还记得9月份的光伏大佬喊话吗?天合光能的高纪凡、保利协鑫的舒桦、英利集团的宋登元等,无不力撑晶硅,直指薄膜路线薄弱之处。一时媒体围观的氛围,险些要走火。
不过,薄膜电池似乎也不甘落后。10月16日,德国高科技设备制造商Manz集团在北京宣布研制出CIGS薄膜太阳能电池实验室转换率由21%提升至21.7%,再次刷新世界纪录,不得不令人刮目相看。
CIGS薄膜电池何时才能“封后”?
我们知道,身为多元化合物薄膜太阳能电池的重要一员,CIGS薄膜电池技术是目前行业内公认的最具工业化前景的薄膜发电技术,更被国际称为下一时代最有前途的廉价太阳电池之一。它所具备的独一无二的优点,无不显示出其强烈的存在感。也正是这种日渐强烈的存在感与巨大潜力,让晶硅与薄膜之争更趋白热化。
只不过前些年,光伏薄膜组件的发展相对低迷,雪上加霜的是陆续有国内外公司关闭了薄膜业务,从最早的欧瑞康到近期的杜邦,都因薄膜业务无法带来有效利润增长而放弃。但即使是这样,以Manz等为代表的制造商却依旧大力推广薄膜,尤其是CIGS。
莫非其是想展示“明知山有虎,偏向虎山行”的霸气?笔者以为,怕是“醉过方知酒浓,爱过方知情重”。
优势对比
虽然有生产设备和技术瓶颈的制约,但在CIGS薄膜太阳能电池四十多年的发展中,其研发不断取得突破,相比于晶体硅电池的独特优势也在日益突显。有时甚至觉得CIGS可谓是点着晶体硅的“死穴”在发展。
比如,CIGS薄膜太阳能电池光吸收能力强,可吸收光谱波长范围广,与同一瓦数级别的晶硅太阳能电池相比,每天可以超出至少10%比例的总发电量。
又比如,晶硅电池有光致衰减的特性,其发电效能会逐渐减退,而CIGS太阳能电池则没有光致衰减特性,发电稳定性高。晶硅太阳能电池长时间发电后,或多或少存在热斑现象,维护费用高,而CIGS太阳能电池能采用内部连接结构,所需维护费用相对较低。
再比如,生产成本低,组件转换效率逼近晶体硅组件。主要构成CIGS太阳能电池的金属元素不是贵重金属,原材料需求量也不高,成本下降空间大,但其转换效率并不低,能源回收周期也短,这与成本下降有限的晶体硅电池相比,实在是很大的竞争优势。
实例对比
很多时候,笔者都觉得薄膜技术路线还很需要时间,现在各业内人士以及媒体的捧杀,都没有安安心心做出一个好的工程案例来得厚实。既然说到对CIGS的钟爱,笔者也查阅了一些过往实例。
据记载,2008年9月,西班牙建成了的3.24兆瓦铜铟镓硒电站,并成功运行。
在我国国内,也已经有人尝到了甜头。两年多前投建的云南石林1MW CIGS薄膜电池并网发电项目,到如今已经成功运行一年多了。我们来看一组数据:使用Manz组件的云南石林1MW CIGS薄膜电站,就占地面积来说,按照多晶硅组件转化率15%,CIGS组件14.6%来计算,CIGS占地面积是多晶硅的1.028倍,超出2.8%。虽然多晶硅单片转换效率已可超18%,但封装组件之后也仅有15-16%左右,而CIGS组件不存在封装的问题。假设日满发时间为4小时,发出10000千瓦时电量时,多晶硅组件面积为16666㎡,而CIGS模组为15566㎡,节约6.4%。计算模组单位面积(1㎡)发电量,同样假设满发时间4小时,则晶硅发电0.6千瓦时,CIGS发电0.642千瓦时,超出7%。
此外,个人安装CIGS薄膜电站也已有案例。一名叫做倪欢的从剑桥毕业回国的低碳行业研究者,利用CIGS薄膜太阳电池的发电方案在位于一楼的家中庭院安装了光伏电站,并且成功并网发电,成为国内首位安装CIGS薄膜太阳电池的家庭用户,也成了CIGS业内名人。以下是倪欢家中CIGS薄膜太阳电池电站基本数据:
![](http://www.solarzoom.com/data/attachment/images/image/20141201/5ff3c54531647921429251db1d0f459c.jpg)
这些案例,想必对加快CIGS的商业应用不仅有参考意义,还有刺激作用。
潜力对比
回到现实,光伏发电中的太阳能电池仍是以晶体硅太阳电池为主,市场份额曾一度达到90%左右,说来薄膜也是“压力山大”。
不过近年来,CIGS薄膜电池增长迅速,占全球薄膜电池产量的比重从2011年的20.5%迅速上升至2013年的40.39%。据OFweek行业研究中心数据显示,2013全球薄膜太阳能电池产能达到8.4GW,产量约为4GW,产能、产量均较2012年提高了20%,薄膜发电在全球范围内发展呈稳健发展态势。在未来一段时间,薄膜发电还有很大的提升空间和潜力。
从应用来看,屋顶或者地面,城市或者郊区都可以装置光伏发电设备,在光伏建筑一体化领域更是具有较大的市场潜力。拿我国来说,根据国家统计局数据测算,到2020年,我国城乡房屋建筑面积约为890亿平方米,以东、南、西墙墙面积的15%、屋顶面积的10%计,直接市场规模超过10万亿元,间接市场规模达30万亿元,相当于我国汽车市场的3-5倍。即使按照10%的转化率和太阳能平均每年1300个发电小时计算,装机规模相当于368个葛洲坝或45个三峡,可替代全社会30%左右的年用电需求。CIGS薄膜太阳能电池转换率高、性能稳定、制造成本低、抗辐射能力强、弱光发电性好、质量轻、柔性可弯曲、色彩可调,在光伏建筑一体化,BIPV或者BAPV方面,单位面积的发电量上CIGS很占优势,在垂直角度等不利于光伏组件发电的情况下,CIGS模组的弱光效应会体现得更为明显,发电量比晶硅模组更高。这在云南石林光伏电站中已经得到过证实。
无论是兆瓦级地面电站、屋顶分布式电站,还是光伏幕墙,CIGS薄膜电池组件都是一个不错的选择--既具备高效发电功能又具有视觉观赏性,岂不美哉?
结语
一直以来,晶硅电池与太阳能薄膜这两条光伏发电技术路线,在成本与转化率方面一直都在竞赛,但是主导市场的“王位”只有一个。这也导致对于太阳能薄膜的偏见一直都有,看衰薄膜的也大有人在,从“晶硅VS薄膜”类似的论战中可见一斑。
但是笔者认为,两者绝不是有你无我的“敌人”--真的没有宫斗戏那么精彩。一个再好的产品也始终难以满足众口,更何况不进则退,晶硅一旦失去成本优势,此消彼长,薄膜的需求则随之骤增,“王位易主”也不是没有可能的事。CIGS之于晶硅,是一种互补,也可以是一种超越。尽管起步与发展都比晶硅电池慢,其天生的特色却是晶硅无法比拟的。以CIGS为首的薄膜路线“不入流”应该是短暂的,谁能成为未来光伏市场的领导者,还得看谁能带来更大的商业价值,谁能保障终端用户最大的利益。这其中,以Manz为代表的光伏企业似乎已经给出了答案。