破解薄膜太阳能“中国式”困境：自主创新与引进技术并重
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近日，一则来自美国光伏巨头FirstSolar的消息再次引发业界对薄膜太阳能前 景的关注，据该公司宣布，其碲化镉(CdTe)薄膜光伏组件的转换效率首次超越多晶硅组件，达到创纪录的18.6%。业内专家表示，当晶硅技术达到其理论 上的转换效率上限时，薄膜技术创新仍有较大提升空间，未来太阳能光伏将走进薄膜时代。然而，我国薄膜技术水平与国外差距较大，国内薄膜太阳能产业发展仍然缓慢也引起业界担忧，薄膜太阳能的“中国式”困境亟需寻求破解之道。 薄膜太阳能的有利与不利众所周知，晶硅和薄膜是太阳能光伏电池的两大主要技术阵营。“目前光伏产业中主流的电池产品为多晶硅电池，但成本过高。”太阳能 电池领域知名专家、清华大学教授张弓表示，要想解决光伏产业中太阳能电池成本过高的问题，就要想办法提高光电转化效率和降低制造成本，那么，薄膜化则成为 太阳能电池发展的必由之路。 薄膜太阳能技术最主要的竞争优势是在成本。由于薄膜材料需要的反应温度低，可以在玻璃、不锈钢板、陶瓷板、 柔性塑料片上淀积，易于大面积连续化生产，材料、器件、商品化的组件在一个车间内同时完成，节省了许多工序。同时，太阳能电池实现薄膜化后，用硅量极少甚 至没有，能极大的节省昂贵的半导体材料，也更容易降低成本。 其次，与晶硅太阳能电池比较，薄膜太阳能电池产品更加多元化，在一些不适应 用晶硅电池的领域，薄膜电池更能发挥作用，比如在建筑屋顶、半透明外墙、遮阳系统等领域。由于柔性特点，薄膜太阳能电池甚至可以做在衣服上面、帐篷上面， 而高效率的特点，使得薄膜太阳能电池可以应用于飞机、飞艇、太阳能电池汽车等领域。 但是，薄膜电池的广泛应用也有市场障碍，当前多晶硅缺料的问题正在缓解，价格也大幅下降，这势必冲击各类薄膜电池在成本上的优势。此外，有资料显示，薄膜太阳能电池的设备投资，几乎是晶体硅电池设备投资额的10倍，筹资难度增高。 中国薄膜产业的发展历程目前，制造薄膜太阳能电池的生产技术非常多，已实现量产的技术主要有非晶硅、碲化镉(CdTe)，铜铟镓硒(CIGS)三种，另 外还有染料敏化、砷化镓、高分子聚合物材质等不同薄膜太阳能电池技术，但均未达到量产条件。其中非晶硅薄膜太阳能电池技术发展最早、所占市场份额最大，也 是目前中国厂商发展薄膜太阳能电池的主要方向。 我国从上世纪80年代中后期就已引进非晶硅电池技术，哈尔滨科罗拉太阳能电力公司成为当 时最早引进非晶硅太阳能电池生产线的发电企业;九十年代初，深圳宇康太阳能电池公司(拓日前身)引进第二条1MW非晶硅薄膜太阳电池生产线;九十年代中下 期，深圳创益、深圳日月环等多家企业纷纷复制宇康公司生产线，非晶硅电池产业进入稳步发展态势。不过这段时期的产品均为单结非晶硅薄膜电池组件，产品转换 效率只有3%-5%。 进入本世纪后我国非晶硅电池产业进入快速发展时期。自2004年天津津能开始引进2.5MW技术水平更高的微非迭 层电池(a-Si/uc-S)生产线后，常州源畅、赣能股份、河北新奥集团、烟台通用光伏、南通强生光电、保定天威集团等厂商，纷纷宣布涉足薄膜太阳能电 池产业，并在2007-2008年掀起了一波薄膜太阳能电池投资热。2009年民营清洁能源巨头汉能控股集团正式进军太阳能领域，并在四川、广东、海南、 浙江、山东、江苏等地迅速建成薄膜太阳能产业研发制造基地，截止2012年底总产能已达到3GW。 由此，中国太阳能光伏产业格局发生重大变革，薄膜太阳能电池占整个中国太阳能电池产能的比例，根据拓墣产业研究所预计，将有望超过20%。而经过多年的自主研发，我国的非晶硅电池组件的转换效率也提高至6%~10%，并得到发达国家的认可。 CIGS遭遇“中国式”困境以FirstSolar为 代表的CdTe技术线路，虽然达到多晶硅组件的转换效率，仍难以避免人们疑虑Cd污染影响其推广使用。在此情形下，兼具高转换率和低材料成本的CIGS被 视为性价比最高的薄膜太阳能电池备受推崇。全球第一个CIGS薄膜太阳能电池商业化量产实现者为日本的SolarFrontier，其2007年初始转换 率为13%，如今更是提高至15%以上。 |
