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光伏技术路线讨论——为何火的是二代薄膜电池不是三代聚光光伏?

来源:雪球发布时间:2015-03-09 09:25:36
第一代光伏技术指晶体硅光伏发电,有单晶硅和多晶硅的差别。

第二代太阳能指花式品种繁多的薄膜电池,主要有:


1)非晶、纳米晶、微晶等硅薄膜,

2)CIGS即铜铟镓硒组成的薄膜,

3)TeCd碲化镉薄膜,

4)一个新发展是CZS3(Sn,Se,S)即由铜锌二价元素和六价元素硒和硫还有四价元素锡组成的薄膜,优点是材料成本低廉,而且比较丰富。

5)新出现的一个品种是,GaAs砷化镓薄膜电池,据报导,其转化率已高达28.4%!这可能是是诸多薄膜电池中,最有发展前景的品种。

汉能收购的CIGS即铜铟镓硒及砷化镓(GaAs)薄膜发电属第二代光伏技术。

第三代光伏发电技术=“太阳能炼硅+跟踪+聚光+高效聚光硅电池”。

300102乾照光电生产的砷化镓电池外延片属于第三代光伏技术,能否应用于二代的砷化镓(GaAs)薄膜发电需要求证。

二代薄膜电池顾名思义就是将一层薄膜制备成太阳能电池,其用硅量极少,更容易降低成本,同时它既是一种高效能源产品,又是一种新型建筑材料,更容易与建筑完美结合。在国际市场硅原材料持续紧张的背景下,薄膜太阳电池已成为国际光伏市场发展的新趋势和新热点。汉能于近年收购Solibro、MiaSolé、Global Solar Energy、Alta Devices等世界顶尖的铜铟镓硒(CIGS)及砷化镓(GaAs)薄膜发电技术。目前,汉能薄膜发电的CIGS及GaAs薄膜太阳能电池转化率分别高达21%及30.8%。

A股太阳能热的时候炒作的晶硅电池属于第一代太阳能电池,薄膜电池属于第二代太阳能电池,就成本而言,二代电池生产线投入成本较高,但生产成本低,而晶硅电池正好反过来,在转换率上,薄膜电池上市之初也远远不如晶硅电池,市场普遍认为薄膜电池会昙花一现,直接被三代聚光电池替代,当时的无锡尚德,放弃了薄膜电池,转而巨资砸向晶硅电池,而汉能李河君,却固执的坚持了下来。时过境迁,无锡尚德走向了破产的结局,而汉能薄膜,却用三年超200倍的投资回报,助李河君登顶了首富位置。 

为何火的是二代薄膜电池不是三代聚光光伏?

个人以为有三点:

其一,三代转化率虽高,但需要聚光跟踪装置,应用场景有限;

其二,三代光伏成本居高不下,上网运营需要补贴;

其三,二代薄膜的转化率在逐步提升,CIGS及GaAs薄膜太阳能电池转化率分别高达21%及30.8%。

其三,李河君的经营观点很先进——你什么时候放弃地面电站,什么时候才算真正理解了什么叫做光伏。

中国很多企业家,包括做晶硅的,都没有理解光伏的真正意义。薄膜化、柔性化、分布式能源,移动能源才是是太阳能产业的发展方向。

李河君认为传统光伏企业做的光伏是“小光伏”,我做的是“大光伏”,大光伏是移动能源、分布式电站,别看西北的地面电站那么大,那只是小光伏,没有国家补贴做不了。我们不用补贴,我们直接干。

“工业为辅,民用为主”真正光伏不是发电上网,而是移动能源、分布式能源,完全跟传统能源相反,地面电站对于光伏来讲不应是主流。

第三代光伏发电技术取得重大突破

中国科学院理论物理研究所何祚庥

当代太阳能光伏产业的发展方向是第三代光伏技术。“第三代”发电技术,也就是绿色光伏发电技术,特点是绿色、高效(单位峰值功率发电量多)、价廉和寿命长。

第一代光伏发电技术=晶体硅光伏发电,有单晶硅和多晶硅的差别。

第二代光伏发电技术=花式品种繁多的薄膜电池,主要有:

1)非晶、纳米晶、微晶等硅薄膜,

2)CIGS即铜铟镓硒组成的薄膜,(注:汉能技术路线)

3)TeCd碲化镉薄膜,

4)一个新发展是CZS3(Sn,Se,S)即由铜锌二价元素和六价元素硒和硫还有四价元素锡组成的薄膜,优点是材料成本低廉,而且比较丰富。

5)新出现的一个品种是,GaAs砷化镓薄膜电池,据报导,其转化率已高达28.4%!我个人认为,这将是诸多薄膜电池中,最有发展前景的品种。(注:汉能技术路线)

