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孚日股份:亚洲唯一薄膜太阳电池项目奠基

发表于:2008-02-25 13:38:46     作者:索比太阳能 来源:Solarbe.com

  2月22日上午10时38分,这一刻, 孚日股份(行情 股吧)(002083)成为世界瞩目的焦点。亚洲唯一由孚日股份所属山东孚日光伏科技有限公司引进德国Johanna Solar Technology GmbH(简称JST)公司技术建设的CIGSSe(铜铟镓硫硒化合物)薄膜太阳电池研发及生产项目在高密市孚日城北新区正式开工奠基,标志着中国开始进入太阳电池生产研发高端技术领域。

  据悉,该项目总投资60亿元,建设规模为240MW。其中首期项目投资18.6亿元,建设规模为60MW,预计2009年第三季度投产。同日,孚日股份与德国ALEO SOLAR AG ALEO签署合资协议,共同出资设立生产晶体硅太阳电池组件合资公司。

   “我们相互找到了对方”

  作为孚日股份合作伙伴之一的德国Johanna Solar Technology GmbH(简称JST)公司CEO Dipl.-Lng.Jeroen Haberland 先生在开工奠基仪式上接受记者采访时强调:“孚日是我们在亚洲整个地区技术转让的唯一合作伙伴,在相关的公司理念和公司结构上我们最合适,我们是相互找到了对方!”CIGSSe(铜铟镓硫硒化合物)薄膜太阳电池是目前世界上技术最先进、工业化生产最成熟的第二代光伏产品。项目研发及生产项目采用支付专利转让费和专利分成的方式合作,将中外双方利益紧密联系在一起,各方本着互利互惠的原则,尽全力实现在中国进行CIGSSe薄膜太阳电池组件的生产,实现共赢。

  孚日股份兼孚日光伏董事长孙日贵先生在开工奠基仪式上表示,为稳步实施多元化和全球化战略,孚日经过对德国、美国等多家光伏公司近三年时间的详细考察及市场调研,决定投资代表着新能源发展方向的光伏项目。项目建成后将是中国唯一进行CIGSSe(铜铟镓硫硒化合物)薄膜太阳电池大规模工业化生产的光伏企业,不仅在国内光伏领域技术最新、规模最大、实力最强,即便在世界范围内也名列前茅。不仅孚日自身得到了发展,更可以带动山东省光伏产业的迅猛发展,使山东省在全国的可再生能源行业中处于优势地位。

  据德国官方投资促进机构(www.investingermany.com)2007年12月的统计数据显示,JST公司是德国规模最大、工艺最先进、技术最成熟的CIGSSe类薄膜太阳电池组件生产商。JST公司是孚日股份所属山东孚日光伏科技有限公司CIGSSe(铜铟镓硫硒化合物)薄膜太阳电池研发及生产项目引进专利技术的授权人,公司位于德国勃兰登堡州(Brandenburg State)博兰登堡市(Brandenburg City)。其自身已完成了采用“溅射金属预制层再硒化、硫化”工艺路线、设计产能为60MW/年的厂房建设和首期30MW生产设备的安装调试,并已于2007年9月正式投产。与其它采用类似工艺的公司相比,CIGSSe(铜铟镓硫硒化合物)薄膜太阳电池技术的特色在于通过调整生产工艺参数,实现了制备均匀的CIGSSe吸收层材料,并添加硫(S)元素以实现带隙调整,达到最佳匹配。

  据悉,孚日光伏项目将以JST公司在德国的工厂为模板,结合中国实际情况进行改进,建造生产工厂,实现在中国生产CIGSSe薄膜太阳电池组件。所生产的太阳电池组件完全适用于“并网光伏发电系统”、“离网光伏发电系统”和“光伏与建筑物集成”等三大太阳电池市场,孚日光伏在企业建立的初期采用OEM的方法将项目产品销往欧洲、美国,同时积极使用自有品牌开拓、培育国内市场。

