本文总览:
- 1、CIGS太阳能板 人家说它生产污染 哪里污染了
- 2、什么是 太阳能CIGS项目
- 3、太阳能光伏发电技术的发展趋势
- 4、CIGS薄膜太阳能电池会是下一代领跑者吗?
- 5、第三代太阳能电池(铜铟镓硒CIGS电池)的发展优势?国内的发展现状?
- 6、详解CIGS:薄膜光伏还能走多远
CIGS太阳能板 人家说它生产污染 哪里污染了
水俣病
CIGS薄膜太阳电池是目前世界上技术最先进、工业化生产最成熟的第二代光伏产品。CIGS薄膜是由铜、铟、镓、硒等元素组成的直接带隙化合物半导体材料,其对可见光的吸收系数为所有薄膜电池材料中最高,而原材料的消耗却远低于传统晶体硅太阳能电池。与高效率高成本的晶体硅太阳电池和低效率低成本的非晶硅太阳电池相比,CIGS太阳电池具有高效率低成本长寿命的多重优势,是最有希望降低光伏发电成本的高效薄膜太阳电池。我国铟资源丰富,是适合中国国情的可再生能源技术,具有广阔的发展前景。
CIGS太阳能薄膜电池衬底为覆有Mo层的钠钙玻璃,一般采用直流磁控溅射法沉积Mo钼作为支持层。而CIGS薄膜的生长则采用三步共蒸发。再采用水浴法沉积CdS薄膜,接着溅射双层的ZnO薄膜,再用电子束蒸发制备Ni/Al电极,最后上面再覆盖一层增透膜MgF2。
应用铜铟镓硒薄膜太阳电池具有生产成本低、污染小、不衰退、弱光性能好等特点,光电转换效率居各种薄膜太阳能电池之首,接近晶体硅太阳电池,而成本则是晶体硅电池的三分之一,被国际上称为“下一时代非常有前途的新型薄膜太阳电池”。此外,该电池具有柔和、均匀的黑色外观,是对外观有较高要求场所的理想选择,如大型建筑物的玻璃幕墙等,在现代化高层建筑等领域有很大市场。
CIGS太阳能板说它生产污染,是指其生产合成过程中产生污染,(不是说在使用过程中会污染环境)早年发生在日本赫赫有名的水污染事件“水俣病”猫骨头痛的跳河自杀。就是由于镉污染造成的,上述提到的CdS又是工艺流程中不可或缺的步骤,而CdS的化学稳定性并不是很强,如果环保措施不到位很可能造成环境污染,而且后果很严重。
什么是 太阳能CIGS项目
CIGS项目是指太阳能薄膜电池项目。CIGS薄膜太阳能电池,由Cu(铜)、In(铟)、Ga(镓)、Se(硒)四种元素构成最佳比例的黄铜矿结晶薄膜太阳能电池,是组成电池板的关键技术。
太阳能光伏发电技术的发展趋势
行业主要上市公司:隆基股份(601012);晶澳科技(002459);晶科能源(688223);通威股份(600438);天合光能(688599)等
本文核心数据:光伏发电板块上市公司研发费用;光伏发电相关论文发表数量
全文统计口径说明:1)论文发表数量统计以“solar pv”、“solar
photovoltaic”为关键词,选择“中国”、“论文”筛选。2)统计时间截至2022年8月29日。3)若有特殊统计口径会在图表下方备注。
光伏发电行业技术概况
1、技术原理及类型
(1)光伏发电行业技术原理
光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术,其发电原理如下。
(2)光伏发电种类
光伏发电一般分为两类:集中式发电和分布式发电,集中式发电主要为大型地面光伏系统;分布式发电主要应用于商业/工业、建筑屋顶。
2、技术全景图:主要为光伏电池技术路线
