2008年因金融风暴吹乱阵脚的全球太阳能电池市场,近期在欧洲、日本市场领头下,市况急速回温。据欧洲光电产业协会(EPIA)2009年11月公布的预测数据指出,2013年太阳能电池市场规模将为2008年的4倍,达2.23万百万瓦(MWp)。EPIA指出,在各国的补贴政策挹注下,市场需求迅速增温,该协会预估2013年全球太阳能市场规模将由2008年的5,559MWp增为2.23万MWp。EPIA另预估,倘若无各国补贴政策的推波助澜,2013年全球太阳能市场规模仅可达1.23万MWp,为2008年的2.2倍。就地区别需求来看,2008年占全球8成的欧洲市场至2013年仍可望维持领先地位,但份额将明显下滑,且不及全球的一半;而2007年之前需求不及日本的美国,在总统欧巴马提出绿色能源政策后,需求急遽攀升,预估至2013年市场规模将为日本的近3倍。另一方面,市场规模扩增最具潜力的是大陆市场。由于电力需求激增,为加以因应,每年需装设发电量达数万百万瓦的发电设备,倘若其增设的发电设备中,有2%~3%采用太阳能电池,其规模就不容小觑。在光伏市场的推动下,光伏电池组件专用材料成为投资和发展热点。
最常用的光伏电池的核心是多晶硅半导体,多晶硅中的硅对光十分敏感,电子游离因而产生电流。但是只有硅不能制造太阳能光伏板。为了保证能使用25年时间,光伏板必须有其他材料保护它,从硅引出电流以及提供绝缘和机械强度。硅可产生电力,但电力成为工作电流需要其他的材料。
随着光伏电池应用的不断发展,光伏电池组件专用材料也不断推陈出新,许多化工公司纷纷进军这一市场。化工行业在光伏产业的发展中受益匪浅,乙烯醋酸乙烯酯(EVA)、聚氨酯(PU)、塑料、黏合剂等化学品,约占整个光伏板材料成本的20%~50%。
杜邦公司是行业之秀
在供应这些材料的化学公司中间,杜邦公司是行业之秀。杜邦有关的业务部如氟聚合物部和工业聚合物部都出售这些材料用于硅基光伏电池,己有约30年历史。2004年杜邦组建了杜邦光伏解决方案(Photovoltaic Solutions)公司来协调该公司太阳能发电产业有关活动。
杜邦公司麾下的杜邦光伏解决方案公司为光伏用途商业化生产非硅材料已有20余年历史,供应的产品包括用于耐候、电子模块保护用的特种膜以及导电糊剂和底板材料。公司业务涉及光伏模块生产中所用的8种材料。公司称,可为光伏制造行业提供最宽范围的非硅基材料。近期计划将在此行业投资约1亿美元。产品范围包括一系列用于光伏板耐候保护用的各种聚合物树脂。
杜邦公司用于太阳能市场关键的材料之一是Elvax乙烯-醋酸乙烯(EVA)树脂。这些树脂可由用户挤压成薄膜,用于封装置于平整玻璃外壳内的硅晶片。EVA有光学透明度,能与玻璃和硅的折射指数相匹配,因而可降低反射。它也与电池内的组件固定在一起,为光伏板提供物理强度。
中国可再生能源学会光电专业委员会于2009年7月底组织召开“光伏组件用高性能EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)胶膜”评审会。经讨论认定,由温州瑞阳光伏材料有限公司和杜邦公司合作研制的“瑞福REVAX”EVA胶膜项目开发成功,产品性能达到国际先进水平,特别是耐老化性能方面取得重大突破,居世界领先水平,满足光伏组件使用寿命需求。完全可替代进口EVA胶膜,实现了高性能EVA胶膜的国产化。作为太阳能光伏组件中关键原材料之一,EVA封装胶膜的性能在此起着决定性的作用。经过3年潜心研发,瑞阳公司最终成功研制出耐老化性能优良的EVA封装胶膜,经国内权威质量检测机构检验,“瑞福REVAX”EVA胶膜经1000小时紫外老化试验后透光率的保持率超过99%,黄变指数小于2,解决了国内高性能EVA封装胶膜常年依赖进口的局面。据了解,从2007年起,我国光伏组件产量居世界第一位。根据相关机构测算,到2020年,光伏组件年产量将达到42GW。需要高性能EVA封装胶膜60000万平方米,胶膜产值将达到150亿元。但目前高性能EVA封装胶膜还严重依赖国外进口产品,严重制约我国光伏产业发展。为满足太阳能光伏产业的快速发展,瑞阳将与杜邦公司合作,在浙江温州建设高性能EVA胶膜产业化基地,为中国光伏企业提供快速的本地化服务。
