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剖析薄膜两极分化现象

发表于:2010-12-29 14:29:00    

谁撬动了薄膜电池的技术杠杆?

薄膜电池家族大体分三类:首先是实现量产且被First Solar垄断的碲化镉(CdTe)薄膜电池,其次是多结非/微晶硅薄膜电池;最后是转换效率较为理想的铜铟镓硒(CIGS)电池。当前三种薄膜电池的产能、产量都在看涨,不过这三种电池在薄膜市场中的份额差别却很大(见表1;注意:表中被加黑的数据为产量)。

表1:2009年-2013年三种薄膜电池的全球产能/产量及在薄膜市场的份额预测

  研发与销售这三种不同薄膜电池的企业除了受市场变化及企业定位影响,还有一个关键影响因素即技术。薄膜的市场份额多大、发展多远、企业为什么调整等等,这些都与技术息息相关。如First Solar、美国应用材料(Applied Material)、欧瑞康、杜邦等公司。

1、薄膜之一:碲化镉(CdTe)电池:

在薄膜电池领域以技术取胜的企业首当其冲当属美国First Solar,对碲化镉的绝对垄断技术成就了如今的First Solar,使其迅速强大起来,在全球光伏行业中笑傲群雄。但碲化镉技术虽然能成就一两家这样的跨国性大型光伏企业,却注定不能成就一个可持续发展的行业,因为镉元素的稀缺、电池寿命到期后对组件的处理比较难,以及对环境的污染是其未来发展将要面临的主要问题。日前,欧洲有国家已在讨论制定相关新能源安全与环境污染的措施,这显然是对First Solar不利的。

First Solar已经意识到这点,他们开始寻找新目标和下一步的技术发展计划,其在中国内蒙古建设2000MW光伏电站的举动就是很好的证明。

2、薄膜之二:多结非/微晶硅薄膜电池

上述大部分企业所称的薄膜计划均指的是非/微晶硅薄膜电池,耗材少、原材料充足、制造成本低、能量回收期短等诸多优点吸引着这些企业专注于对这种薄膜电池的开发与研究。

非晶硅太阳电池结构有单结、双结和三结这三类,其制造技术大体分三种①单室、多片玻璃衬底制造技术(源于匈牙利Dr.Kiss),该技术属于传统技术,主要以美国的Chronar、APS、EPV公司为代表;②多室、双片(或多片)玻璃衬底制造技术,该技术为现代技术,以日本的KANEKA公司为代表;③卷绕柔性衬底太阳电池制造技术(衬底:不锈钢、聚酰亚胺),该技术同样属现代技术,主要以美国的Uni-Solar公司为代表。

其中多室单片制造技术另分四种分支技术,分别为:串联多室沉积技术,深圳杜邦即采用该项技术;团簇型多室沉积技术,如美国应用材料公司;单/多片混合型,如欧瑞康;并联多室沉积技术,如日本Evatech。

尚德电力是美国应用材料的客户,一个电池生产商,一个设备供应商,两者不约而同地相继对其薄膜电池业务作出重大调整,一个停产一个停售,这难免让人有所猜想。尚德一直以来的主打产品晶硅电池和组件,在全球都对晶体硅电池组件需求疯狂的时候,作出如此调整自有他的理由,那么应用材料呢?据悉,这次美国应用材料对待薄膜电池的举动除有一部分原因是来自发电厂对光伏采纳进度滞后、政府政策不明晰外,还有来自晶硅太阳电池技术竞争及自身技术提升的压力。哈尔滨工业大学深圳研究生院的檀满林博士就此阐述了他的看法:“美国应用材料的技术还不是非常成熟,他的设备线调试有些复杂。另一个是效率,大尺寸TCO玻璃供给存在一定问题,他是直接从传统平板显示行业转化过来的,对于大尺寸来说有些关键技术问题可能还没有好好解决,他的效率还达不到令人满意的程度。”

而瑞士欧瑞康、美国杜邦和国内的正泰、天威、宏威等企业的扩张动作,又显示出薄膜电池市场的潜力。

一个产业中出现两种截然相反的走向,只能说明是技术路线与发展方向不同而已。那么面对当前的情况,薄膜企业在技术上还需注意一些什么从而获得长效发展?

檀满林博士强调:“企业还需要注意技术更新进步的风险。因为目前各种薄膜电池都处在刚刚进入市场的阶段,前期一些厂家和研究单位为了开发技术和设备投入了巨大的人力和资金,因此新技术的设备制造成本和工艺成本都很高,使得薄膜电池生产线的价格居高不下,比如25MW非晶硅薄膜电池生产线的售价在3亿元~4亿元之间,而25MW晶体硅太阳能电池生产线的设备成本只有4000万元~5000万元,差别巨大。更为关键的是薄膜电池日前的技术进步很快,当一个中国的电池厂商花巨资购买了昂贵的设备之后,在较短的时间内又会有新技术出现,因此刚购置的设备就很可能遭到淘汰。这就使得薄膜电池设备的折旧过高,影响了薄膜电池成本的降低。我国薄膜电池厂商的技术实力还很弱,没有薄膜电池技术更新的能力,因此在新技术和新设备出现之后,厂家无力跟上,将面临重新购买新设备或者被淘汰出局的局面。”

对于这个风险,檀满林博士给出的应对方式是:国内设备厂商与工艺研发机构通力合作,在引进外来技术的基础上消化、提升,真正实现大尺寸生产线的国有化,最终降低成本,提高竞争力。

3、薄膜之三:铜铟镓硒(CIGS)电池

铜铟镓硒(CIGS)市场情况一般,存在诸多问题,但香港科技大学肖旭东教授表示:“国家实验室、研究所或一些企业尖端R&D部门会比较偏好关注CIGS的前沿开发,为什么呢?他们一般考虑到四点:第一是其转换率高,这个众所周知;第二是成本较低,可以做到0.57元/W;第三是能量回报周期短,这点很关键。一般晶硅电池需要5~9年才能将其所耗电收回,而CIGS只需1~3年;最后一个就是投资CIGS增长速度快。”

有光伏企业人士指出:“近期频繁接到CIGS各类相关企划书,包括CIGS制程规划、相关技术及技术团队推荐等,除了CIGS实战经验者外,还有没有技术专长但在其他相关领域有所长的人前来自荐,可见CIGS市场的热络度。”

据悉,CIGS电池国外企业做得比较好。近日意大利光伏专业开发商CDM公司与西班牙太阳能组件生产商Yohkon Energia S.L.公司合作,在意大利维琴察省Orgiano市屋顶上建设的世界最大的CIGS光伏设施已并网发电。该设施包括3600块228W光伏板,年发电量可超过1100000kwh。意大利Orgiano市的这个光伏项目是铜铟镓硒薄膜电池大规模应用的开始,也是薄膜电池多元化并进一步与BIPV应用相结合的重要标志。

但CIGS的发展在国内还不行,真正在做的除了山东孚日光伏,开始了其第一条产能为30MW的生产线外,其他企业如正峰新能源、绿阳光电、天津泰阳光电、威海蓝星等企业,虽然都有呼声但具体实施还有待确定。因为起步晚,我国国产技术底子薄,一些关键的设备工艺没有掌握,这就造成了CIGS薄膜设备价格的高昂,一条从德国进口的生产线价格就高达9亿元,国产设备虽然低,但也在3亿至4亿元之间。

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责任编辑:solar_robot
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