  CIGSSe薄膜优势出类拔萃

   据孚日光伏项目负责人王岩博士介绍,CIGSSe薄膜太阳电池组件具有很多晶体硅太阳电池无与伦比的优势。

  CIGSSe薄膜太阳电池原材料避开了紧缺的晶体硅,以稀有金属铟为材料,且我国铟的储量居世界第一,原料容易解决;另一方面,CIGSSe薄膜太阳电池只有2微米厚度,与晶硅电池200微米厚度相比,材料消耗很小。CIGSSe薄膜是一种直接带隙半导体材料,其重要特性是能隙可通过Ga掺入量进行调节。CIGSSe材料禁带宽度可以在1.04eV~1.65eV间变化,非常适合调整和优化材料的禁带宽度,使CIGSSe薄膜太阳电池具有最佳的光学能隙。CIGSSe薄膜材料对可见光的吸收系数是薄膜电池中最高的,达到 105/cm,适合于电池结构薄膜化。这些优势使CIGSSe薄膜电池成为转换效率最高的薄膜电池。CIGSSe薄膜太阳电池使用廉价普通玻璃做衬底,采用溅射预制层后硒化技术,原材料耗损量小,材料成本只有晶体硅电池的一半,而能源消耗不到晶体硅电池的三分之一。生产过程以常温为主,只有扩散过程采用约500度高温,但也远低于晶体硅的900度,对大规模工业生产而言,节能环保的优势非常明显。在规模化生产的太阳电池中,CIGSSe薄膜太阳电池的同功率组件发电量是最高的,也就是能量回收期最短。根据德国研究机构的测试,CIGSSe薄膜太阳电池能量回收期只有一年,非晶硅薄膜太阳电池的能量回收期约是1年半,晶体硅太阳电池组件则是2年以上。适用范围广是CIGSSe薄膜太阳电池竞争优势的另一个体现。该电池能适应高温、宇宙射线辐射、特殊气象条件等恶劣环境,长期稳定性是各种电池中最好的。美国Boeing公司对CIS薄膜太阳电池做过电子与质子辐照、温度交变、振动、加速度冲击等试验,经过地面考核试验的电池装在卫星上在空间运行一年,证明抗辐射性能好,而且光电转换效率几乎无衰退,在空间电源方面具有很强的竞争力。CIGSSe薄膜太阳电池使用过程中热斑效应小,在阴天、太阳初升或西斜等小角度入射等情况下仍然具有良好的发电性能,而晶硅电池在弱光或光线小角度入射情况下发电能力急剧下降。在强烈阳光照射下,由于温度上升,晶硅太阳电池温度效应明显,功率温度系数约为-0.3%/℃,而CIGSSe薄膜太阳电池功率温度系数只有晶硅电池的一半左右。孚日光伏项目所采用的溅射后硒化生产工艺,技术先进,设备投资小。硒化炉一次可以放入数十片电池,相比共蒸发法一次一片的生产方式,“溅射金属预制层再硒化、硫化”法能源消耗很小,更适合大规模生产,符合国家减排降耗的产业政策。CIGSSe薄膜太阳电池组件采用激光切割溅射透明导电膜方式联接,与晶体硅电池片焊带联接方式相比,可靠性高,碎片率更低,适合大规模自动化流水线生产,生产效率高,成品率高,产品性能稳定。近几年来,客户对太阳能电池外观、重量、安装条件、运输是否方便等方面都提出了更高的要求。CIGSSe薄膜太阳电池组件具有外形美观、重量轻、运输成本低、安装方便等优点。晶硅太阳电池组件的单瓦重量为0.18公斤,而CIGSSe薄膜太阳电池组件单瓦重量只有0.11公斤。CIGSSe薄膜太阳电池组件辅助材料供应充足,晶体硅电池背膜TPT由于有美国杜邦的专利限制,国内没有生产,市场供应紧张,价格畸高。CIGSSe薄膜太阳电池组件不使用TPT背膜,同时EVA胶膜的使用量也降低一半,即降低了成本,又规避了原料紧缺问题。

  有效市场需求旺盛潜力巨大

  来自行业权威德国《Photon》杂志(中文名:《光子》)于2006年末提供的名为《The Gun has Gone Off》(中文名:《枪已鸣响》)的研究报告表明,由于世界各国对光伏产业的补贴和电价持续上涨,随着太阳电池成本的逐渐降低(假设售价每年下降5%),预计到2010年,当光伏系统发电成本与当前电网发电成本相持平甚至更低时,将会出现大量的有效市场需求,薄膜太阳电池的市场份额将要占到整个光伏市场的20%,并将持续增加。届时,全球光伏市场规模将达到330亿欧元。