杜邦公司用于光伏技术的另一项重要产品是Tedla品牌聚乙烯氟化物薄膜,该薄膜可与聚酯薄膜共挤压,应用于基于硅的光伏电池底部作为底板,提供电气绝缘和保护使之不被大气侵蚀。
2006年8月,杜邦公司投资5000万美元扩大在Fayetteville的Tedla聚乙烯氟化物薄膜产能。该公司产品也用于航天、建筑和石墨艺术品,其年增长率为30%。这项扩建是杜邦公司投资光伏领域1亿美元中最大的一项。
杜邦光伏氟材料公司(PVFM)于2008年8月4日宣布,与日本从事印刷业的Toppan公司签署技术转让合同,将使杜邦公司新的太阳能光伏(PV)模块用的底板推向商业化生产。与Toppan公司签署的这项技术合同,将大大提高杜邦Tedla聚乙烯氟化物薄膜和底板在快速增长的PV市场上的应用。这一合作使杜邦公司应用于底板上的Tedla聚乙烯氟化物薄膜专有技术与Toppan公司独特的涂复能力结合在一起。
杜邦公司于2008年9月初宣布,为快速增长的光伏市场扩大Tedla聚乙烯氟化物薄膜产能,扩能于2009年底完成,从而使Tedla聚乙烯氟化物薄膜全球生产能力翻一倍以上,这是杜邦公司迄今在Tedla薄膜生产中最大的投资。
杜邦公司于2009年8月21日宣布,又投资1.2亿美元用于增产光伏底板关键组分Tedlar聚乙烯氟化物(PVF)薄膜生产所使用的单体和树脂,将增加产能超过50%。这项投资包括用于美国肯塔基州Louisville新建的单体装置和北卡罗林那州Fayetteville的树脂装置。这二个生产基地已在建设之中,于2010年中期投产。杜邦公司电子和通信技术部表示,此次扩能是Tedlar聚乙烯氟化物(PVF)薄膜业务增长的重要步骤,并可长期保持本公司在太阳能板底板生产中的市场领先地位。杜邦公司在纽约州Buffalo、新泽西州Parlin、爱荷华州Fort Madison和宾夕法尼亚州Towanda也生产Tedlar聚乙烯氟化物(PVF)薄膜。
此前,杜邦微电路材料公司(MCM)已推出杜邦Solamet PV159薄膜金属化处理糊剂,应用于光伏太阳能电池前端金属化处理。据称,Solamet PV159薄膜金属化处理糊剂可使带有浅层射极的晶片效率提高0.5%,对许多其他晶片/射极类型也有很大改进。杜邦Solamet金属化处理材料列入PV工业标准已有多年,可使用户减少成本、提高效率和提高产品竞争力。
杜邦微电路材料公司于2009年3月4日宣布使其在英国Bristol的Solamet品牌厚膜金属处理糊剂产品产能翻番,以适应光伏太阳能的长期发展前景。厚膜金属化处理糊剂有助于制造商提高太阳能电池效率。
杜邦公司于2008年9月9日宣布在印度发展其杜邦光伏解决方案产品业务。杜邦光伏解决方案业务产品涉及与结晶硅和薄膜太阳能光伏(PV)模块相关的产品。包括薄膜、树脂、密封层、柔性基层和传导性糊状物。为了支撑印度的太阳能市场,杜邦公司于2010年在Hyderabad的杜邦知识中心建立光伏(PV)实验室。该实验室将为杜邦在太阳能工业中的客户提供技术和研究设施的支持。杜邦公司预计在今后5年内,其在光伏工业的几条产品生产线的销售额将会超过10亿美元。