第三代光伏发电技术=“太阳能炼硅+跟踪+聚光+高效聚光硅电池”。

当然,也有人认为是“高倍聚光+跟踪+高效聚光砷化镓电池”。

当前人们对光伏产业的发展,有不少质疑,工信部就认为光伏产业从高纯硅的提炼到光伏组件的生产,有不少“环节”属高耗能、高污染的行业,仅能量的回收,至少长达2~3年!原因在于,用改良西门子法生产多晶硅,耗能高达150~200度/公斤,同时又产生出高污染环境的四氯化硅。“第三代”光伏技术将大幅度减少多晶硅的用量,而太阳能炼硅就不仅可少耗能,而且没有污染,已在2011年第7期的《物理学报》,写了一篇正式发表的论文。

为什么“第三次”光伏技术能大幅度节约多晶硅?其技术措施是:

1)跟踪:已做出性能极好的,可避免风、雨、雷、雹,包括沙尘暴污染的跟踪漏斗,至少将直射光发电量增加30%~40%。这将使多晶硅的用量减少30%~40%,而且已做到2.0~3.0元/每瓦的跟踪成本。

2)聚光:能大幅度降低光电池硅材料和非硅材料用量。例如,4倍聚光,尤其对“直射光”的聚光,可将硅材料、非硅材料的每度电“耗能”下降到原有的1/4。

这一散热片的突出优点:能大幅度降低硅片工作温度,同时也就增加了发电量和延长电池片的使用寿命。增加发电量和延长了使用寿命,也就是少使用多晶硅。

3)聚光高效硅基电池:硅电池的转化率越高,所消耗的多晶硅就越少。目前用的是美国SunPower公司供应的转化率为22%的n型硅基聚光电池。而很“妙”的是,在聚光的条件下,聚光电池,会出现非线性增长。4倍聚光导致闭路开环电压增长了10%!因而这一n型光电池就呈现出24.5%的转化率!很希望有新型更高效的,如砷化镓薄膜等聚光电池的出现。

4)在所有上述介绍的“绿色”技术中,最为“核心”的技术是太阳能炼硅。

太阳能炼硅有一系列优点:a)将大幅度降低化石能源消耗,b)完全没有四氯化硅……等污染,c)高质量,寿命长,只有微弱的光致衰减,d)低成本,有“可能”将当前太阳能高纯硅约250~500元/公斤的市场价下降到仅75~150元/公斤,e)将多晶硅产业变为绿色产业。

上述“绿色”发电技术,或“第三代”光伏发电技术,已有一个演示的“窗口”,也就是在甘肃省武威地区已建成的“4倍聚光+转盘式跟踪”,峰值功率为1兆瓦的小型光伏电站。

最近,在距北京市180公里的内蒙古多伦地区又建设一组示范电站。已选择其中两个转盘(峰值功率为100千瓦)每天纪录发电量,长期在绿色电力网上公布。

自2011年9月16日起,直到10月9日止,共发了13280度电。平均每千瓦日发电5.5度,约是内蒙古地区同等峰值功率不跟踪的平板式光伏电池每千瓦日平均发电量3.5度的1.57倍。当然,这一光伏发电站年平均日发电量是多少,要在一年以后,才能给出最终数字。

2011年第六期的《光伏产业观察》发起一个讨论,聚光光伏是“颠覆”我国光伏产业,还是“夭折”的讨论。

原因是,国外已出现“聚光光伏”的“飞跃”,已做到每年以大于40%的速度迅速上升。下面是国外对聚光光伏“现有”和“未来”安装量的统计和预测:

由于国外“聚光光伏发电”技术用的是砷化镓电池片,其光电转化率可高达30%~40%,聚光后可能大幅度降低发电成本。虽然砷化镓价格比硅电池贵100~300倍,但400倍、1000倍或2000倍聚光后,可大幅度抵消砷化镓光电池比硅基电池贵100~300倍的价格。可望和晶体硅以及各式各样的薄膜电池,在价格上进行竞争。国外有报导说,在太阳能资源属一类地区,上述高倍聚光技术,已做到0.8元/度电的发电成本。国内已有不少单位投入巨额资金,跟踪这一新技术。据报导,四川中汉太阳能电力有限公司已投资76亿元打造太阳能聚光光伏发电装备基础,已在成都双流新能源产业功能区开工。而我国光伏产业中占90%以上的多数企业,均是晶体硅技术。这就提出这一新崛起的“第三代”光伏发电技术,是否可能“颠覆”我国正在飞速发展的晶体硅光伏产业的质疑!

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