2011年6月刊——成本角斗士——欧瑞康Thinfab技术使组件成本降至0.5欧元/瓦

来源:Solarbe.com发布时间:2011-06-01 10:14:20

 

编者按:耶稣曾对门徒说:“你们要努力进窄门。我告诉你们:将来有许多人想要进去,却是不能。”现在虽然不能说薄膜技术一定会取代晶体硅技术,但起码为新进入者提供了后来居上的契机,也让很多业内巨头对其投入颇多以确保行业领先地位。

在应用材料退出薄膜整线业务后,欧瑞康成为在中国最为活跃的薄膜设备厂商,虽然在晶硅电池列强林立的局面中显得势单力孤,但欧瑞康仍然秉持如何最大限度降低薄膜组件成本的理念,像一个角斗士那样,为非晶薄膜电池赢得应有的荣誉。

    未雨绸缪——产研结合的胜利
    国外一种比较好的研发模式是由政府牵头或提供一部分支持,企业会给研究所提供资金用于研发,并享受科技成果,很多有实力的企业经常会资助数家研究所,而且并不一定与本行业相关。2003年,欧瑞康看到半导体产业竞争日益激烈,而新能源开始得到欧美各国重视,于是成立了太阳能技术部,但实际上欧瑞康已经有意无意的为此准备10余年了。

    现任首席技术官Johannes Meier是薄膜电池技术的发明者,来自IMT Neuchâtel实验室,欧瑞康1986年与其结成合作关系,这是产研结合的又一次胜利。

    薄膜电池在2006年后备受关注,尤其是金融危机以前,多晶硅价格达到了顶点,薄膜电池以低成本吸引了业内目光,碲化镉薄膜以First Solar为首,非晶硅薄膜则是应用材料、欧瑞康和爱发科三强并立。虽然同属非晶硅薄膜,但技术路线却有所不同。

    如果不是金融危机,新奥、正泰、天威这些购买了薄膜电池生产线的厂家很可能远比现在风光,尚德也不会忍痛停止了应用材料的薄膜生产线。多晶硅价格暴跌让薄膜电池的成本优势不再那么明显,即使在市场回暖后,薄膜技术的龙头First Solar在展会上所受的关注也还不如逆变器企业。在应用材料决定停止出售薄膜整线而专精晶硅设备后,中国最有影响力的薄膜设备厂商只剩下欧瑞康一家,不知对此欧瑞康是额手相庆还是生出兔死狐悲之感。

    对于市场的转变,欧瑞康仍然坚持了当初的选择:继续强化薄膜电池的优势,提高效率的同时,降低生产成本。2010年,虽然薄膜电池的市场占有率进一步下滑,但究其原因却是晶体硅电池扩产速度太快,薄膜的实际产能和销售额是有所增长的。

    提高竞争力——一切皆愿尝试
    为了提高薄膜电池的竞争力,欧瑞康愿意做任何尝试,他们在薄膜领域既担当这领导者,引领薄膜降低成本和提高效率,又积极的参与各种能够降低成本的研发,欧瑞康在技术上开发了Micromorph的升级版本——Thinfab,帮助客户降低生产成本和提高效率。从事多年薄膜技术开发的(职务)Sumeet Gupta说:“我们在薄膜电池领域会继续加大研发和创新投入,改进生产工艺和降低成本,目前我们已经出台了一套最具竞争力和成本优势的技术方案,进一步巩固薄膜电池在市场上的地位。”

    据欧瑞康提供的数据,目前成本控制最好的晶硅组件成本约为1欧元/瓦,这需要1GW以上的规模支撑,而2010年欧瑞康的Micromorph技术就可以将客户的成本降至0.7美元/瓦,新的Thinfab技术则达到了0.5欧元/瓦,而这只需要120MW规模之城。“我们卓越的竞争能力已经在我们新型的ThinFab上显现出来,这将改变对薄膜硅技术的看法。我们的组件无毒且环保,稳定效率达10%,加上有史以来最低的生产成本,这将为太阳能行业带来全新的机遇。我们新型的冠军产品稳定效率达11.9%,这显示了硅薄膜技术有进一步的发展潜力,”欧瑞康太阳能CEO Jurg Henz博士说道。