杜邦公司光伏产品中另一项重要产品是其Solamet银导电性糊剂。这种糊剂线条与硅晶片相连,可传导由电池产生的电子。这些糊剂线条必须拉制得成薄型,约100 μm宽,目标是使这些线条缩小到75 ?μm。
为满足迅速增长的光电太阳能市场的需求,杜邦公司于2008年6月10日宣布,将扩大位于中国广东省东莞市的东莞杜邦电子材料有限公司商品名为Solamet的厚膜导电浆料产能。据介绍,杜邦的Solamet厚膜导电浆料主要用于太阳能电池前后面的金属镀膜,可显著提升电池效能,提高产品产率,降低材料消耗,从而使太阳能电池生产商能够大幅降低成本。在亚洲扩产Solame厚膜导电浆料是一项重大投资,将有助于杜邦跟上全球太阳能行业发展的脚步。杜邦称,随着太阳能市场的迅速发展,公司计划使光电材料业务销售额增长3倍以上,为此必须使Solamet浆料的产能扩大到两倍以上。换句话说,就是在未来5年内,杜邦的光电材料业务销售额将从现在的约3亿美元增长至10亿多美元。杜邦预计,未来数年光电市场规模将以30%以上的年均速度增长,这将推动对于能源转换效率更高的现有材料和新材料的需求上升。杜邦电子技术公司副总裁兼总经理蒂莫西•麦凯恩表示:目前,在全球范围内,光电业正处在一个稳步飙升时期,因为太阳能作为一种可再生能源,其需求将持续增长。在此背景下,将扩大Solamet产品的生产规模,以满足不断增长的需求。通过产能的扩大,将加快创新产品向实际应用的转化,从而进一步降低光电系统的成本,延长使用周期并提高太阳能组件的性能。作为光电行业领先的全球材料供应商,杜邦将通过科学研究使人类对可再生能源的利用更为方便。
通过投资光伏材料、技术开发和制造,使杜邦公司将提升其在提高光伏模块效率方面的创新能力。杜邦公司电子和通信技术部副总裁David B. Miller在2009年3月中旬召开的第七届全球清洁技术会议上表示,光伏技术现处于发展中的幼年时期,这一市场的发展机遇之路是宽阔的。杜邦公司在传统晶硅光伏和新出现的薄膜光伏行业正在占领未来发展的先进技术高地,并且正在投资扩展生产能力,以满足快速增长的全球需求。
杜邦公司2009年7月1日宣布,将与美国能源部(DOE)合作实施总投资达900万美元的太阳能研发项目。其中,杜邦投资资金600万美元,美国能源部提供300万美元资金。这一为期3年的合作项目旨在加速一种比人类毛发还要细3000倍以上的超薄保护膜的商业化进程。这种超薄薄膜能够防潮——这是长期以来该应用市场面临的一大挑战,从而保护薄膜太阳能光电模块性能下降。薄膜光电面板可由柔性塑料片替代玻璃制成,因此可以弯曲也可以缠绕,易于在屋顶、窗户或商业及家用住宅建筑一侧安装。据预测,薄膜光电模块将是太阳能电池工业中发展最快的一个领域,因为其具有发电成本进一步下降的潜力,从而提升了太阳能的竞争力。
薄膜太阳能光电模块
杜邦公司预计,PV市场在今后几年内将以两位数速率增长,现有的和新的更低成本材料正在驱动需求。截至2009年3月,PV市场年规模约为300亿美元,并且,据PV工业行家估计,PV市场将增长到2013年700亿美元。2008年,杜邦公司在PV产品开发和扩能方面作出重大投资,其在光伏模块制造方面领先的品牌包括杜邦Tedlar聚乙烯基氟化物(PVF)和杜邦Solamet厚膜导电浆料,扩能增产满足了需求的增长。
杜邦公司表示,预计其应用于光伏工业的产品销售额到2012年将会超过10亿美元。杜邦公司已开始与美国能源部合作,加快实现超薄保护膜的商业化生产,这种超薄保护膜可持久地应用于柔性光伏模块。
除了杜邦公司是光伏行业宽范围材料的供应商外,道康宁公司通过其Hemlock半导体公司与信越Handotai公司和三菱材料公司的合资企业,也成为多晶硅重要的生产商。道康宁公司为光伏行业提供宽范围的辅助材料,包括基于硅的封装料、光电池和基片涂料,以及密封接合盒与光伏座。