复苏。2014年,光伏行业再度见证了新一轮的技术爆发潮。从传统的晶硅电池技术,到一度岑寂的薄膜发电技术,乃至更尖...

  正如寒冬结束,万物复苏。2014年,光伏行业再度见证了新一轮的技术爆发潮。从传统的晶硅电池技术,到一度岑寂的薄膜发电技术,乃至更尖端的多节太阳能电池技术领域,我们看到了光伏技术的多元化突破。然而,就我们能看到的一个情况就是,大部分的新型太阳能电池技术目前都停留在实验室阶段。这些所谓的前沿技术仅仅还是学术的成果,在量产实绩方面并无建树。
 
  随着2014年全球各地光伏装机数据陆续公布,我们再度见证了光伏发电应用的巨大潜力。也正是如此,光伏组件供应商们纷纷加大了在中游产业链方面的投入,建厂、扩产,在这样的行业复苏大背景下,技术升级、产品转型也似乎成为了一种必然--不能把鸡蛋放在一个篮子里。目前晶硅电池技术已经相当成熟,而且因为其产业链太长,其上、中、下游很难同步。正所谓未雨绸缪,新的行业时代背景下,我们该做怎样的选择?
 
  2014年9月,Manz在CIGS薄膜太阳能工艺的研发伙伴巴登-符登堡邦太阳能和氢能研究中心(ZSW),在CIGS薄膜太阳能效率方面创下了21.7%的新世界纪录。尤其值得一提的是,Manz采用线性共蒸镀源工艺的CIGS交钥匙生产线,在一定规模的产能之下,所生产的CIGS组件良品率高达94%以上,效率大幅提升超过15.3%,具有非常可靠的投资价值。时至2015年年初,媒体采访了Manz亚洲区副总经理林峻生先生,共同就CIGS薄膜发电技术的某些实际问题进行探讨。
 
  CIGS技术潜力值得期待
 
  CIGS薄膜电池能否为企业带来盈利,最终还是要看量产化组件的效率,实验室效率无疑是量产结果的保证。资料显示,第一块商业化量产型GIGS薄膜太阳能电池的初始转换率为13%。而随着技术的进步,不管是实验室效率还是量产型电池效率,CIGS都证明了其巨大的潜力。特别是Manz2014年9月再次创下的21.7%的新世界纪录,更是引起强烈的反响。这是薄膜太阳能工艺前所未见的最高转换效率,大幅超越了目前主流的多晶硅太阳能工艺纪录,这也被认为是CIGS薄膜电池的再一次发力,更证明了其材料及共蒸法技术的路线为最有潜力的工艺。
 
  随着对德国最具量产经验的CIGS组件制造商WürthSolar收购案的完成,Manz一举拥有全球唯一具备量产经验生产线。而后Manz又与ZSW进行了一系列研究合作。可以说,其刚性基板薄膜技术21.7%的效率纪录是Manz历年来锐意进取的最重大成果之一。因此,Manz可凭借其薄膜生产线的效率增长高潜力以及令人信服的技术与成本路线图,提供最优异的工艺及设备让投资者在成本、技术、政策上取得绝佳的优势。未来,CIGS市场会持续稳定成长,随着越来越多人的投入,投资规模达到一定的级数,产品成本就相对地低。
 
  据Manz亚洲区副总经理林峻生先生介绍,21.7%为目前实验室数据,这次创纪录的电池为0.5cm2,是测试的标准规格。量产规格因考虑到电池组件面积变大,膜厚均匀度相对会是一个必须克服的问题,实验室的结果把技术路线的蓝图绘制清楚,当转换到大面积的生产时,只需要些微的调整,就可实现生产。而且由于共蒸法的技术具有高度可复制性,所以在未来,共蒸法技术有助于产品的批量生产,并且能逐步地将效率提升,CIGS组件量产组件效率17%-19%在未来是可以被实践的。
 
  惊人的成本优势
 
  在与林峻生先生的交流中我们了解到,传统的晶硅电池虽然在太阳能光伏产业发展前期展现出了其成本与价格优势,然而,由于目前晶硅技术已相当成熟,很难再在关键技术方面取得突破。尤其值得一提的是,晶硅光伏产业的产业链有其弱点。一个完整的晶硅光伏产业链,涵盖了高纯多晶硅的生产制造、硅片切割、电池与组件的各种相关工艺加工等,加上对应的设备制造企业,其产业链相当之长。
 