光伏发电行业的产业链中游为电池片、电池组件和系统集成,其中各类光伏电池技术为重点技术路线。根据半导体材料的不同,光伏电池技术主要包括晶硅电池、薄膜电池以及叠层和新结构电池(第三代电池)。
晶硅电池是研究最早、最先进入应用的第一代太阳能电池技术,按照材料的形态可分为单晶硅电池和多晶硅电池,其中单晶硅电池根据基体硅片掺杂不同又分为P型电池和N型电池。目前应用最为广泛的单晶PERC电池即为P型单晶硅电池,而TOPCon、HJT、IBC等新型太阳能电池技术主要是指N型单晶硅电池。
薄膜光伏电池分为硅基薄膜电池和化合物薄膜电池,以铜铟稼硒(CIGS)、锑化镉(CdTe)和砷化镓(GaAs)等的化合物薄膜电池为代表。
叠层、新结构电池包括有机太阳能电池、铜锌锡硫化物电池、钙钛矿太阳能电池、染料敏化太阳能电池、量子点太阳能电池等。
光伏发电行业技术发展历程:电池技术路线演变拉动
光伏发电行业技术发展主要是由光伏电池技术路线演变拉动的,从以硅系电池为代表的第一代光伏电池、到以铜铟稼硒(CIGS)、锑化镉(CdTe)和砷化镓(GaAs)等材料的薄膜电池为代表的第二代光伏电池,如今光伏电池技术已发展至第三代,第三代光伏电池技术主要包括有机太阳能电池、铜锌锡硫化物电池、钙钛矿太阳能电池、染料敏化太阳能电池、量子点太阳能电池等,具有薄膜化、转换效率高、原料丰富且无毒的优势。
光伏发电行业技术政策背景:政策加持技术水平提升
近年来,我国出台一系列光伏发电技术及研发的相关政策,通过政策指导,行业加快光伏发电技术的推广和革新,促进光伏发电产业的快速发展。
光伏发电行业技术发展现状
1、光伏发电行业技术科研投入现状
(1)国家重点研发计划项目
据已公开的国家重点研发计划项目,2018-2021年我国光伏发电技术相关国家重点研发计划项目共计15项。
注:2019年未公布光伏发电技术相关国家重点研发计划项目。
(2)A股上市企业研发费用
光伏发电行业经过多年发展,产品相对成熟,但行业整体研发投入水平较高。从A股市场来看,2017-2021年,我国光伏板块上市公司研发总费用逐年增长,2022年第一季度,光伏板块上市公司研发总费用约281.13亿元。
2、光伏发电技术科研创新成果
(1)论文发表数量
从光伏发电相关论文发表数量来看,2010年至今我国光伏发电相关论文发表数量呈现逐年递增的趋势,可见光伏发电科研热度持续走高。截至2022年8月,我国已有18289篇光伏发电相关论文发表。
注:统计时间截至2022年8月。
(2)技术创新热点
通过创新词云可以了解光伏发电行业内最热门的技术主题词,分析该技术领域内最新重点研发的主题。通过智慧芽提取该技术领域中近约5000条专利中最常见的关键词,其中,光伏组件、太阳能、光伏板、太阳能板、光伏发电、太阳能电池板、逆变器等关键词涉及的专利数量较多,说明光伏发电行业研发和创新重点集中于光伏组件和光伏板等领域。
(3)专利聚焦领域
从光伏发电专利聚焦的领域看,目前光伏发电专利聚焦领域较明显,其主要聚焦于太阳能、光伏板、太阳能电池、光伏组件等。
主要光伏电池技术对比分析
从技术水平来看,硅、砷化镓、磷化铟、碲化镉和铜铟硒多元化合物(铜铟镓硒是其典型代表)是可选光伏材料中综合性能的最佳集合。而它们各方面性能的优劣,直接导致了目前光伏电池技术百花齐放的现状。
注:平均转换效率均只记正面效率。
光伏发电行业技术发展痛点及突破
1、光伏发电行业技术发展痛点