    与之前的Micromorph相比,Thinfab技术仍然采用交钥匙模式,据欧瑞康介绍能够帮助客户把成本降到0.5欧元,同时由于能耗降低,能源回报期(Energy Payback)可以缩短到一年内。除了设备本身,欧瑞康还为购买了Thinfab的客户提供包括机器自动化操作,工艺流程整合,在工厂里面把生产线安装调试到成功启动等一系列的技术支持。欧瑞康的员工会和客户端的员工一起来部署条生产线,涵盖了从最初的原材料玻璃的加工处理,一直到最终的生产涵盖整个过程。
欧瑞康并没有忘记老朋友,购买了Micromorph的用户同样可以升级到Thinfab系统,同样数量设备的产能已经是08年的2倍。

    欧瑞康的另一项重要贡献是提出了整个产业链的厂家共同联合企业来降低成本的概念,为此欧瑞康整合了包括在内的个环节供应商、客户和电网公司。“光伏发电在成本方面提高竞争力,背后有很多因素的作用,比如太阳能电池转换效率,电池、组件和安装的成本等等,所以在整个太阳能产业价值链上面每一个参与者都是有责任的,甚至于银行,包括融资单位,也就是说要把最终的发电成本降下来不仅仅是下游的责任也是有上游的责任,所以我们会不遗余力的继续做好我们的工作。只有价值链上所有的参与者一起合作,才能够实现平价上网的理念,让成本指控达到较为理想的水准。”Sumeet Gupta说,“欧瑞康尽最大的努力来提供最高效同时成本最低的解决方案,这需要多方参与。”

    窄门——成本方面更具潜力
    “你们要努力进窄门。我告诉你们:将来有许多人想要进去,却是不能。” ————《圣经:新约路加福音》第13章24节。

    目前虽然有同行陆续加入到薄膜产业,但薄膜电池的竞争对手却来自晶硅电池,如何说服客户放弃晶硅电池而冒险走上薄膜道路,是欧瑞康的最大难题,因为相比晶硅产业的环节分工协作,薄膜的集成度过高,投资者在进入行业时,可以选择切片、电池或者组件,只有非常有实力的企业才会走垂直整合路线,而上薄膜生产线就意味着从头做到尾。据悉,当初新奥为应用材料的Sunfab花费了约15亿元,而欧瑞康的整套设备也价值不菲,所以在国内购买了欧瑞康设备的客户,均是正泰、天威集团这样实力雄厚的企业。对此,前欧瑞康(上海)贸易有限公司总经理孙海燕说:“实际上,不只是客户选择我们,我们也会去选择优质客户,不仅是资金实力,还要看客户的科技团队。”

    薄膜电池虽然是目前耗费最少的技术,但设备昂贵,TCO玻璃和气体价格不菲,对此Sumeet Gupta说:“薄膜技术还是相对比较新的一种技术,我们现在提到的是现在薄膜电池已经呈现出来的优势,这是在短短几年时间内发展起来的,所以我相信随着包括欧瑞康在内的薄膜研发公司不断创新,未来薄膜还会进一步降低成本。对于用户而言,他们真正关心的是最终的电价成本,薄膜技术在这方面具备很大潜力。”虽然他没有明确表示,但从行业的角度来看,多晶硅暴利时代已经过去,随着行业规模的进一步扩大,诸如TCO玻璃和设备的高门槛带来的高额利润率会逐步趋于平稳,而且在收回研发成本后,薄膜设备有望在起步和扩产方面对客户显得更加“友好”。