 
全球各地区对太阳能组件的需求分布情况
 

  来自《光子咨询》的资料表明,德国依然是世界上需求量最大的国家;日本继续保持第二的位置;美国市场的增加很快,仅加利福尼亚一个州的需求量就接近了500MW,韩国和南欧国家的增加同样引人注目;中国、印度这两个人口众多的发展中国家的需求也有所提高。

  同时,国务院刚刚颁布的《可再生能源中长期发展规划》中明确提出:到2010年,太阳能发电总容量达到30万千瓦,其中全国将建成1000个屋顶光伏发电项目,总容量5万千瓦,大型并网光伏电站总容量2万千瓦;到2020年,太阳能发电总容量达到180万千瓦,其中全国建成2万个屋顶光伏发电项目,总容量100万千瓦,太阳能光伏电站总容量将达到20万千瓦;另外,光伏发电在通讯、气象、长距离管线、铁路、公路等领域的应用,计划到2010年也将累计达到3万千瓦,到2020年将达到10万千瓦。可见国家对这个行业的高度重视,未来还将会有更多的有利法律法规出台,光伏产业发展的环境将会得到不断的改善。按照中国电力科学院的预测,到2050年,中国可再生能源的电力装机将占全国电力装机的25%,其中光伏发电装机将占到5%,约30GW的规模。可以预见,太阳能光伏发电在中国未来的能源供应中将占有一席之地。

  近年来世界范围内的光伏市场规模迅速扩大,需求十分旺盛。同时受各国鼓励政策影响,这种需求将会持续多年。按照西方发达国家规划,2030年全球光伏发电装机容量将达到300GW,至2040年光伏发电将达到全球发电总量的15%至20%。未来数十年,全球光伏产业的增长率将会高达30%。    

  CIGSSe薄膜太阳电池“占铟者为王”

  CIGSSe(铜铟镓硫硒化合物)薄膜太阳电池是目前世界上技术最先进、工业化生产最成熟的第二代光伏产品。孚日光伏项目采用“溅射金属预制层再硒化、硫化”所生产的CIGSSe(铜铟镓硫硒化合物)薄膜由铜、铟、硒等金属元素组成的直接带隙化合物半导体材料,稀有金属铟是重要的原材料。

  除了过高的生产技术门槛,铟材料短缺是限制CIGSSe(铜铟镓硫硒化合物)薄膜太阳电池产业化的重大障碍。铟是一种银白色稀有金属,在地壳中的含量为10-5%,没有独立矿物,广泛分布于闪锌矿中,它的提取是在炼锌的过程中,因而有锌矿就有铟的来源。

  而值得一提的是,我国是世界主要的原生铟出口国,铟储量约占世界2/3。目前我国大部分铟材料出口至日本和韩国,仅有少量被国内使用。由于铟材料的特殊性质和稀有性,我国已从2007年6月开始正式开始施行铟材料出口配额制。那么原来用于出口的铟材料必须要有国内的企业来使用,而目前此类公司数量及用量非常有限。

  目前,铟材料主要用于制备平板显示器中不可缺少的透明导电膜(ITO),该行业2006年的铟材料使用量大约占总供给量的84%。采用“溅射金属预制层再硒化、硫化”所生产的CIGSSe(铜铟镓硫硒化合物)薄膜技术,每制备1MW的CIGSSe薄膜太阳电池需要45kg~50kg铟原料,孚日光伏项目60MW产能全年消耗铟材料量不超过3吨。2006年全世界的铟产量为1016吨,据此预测,保守的估计当全球CIGSSe(铜铟镓硫硒化合物)薄膜太阳电池产量超过1GW时才会出现铟短缺现象,而目前全世界CIGSSe(铜铟镓硫硒化合物)薄膜太阳电池的产量只有不到10MW。

  与晶体硅太阳电池中“占硅者为王”经典说法类似,最先进入CIGSSe(铜铟镓硫硒化合物)薄膜太阳电池生产领域的公司必然会有更多的机会掌握铟资源,因此,孚日光伏可以充分利用我国丰富的铟资源进而达到“占铟者为王”。 

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