(1)硅基光伏电池:P型电池转换效率低
由于电池片的光电转换效率直接影响整个光伏系统的效益,因此光伏电池的光电转换效率十分重要,光电转换效率的提升主要依靠技术更新换代。现阶段,晶硅光伏电池面临着转换效率较低的问题,尤其是P型电池。
据德国哈梅林太阳能研究所(ISFH),PERC电池的理论极限效率为24.5%,PERC产线的量产效率已经达到23%,逐步逼近理论极限效率。
(2)薄膜电池量产转换效率低
薄膜光伏电池具有衰减低、重量轻、材料消耗少、制备能耗低、适合与建筑结合(BIPV)等特点,但薄膜电池面临着量产转换效率低的问题,性价比较低。
2、光伏发电行业技术发展突破
(1)N型电池技术突破P型电池极限转换效率
相较于P型电池,N型电池技术少子寿命高、无光致衰减、弱光效应好且温度系数小,转换效率更高。面临P型电池逐步逼近理论效率极限,N型电池技术能够突破P型电池的理论效率极限并达到更高转换效率。据中国光伏行业协会(CPIA),2022-2023年N型电池技术的平均转换效率就可以达到PERC电池的理论极限效率(24.5%)。
(2)钙钛矿电池可实现高转换效率
钙钛矿电池是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的第三代太阳能电池,钙钛矿材料的吸光能力强于晶硅材料,因此钙钛矿电池能够实现高转换效率。除了拥有高转换效率,钙钛矿电池还具备价格低、投资小、制备简单等优势。
光伏发电行业技术发展方向及趋势:降本增效
2022年8月,工信部五部门联合印发的《加快电力装备绿色低碳创新发展行动计划》,提出通过5-8年时间,在太阳能装备方面重点发展高效低成本光伏电池技术,包括推动TOPCon、HJT、IBC等晶体硅太阳能电池技术和钙钛矿、叠层电池组件技术产业化,开展新型高效低成本光伏电池技术研究和应用等。
可见,未来光伏发电技术将向着降本增效方向发展,一方面由于现有光伏电池逐渐逼近最高理论转换效率,因此更高转换效率的电池将成为光伏电池技术发展方向;另一方面,光伏组件转换效率的提升以及制造成本的降低,是降低光伏电站建设成本,并最终降低光伏发电成本的关键因素。
「前瞻碳中和战略研究院」聚焦碳中和领域的政策、技术、产品等开展研究,瞄准国际科技前沿,服务国家重大战略需求,围绕“碳中和”开展有组织、有规划科研攻关,促进碳中和技术成果转化和推广应用,为企业创新找到技术突破口,为各级政府提供碳达峰、碳中和的战略路径管理咨询和技术咨询。院长徐文强博士毕业于美国加州大学伯克利分校,二十余年来一直深耕于低碳清洁能源和绿色材料领域的基础研究、产品开发和产业化,拥有55项专利、33篇论文,并已将30多种产品推向市场,创造商业价值50+亿元,专注于氢能、太阳能、储能等清洁能源研究。
以上数据参考前瞻产业研究院《光伏发电行业技术趋势前瞻及投资价值战略咨询报告》。
行业主要上市公司:隆基股份(601012);晶澳科技(002459);晶科能源(688223);通威股份(600438);天合光能(688599)等
本文核心数据:光伏发电板块上市公司研发费用;光伏发电相关论文发表数量
全文统计口径说明:1)论文发表数量统计以“solar pv”、“solar
photovoltaic”为关键词,选择“中国”、“论文”筛选。2)统计时间截至2022年8月29日。3)若有特殊统计口径会在图表下方备注。
光伏发电行业技术概况