    过去,由于薄膜电池效率只有6%-7%,需要占有更多的空间,因此安装成本和土地成本较晶硅电池高,通常只有售价比晶硅电池低20%-30%以上才更具备竞争力,而且给客户的印象是只有土地便宜的大型电站才适用,但在Thinfab将效率提升到10%后,一般的屋顶和商用建筑也对薄膜电池敞开了大门。对于薄膜电池来说,每提升1%的效率比晶硅电池意义更大,不仅成本降低的程度更高,也减少更多的使用空间。

    长期困扰薄膜电池应用于BIPV的还有一个问题——TCO玻璃难以钢化,无法具备建筑玻璃需要的安全性能,现在NSG已经推出了钢化TCO技术,解决这个问题后,薄膜电池的市场有望得到进一步的推广,因为薄膜组件在幕墙方面是晶硅组件无法比拟的。

    “12%“和“本土化”
    Arno Zindel介绍,2011年底,Thinfab量产效率可达到10.8%,明年和后年分别达到11.5%和12%。“提升效率的前提是同时降低生产成本,这才是最关键的。”Arno Zindel说,“我们在2010年已经小规模的做到了11.9%,最近也超过了12%,但关键是如何将其有效地应用在大规模生产中。”他认为8%已经是单纯的非晶薄膜电池的极限,微晶和非晶薄膜结合是发展的方向。

    2月中旬,欧瑞康收到了东旭集团购买2台KAI设备的订单。KAI设备是一个全自动化的PECVD(等离子体增强化学气相沉积)系统,作为行业内1.4 m2太阳能组件大规模生产的核心设备。该系统为非晶或微晶光伏吸收层的沉积功能所设计,采用的是被欧瑞康称作Plasma Box®的专利,特点是高产出和低成本。

    Arno Zindel说:“Plasma Box®可以说是我们核心设备当中的核心,因为吸收材料是光伏电池生产当中最关键的一点,Plasma Box®的原理是电极和玻璃板平行放置,注入气体之后等离子可以有效在玻璃上面沉积下来。这项技术在过去25年当中,欧瑞康一直用于显示器方面,现在又对它做了进一步的改进,用到光伏电池领域,通过这个技术意味着你可以得到更加好的沉积效果,而且这个沉积可以沉积的更加快,沉积质量更加好,最终提高太阳能电池的转换效率。”

    东旭集团与欧瑞康的合作已经很久了,做为中国知名的TCO玻璃供应商,两家交往密切。TCO玻璃占据薄膜组件成本的所以东旭集团在成本控制方面会做的更好,而且由于薄膜最大的竞争来自晶硅电池而并非同业之间,所以东旭集团并不担心此举会影响他们与中国客户的关系。

    近日,欧瑞康太阳能事业部董事会做了一个决定:从销售和服务方面进一步强化在中国的影响,Arno Zindel说欧瑞康在考虑本地化生产,但首先要找到一个本土的合作伙伴,以本土化的团队开发国际质量的设备,KAI设备已经实现了部分的本地化生产,他说欧瑞康未来会在中国开展更多的运行,从销售和服务扩展到采购研发等:不仅仅是设备部件,也包括原材料、生产所需的材料,并为客户提供相关采购方面的支持。

    更好的性能
    提问:国内也有一些本土企业来生产薄膜,欧瑞康与国内企业相比有什么优势呢?
    Sumeet Gupta:可能我们最大的优势是在于我们的研发能力、创新能力,我们是一家瑞士的公司,从历史来说,瑞士堪称世界创新的枢纽地,瑞士的教育、劳动者的技术和素质都是非常高的。欧瑞康在研发上面始终有非常大的投入,去年一年在研发方面的投入就达到7千万瑞士克朗,把我们实验室最新的技术待到中国来,这次我们就把ThinFab这样的技术带来了。

注1:能源回报期:利用某个技术生产的电池,生产出它当初制造该产品所消耗的能源所需要的时间。

 


 

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曹宇
资深光伏媒体从业人
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