  产业链长的直接后果就是上、中、下游很难同步。所谓牵一发而动全身,因此晶硅光伏产业的技术升级远没那么简单。从2014年光伏行业热点事件来看,过去的一年光伏行业主要围绕的重心越来越趋近于下游电站开发与多晶硅的复产、扩产方面,中游电池组件扩产、技术投入虽然气势汹汹,然而大部分都雷声大雨点小。而CIGS则没有这样的问题,CIGS组件在完全集成的生产线上制造。制造工艺始于基本的玻璃基板,制造CIGS组件时,会将几种不同的薄膜沉积在基板上,之后对这些薄膜进行电气连接。这意味着,与生产多晶硅太阳能电池相比,高成本材料(如硅)的使用已保持在最低水平、组件生产的复杂程度大大降低,而且,生产链中最有价值的是绝大部分的原材料可在本地生产(如玻璃基板的本地生产)。多晶硅所面临的问题,CIGS将不存在。
 
  林峻生先生透露道,ManzCIGS交钥匙解决方案的优势是,即使是小规模生产的方式,成本就可以做到其他技术以非常大的规模生产的成本。比如说,FirstSolar2GW才可达到每瓦0.6美金,晶硅也必须要GW才能有每瓦0.6美金地生产成本,而Manz百兆瓦级的小规模即可达到每瓦0.4美金的生产成本。也就是说CIGS并非一定要投资GW级以上才有竞争优势。
 
  目前,CIGS组件被广泛认为是太阳能市场上转换效率最高的产品之一,也是光伏产业目前最具投资效益的方向。这意味着CIGS正扮演着光伏产业新技术的重要角色,为投入光伏市场的正确项目。以投资点来看,多晶硅目前的效率发展已有局限,而CIGS还有很大的提升空间。若是投资150MW规模的CIGS交钥匙方案,成本就可以比晶硅低,所以目前是投资CIGS的最佳时机。
 
  广阔的应用前景
 
  对中国而言,随着环境污染、能源短缺等问题的日益突出,清洁能源的开发需求也逐渐迫切。2014年国家能源局提出了全年14GW的光伏发电装机目标,然而转眼就到了年末,14GW的目标成了镜花水月。这中间出现了什么问题?
 
  对此林峻生表示,光伏发电为政府解决霾害、能源短缺及温室效应等的环保问题,分布式电站的发展短期来看发电比例有可能维持或是下修,原因在于反映实际操作困难,如资源规模小、产权关系复杂、并网难、预期收益较低等种种不利因素,所以较难实现大范围的应用。但分布式光伏电站为能源发展的大方向,长期来看还是会呈现成长的曲线。
 
  实地应用证明,CIGS太阳能电池组件拥有低光照条件下的卓越性能,非常适合集成到建筑物和建筑物帷幕(例如:垂直安装),建筑物将体现整洁、现代、优雅的外观,令人赏心悦目。再者,能够在所有入射角度下实现卓越的发电量,为将来最被看好的应用,除了建筑一体化之外,还可应用于地面电站、屋顶电站等。
 
  2014年全球能源形势可谓风云变幻,国际油价数月之内的连续暴跌。相当于部分人士提出了光伏产业将受重挫的观点,对于进一步扩大光伏产业投资怀有顾虑。对此,林峻生发表了自己的看法。若有一天光伏发电成本已能与市电同价,油价的起伏才会影响太阳能。目前而言,太阳能尚未达到市电同价,没有与化石燃料的直接竞争关系,更多的是一种互补。所以油价的起伏目前对光伏市场的影响有限。
 
  随着能源局权利的交接完毕,努尔·白克力主掌能源局的时代将要到来。作为新局长的"老家",新疆不仅化石能源丰富,也是我国的太阳能应用最大的地区之一。新官上任三把火,许多人都担心政策会发生变化,我国光伏发电应用重心或许也将向地面电站倾斜,林峻生却并不担心。
 
  林峻生表示,替代能源发电和传统化石能源发电为一互补关系,目前对分布式发电的政策相信不会改变太多,地面电站多设置于西部,但中国用电量最多的为东部,西部发电送到东部,将会耗费许多不必要的资源,在政策上,相信不会有太大的改变。对CIGS而言,由于CIGS具备绝佳的发电特性,且应用面广泛能用于地面电站甚至是分布式电站。所以,不管是未来国家层面的光伏政策是倾向于地面电站还是分布式光伏发电,CIGS都能够体现出其价值。
 
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