1、技术原理及类型
(1)光伏发电行业技术原理
光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术,其发电原理如下。
(2)光伏发电种类
光伏发电一般分为两类:集中式发电和分布式发电,集中式发电主要为大型地面光伏系统;分布式发电主要应用于商业/工业、建筑屋顶。
2、技术全景图:主要为光伏电池技术路线
光伏发电行业的产业链中游为电池片、电池组件和系统集成,其中各类光伏电池技术为重点技术路线。根据半导体材料的不同,光伏电池技术主要包括晶硅电池、薄膜电池以及叠层和新结构电池(第三代电池)。
晶硅电池是研究最早、最先进入应用的第一代太阳能电池技术,按照材料的形态可分为单晶硅电池和多晶硅电池,其中单晶硅电池根据基体硅片掺杂不同又分为P型电池和N型电池。目前应用最为广泛的单晶PERC电池即为P型单晶硅电池,而TOPCon、HJT、IBC等新型太阳能电池技术主要是指N型单晶硅电池。
薄膜光伏电池分为硅基薄膜电池和化合物薄膜电池,以铜铟稼硒(CIGS)、锑化镉(CdTe)和砷化镓(GaAs)等的化合物薄膜电池为代表。
叠层、新结构电池包括有机太阳能电池、铜锌锡硫化物电池、钙钛矿太阳能电池、染料敏化太阳能电池、量子点太阳能电池等。
光伏发电行业技术发展历程:电池技术路线演变拉动
光伏发电行业技术发展主要是由光伏电池技术路线演变拉动的,从以硅系电池为代表的第一代光伏电池、到以铜铟稼硒(CIGS)、锑化镉(CdTe)和砷化镓(GaAs)等材料的薄膜电池为代表的第二代光伏电池,如今光伏电池技术已发展至第三代,第三代光伏电池技术主要包括有机太阳能电池、铜锌锡硫化物电池、钙钛矿太阳能电池、染料敏化太阳能电池、量子点太阳能电池等,具有薄膜化、转换效率高、原料丰富且无毒的优势。
光伏发电行业技术政策背景:政策加持技术水平提升
近年来,我国出台一系列光伏发电技术及研发的相关政策,通过政策指导,行业加快光伏发电技术的推广和革新,促进光伏发电产业的快速发展。
光伏发电行业技术发展现状
1、光伏发电行业技术科研投入现状
(1)国家重点研发计划项目
据已公开的国家重点研发计划项目,2018-2021年我国光伏发电技术相关国家重点研发计划项目共计15项。
注:2019年未公布光伏发电技术相关国家重点研发计划项目。
(2)A股上市企业研发费用
光伏发电行业经过多年发展,产品相对成熟,但行业整体研发投入水平较高。从A股市场来看,2017-2021年,我国光伏板块上市公司研发总费用逐年增长,2022年第一季度,光伏板块上市公司研发总费用约281.13亿元。
2、光伏发电技术科研创新成果
(1)论文发表数量
从光伏发电相关论文发表数量来看,2010年至今我国光伏发电相关论文发表数量呈现逐年递增的趋势,可见光伏发电科研热度持续走高。截至2022年8月,我国已有18289篇光伏发电相关论文发表。
注:统计时间截至2022年8月。
(2)技术创新热点
通过创新词云可以了解光伏发电行业内最热门的技术主题词,分析该技术领域内最新重点研发的主题。通过智慧芽提取该技术领域中近约5000条专利中最常见的关键词,其中,光伏组件、太阳能、光伏板、太阳能板、光伏发电、太阳能电池板、逆变器等关键词涉及的专利数量较多,说明光伏发电行业研发和创新重点集中于光伏组件和光伏板等领域。
(3)专利聚焦领域
从光伏发电专利聚焦的领域看,目前光伏发电专利聚焦领域较明显,其主要聚焦于太阳能、光伏板、太阳能电池、光伏组件等。
主要光伏电池技术对比分析
从技术水平来看,硅、砷化镓、磷化铟、碲化镉和铜铟硒多元化合物(铜铟镓硒是其典型代表)是可选光伏材料中综合性能的最佳集合。而它们各方面性能的优劣,直接导致了目前光伏电池技术百花齐放的现状。
注:平均转换效率均只记正面效率。
光伏发电行业技术发展痛点及突破
1、光伏发电行业技术发展痛点
(1)硅基光伏电池:P型电池转换效率低
由于电池片的光电转换效率直接影响整个光伏系统的效益,因此光伏电池的光电转换效率十分重要,光电转换效率的提升主要依靠技术更新换代。现阶段,晶硅光伏电池面临着转换效率较低的问题,尤其是P型电池。
据德国哈梅林太阳能研究所(ISFH),PERC电池的理论极限效率为24.5%,PERC产线的量产效率已经达到23%,逐步逼近理论极限效率。
(2)薄膜电池量产转换效率低
薄膜光伏电池具有衰减低、重量轻、材料消耗少、制备能耗低、适合与建筑结合(BIPV)等特点,但薄膜电池面临着量产转换效率低的问题,性价比较低。
2、光伏发电行业技术发展突破
(1)N型电池技术突破P型电池极限转换效率
相较于P型电池,N型电池技术少子寿命高、无光致衰减、弱光效应好且温度系数小,转换效率更高。面临P型电池逐步逼近理论效率极限,N型电池技术能够突破P型电池的理论效率极限并达到更高转换效率。据中国光伏行业协会(CPIA),2022-2023年N型电池技术的平均转换效率就可以达到PERC电池的理论极限效率(24.5%)。
(2)钙钛矿电池可实现高转换效率
钙钛矿电池是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的第三代太阳能电池,钙钛矿材料的吸光能力强于晶硅材料,因此钙钛矿电池能够实现高转换效率。除了拥有高转换效率,钙钛矿电池还具备价格低、投资小、制备简单等优势。
光伏发电行业技术发展方向及趋势:降本增效
2022年8月,工信部五部门联合印发的《加快电力装备绿色低碳创新发展行动计划》,提出通过5-8年时间,在太阳能装备方面重点发展高效低成本光伏电池技术,包括推动TOPCon、HJT、IBC等晶体硅太阳能电池技术和钙钛矿、叠层电池组件技术产业化,开展新型高效低成本光伏电池技术研究和应用等。
可见,未来光伏发电技术将向着降本增效方向发展,一方面由于现有光伏电池逐渐逼近最高理论转换效率,因此更高转换效率的电池将成为光伏电池技术发展方向;另一方面,光伏组件转换效率的提升以及制造成本的降低,是降低光伏电站建设成本,并最终降低光伏发电成本的关键因素。
「前瞻碳中和战略研究院」聚焦碳中和领域的政策、技术、产品等开展研究,瞄准国际科技前沿,服务国家重大战略需求,围绕“碳中和”开展有组织、有规划科研攻关,促进碳中和技术成果转化和推广应用,为企业创新找到技术突破口,为各级政府提供碳达峰、碳中和的战略路径管理咨询和技术咨询。院长徐文强博士毕业于美国加州大学伯克利分校,二十余年来一直深耕于低碳清洁能源和绿色材料领域的基础研究、产品开发和产业化,拥有55项专利、33篇论文,并已将30多种产品推向市场,创造商业价值50+亿元,专注于氢能、太阳能、储能等清洁能源研究。
以上数据参考前瞻产业研究院《光伏发电行业技术趋势前瞻及投资价值战略咨询报告》
CIGS薄膜太阳能电池会是下一代领跑者吗?
据汉能董事局主席李河君说,在此次收购完成后,汉能薄膜太阳能电池的产能将超过3GW,一举超越美国第一太阳能(First Solar),成为全球最大的薄膜组件企业。在感叹我国光伏企业海外并购步伐之大的同时,我们心中也不免会产生疑问:暂不谈该项技术在国内的本土化进程,只从技术路线而言,CIGS电池能否超越晶硅电池与硅基薄膜技术,成为光伏领域下一代的领跑者还有待验证。 何为CIGS CIGS电池是由铜(Copper),铟(Indium),镓(Gallium),硒(Selenium)等几种元素的化合物作为原料生产的薄膜化合物太阳能电池。其制作工艺有共蒸发法和溅射后硒化法等。 CIGS电池由最初的CIS电池发展而来,薄膜材料CIS是在1953年由Hahn首次合成;1974年贝尔实验室的Wagner等人制备出了第一块CIS太阳能电池;上世纪80年代,波音公司和ARCO Solar(即Siemens Solar)公司分别用共蒸发和溅射硒化法进行了进一步研究;之后,又将CIS的材料中掺入镓(Ga)和硫(S)元素使之与太阳光谱更匹配,美国再生能源实验室(NREL)发明了拥有更高的光电转换效率的CIGS电池,这就是现代CIGS太阳能电池的雏形。之后又经过不断的技术改良与创新,CIGS的转化效率不断提高,目前量产的CIGS的组件转化效率可以达到10%到13%左右,高于一般的硅基薄膜组件。 相较于传统的晶硅组件以及硅基薄膜组件,CIGS电池具有转换效率较高,使用寿命较长,单片组件生产成本较低,可塑性较强,安全性较高以及生产过程中不需要提炼高纯度原料等特点。 首先,其转换效率较高。CIGS电池是在薄膜太阳能电池中具备最高转化效率的电池之一,德国太阳能和氢能研究中心(ZSW)采用共蒸发法曾在0.5平方厘米的CIGS电池上达到了20.3%的高转化效率,使CIGS薄膜的效率与仍然主导市场的多晶硅太阳能电池之间的差距缩小到了0.1%。就连一般的量产CIGS组件,其转化效率也可以达到10%到12%左右,高于一般的硅基薄膜组件的5%~10%。 其次,其使用寿命较长,稳定性高。一般的硅基薄膜电池组件,在使用后的短时间内,其转化效率就会有较大幅度的跌幅。而CIGS电池则可以有更高更稳定的使用寿命。 第三,其低成本预期可加速实现。由于CIGS电池的转化效率较高,每提高1%的转化效率,其成本预期便会降低10%左右。而且,CIGS电池的薄膜厚度仅是硅基薄膜组件的百分之一左右,即2μm至3μm,相同面积使用的材料则更少。另外,其基板材料也是较为廉价的碱石灰玻璃。再者,对原料纯度要求并非十分苛刻。这一系列原因,都预示着单片CIGS电池较低的生产成本。 另外,能源回收周期短。根据迈哲华咨询(中国)公司的相关数据分析,相对于其他组件,CIGS电池的EPT(Energy Payback Time)更短。所谓EPT,即能量回收周期,指的是在生产太阳能电池的过程中使用的能量,与制作完成的太阳能电池发电产生的能量等同时所需要的时间。EPT=生产太阳能电池的过程中使用的能量÷制作完成的太阳能电池一年发电产生的能量。由表1可见,在能源回收利用的效率上,CIGS电池有着更大的优势。 但是,尽管CIGS电池相对于硅基薄膜组件有着诸多优点,但是其本身的局限性也是不容忽视的。例如,薄膜组件生产过程中共同的软肋:前期投资成本高,设备要求高,生产过程复杂;以及目前CIGS电池关键原料的供应并不十分充足,远不如晶硅组件原料般普及;而且,关于其生产过程中可能产生有害物质的争议也从来没有停息过。这些,都是目前制约CIGS电池发展的主要因素。 CIGS技术前景如何? 目前全球CIGS电池的市场情况如何呢?2012年,受全球太阳能发电市场不景气的影响,CIGS组件的产能也受到了不小的冲击,尽管目前2012年具体的数据还尚未统计出来,但是从2011年全球前7位的组件厂商的现状,便可以了解一二。(见表2) 由表2可知,目前全球CIGS电池的产能虽然较小,但是整体市场状况和晶硅组件一样不容乐观,尽管这其中有受全球光伏市场疲软的影响因素,但是CIGS电池组件生产本身的高投资成本,与小众化的市场等,也是导致其在全球市场中表现不佳的症结所在。 那究竟为什么在全球CIGS电池市场当下并不景气的情况下,汉能依旧出巨资收购MiaSolé等CIGS电池企业呢?笔者认为,首先是因为MiaSolé光伏组件具有较高的转化效率技术,据汉能董事局主席李河君说,该技术的量产转化效率达15.5%,并且该技术预期两年内也能有较大的提升空间,汉能收购MiaSolé预示着对其技术能力的肯定与高预期;其次,由于美国市场对我国组件企业的双反等成为了我国组件厂商进入美国市场的最大阻碍之一,汉能此番收购美国本土公司,可以较好地越过贸易壁垒,为今后在美国市场的发展打下基础;再者,由于现在CIGS电池整体行业的不景气,对其厂商的收购价格也较为低廉,所以汉能选在现在完成对MiaSolé的收购,也是较为合适的时机。 除汉能外,国际上如三井物产等诸多大型跨国公司,早已在2011年光伏产业进入寒冬之前,便将下一代的光伏技术如CdTe(碲化镉)电池以及CIGS电池等化合物薄膜电池作为晶硅组件的下一代潜在替代品,进行了产业战略布局。目前相较于这些传统的跨国公司,我国企业在CIGS电池行业上的产业步伐其实也毫不落后。 那么,CIGS电池未来的市场前景又将如何呢?根据迈哲华咨询(中国)公司的分析预测,到2016年,全球CIGS电池的产能,将达到4GW,市场规模也将达到200亿元人民币左右,成为超越硅基薄膜组件、持平CdTe薄膜电池组件的全球最大规模薄膜组件产业之一。但是短期之内,CIGS电池组件想要成为替代晶硅组件的国际主流太阳能电池组件,形成庞大的产业链与供需关系,就目前看来可能性还是很小。 那么,中国CIGS电池产业在今后将如何发展,才能在全球的CIGS电池市场中占据有利地形呢?笔者认为,中国CIGS电池产业要获得快速可持续的发展,有赖于几方面内外部条件:首先,企业自身的运作,应避免重蹈晶硅组件过于注重产能的覆辙,重技术而轻产能——努力降低企业前期的设备投入成本,将整体交钥匙产线拆分拆细,拥有自己的高效率产线,以降低对海外设备的依存度,使前期设备技术投入成本成为阻碍CIGS电池产业的非主要因素,并且不断积极开发新技术,致力于发展提高转化效率,降低组件材料成本等核心竞争优势;其次,我国CIGS电池企业对外应不断积极拓宽国内以及海外市场,以形成一批和目前国内晶硅组件同样具备国际化品牌竞争优势的龙头企业;再次,国家对CIGS电池国内市场的扶植也是不可或缺的,我国可以将对CIGS电池产业的促进,作为一项长期稳定的战略规划来部署,视市场发展状况逐渐完善强化CIGS电池的产业链,以期在下一代的光伏市场竞争中,使我国企业占据有利地势。以同为化合物薄膜电池的CdTe电池为例,笔者曾在2011年拜访过一家国内较早涉及CdTe电池行业的企业之一,上方能源。该公司表示,为了扶植新兴太阳能电池发展,绍兴市政府与其共同出资15亿元人民币,在绍兴投资了产能达500MW的CdTe电池生产线。笔者认为,绍兴市政府对CdTe电池产业的扶植,对同样是新兴技术的CIGS电池在国内市场的发展十分具有可供参考的借鉴意义。 尽管到目前为止,CIGS电池在不远的将来能否成为晶硅组件的革命性替代产品还是未知数,但是对技术创新的鼓励与支持,是社会与科技进步与发展的原动力,是各国都应当认真对待的重要课题之一。 就在汉能对美国CIGS薄膜组件企业MiaSolé完成并购的当天,日本CIGS电池厂商Solar Frontier宣布,日前通过溅射和硒化工艺,刷新了无镉CIGS薄膜太阳能电池的转换效率纪录,使其实验室转化效率达到了19.7%。由此看来,我国CIGS光伏企业现在还远不到志得意满的时候,在国际光伏行业的舞台上,唯有不断技术创新,才能使自己屹立于行业潮头。 (作者系迈哲华咨询公司太阳能高级分析师) 各种电池的EPT比较图(表1) 生产规模 多晶硅 硅基薄膜 CIGS 100MW 1.5年 1.1年 0.9年 2011年全球前7位的组件厂商现状(表2) 公司2011年产能 现状 Solar Frontier(日) 577MW Solibro(德) 95MW 被汉能收购 Miasolé(美) 60MW 被汉能收购 Solyndra(美) 40MW 破产 Avancis(德) 25MW Global Solar(美) 19MW 目前只销售消费类太阳能产品 Soltecture(德) 14MW 破产 免责声明:本网站所载文章、数据等内容仅代表作者本人观点,与Solarzoom光伏太阳能网无关。Solarzoom光伏太阳能网对文中观点、陈述判断持中立态度。
第三代太阳能电池(铜铟镓硒CIGS电池)的发展优势?国内的发展现状?
学术界和产业界普遍认为太阳能电池的发展已经进入了第三代。第一代为单晶硅太阳能电池,第二代为多晶硅、非晶硅等太阳能电池,第三代太阳能电池就是铜铟镓硒CIGS(CIS中掺入Ga)等化合物薄膜太阳能电池及薄膜Si系太阳能电池。
CIGS电池具有性能稳定、抗辐射能力强,光电转换效率目前是各种薄膜太阳电池之首,接近于目前市场主流产品晶体硅太阳电池转换效率,成本却是其1/3。正是因为其性能优异被国际上称为下一代的廉价太阳电池,无论是在地面阳光发电还是在空间微小卫星动力电源的应用上具有广阔的市场前景。
CIGS电池具有与多晶硅太阳能电池接近的效率,具有低成本和高稳定性的优势,并且产业化瓶颈已经突破,在晶体硅太阳能电池原材料短缺的不断加剧和价格的不断上涨背景下,很多公司投入巨资,CIGS产业呈现出蓬勃发展的态势。目前全球有30多家公司置身于CIGS产业,但真正进入市场开发的公司只有德国的Wuerth(伍尔特)、Surlfulcell,美国的Global Solar Energy,日本的Honda(本田)、Showa Solar Shell。2006年、2007年世界CIGS电池组件产能分别为17.5MW、60.5MW,在世界光伏市场上占据的份额很小。
中国的CIGS产业远远落后于欧美和日本等国家和地区,南开大学以国家“十五”“863”计划为依托,建设0.3MW中试线,现已制备出30cm×30cm效率为7%的集成组件样品。2008年2月,山东孚日光伏科技有限公司宣布与德国的Johanna合作,独家引进了中国首条CIGSSe(铜铟镓硫硒化合物)商业化生产线。
当前全球大环境景气不佳,传统硅晶太阳能电池厂正面临售价跌破成本压力,但薄膜太阳能电池具成本优势,逐步崭露头角。全球经济衰退意味着投资风险的加大,而中外风投却在这时不惧风险,集体逆市投资太阳能薄膜电池。薄膜电池已成为国内光伏领域新的投资热点。其中CIGS转换效率足以媲美传统太阳能电池,加上稳定性和转换效率都已相当优异,被视为是相当具有潜力的薄膜太阳能电池种类。未来几年,CIGS(铜铟镓硒)薄膜太阳能电池的销售将会加速增长,到2015年,CIGS将占薄膜太阳能电池市场的43.3%。
中投顾问 中国铜铟镓硒薄膜太阳能电池市场投资分析及前景预测报告
详解CIGS:薄膜光伏还能走多远
薄膜发电,转化效率在13%左右,而晶硅发电效率在17%左右。薄膜发电可能是趋势,但是从目前来讲,发电效率实在是低,而且寿命也短。