中國CIGS薄膜太陽能的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程
熟悉國內(nèi)光伏行業(yè)的人大概都知道位于云南石林國內(nèi)最大的1兆瓦級薄膜太陽能并網(wǎng)電站，2012年7月由北京桑林藍(lán)天自控技術(shù)有限公司建成投產(chǎn)。之所以說它聚焦光伏行業(yè)人士的目光，是因為這一薄膜電站采用的是CIGS技術(shù)，是中國在CIGS薄膜太陽能領(lǐng)域的首列示范工程，稱得上是CIGS薄膜電池商業(yè)化運用的重大突破。而且根據(jù)電站運營商的監(jiān)測數(shù)據(jù)來看，運行至今產(chǎn)品表現(xiàn)良好，最關(guān)鍵的參數(shù)是該產(chǎn)品雖然在成本和轉(zhuǎn)化率上不及多晶硅切片的太陽能電池，但由于弱光性強(qiáng)、吸收頻譜寬以及在高溫下較佳的功率衰減表現(xiàn)，電站發(fā)電效率反而比同等規(guī)模的晶硅電站高出10%左右。
眾所周知，晶硅路線一直以來都在全球光伏產(chǎn)業(yè)中占據(jù)主導(dǎo)地位。但在2009年之前，隨著歐美市場的持續(xù)火熱，全球多晶硅價格也一路飆升至歷史峰值，晶硅電池成本的不斷提升，也使得薄膜電池成本低廉的優(yōu)勢達(dá)到最大化程度，而這也催生了薄膜太陽能電池行業(yè)在這一時期的高速發(fā)展。
OFweek行業(yè)研究中心提供的資料，可以表明這一時期全球薄膜太陽能電池行業(yè)的發(fā)展盛況。2007年全球薄膜太陽能電池產(chǎn)量達(dá)到400MW，較06年的181MW大幅增長了120%，2007年薄膜太陽能電池市占率由2006年的8.2%提升至2007年的12%，而2008年已達(dá)到15%-20%。2008年全球薄膜太陽能電池產(chǎn)量達(dá)892MW，同比增長123%。而2009年FirstSolar一家公司的產(chǎn)量就達(dá)到1.1GW，居全球之首。
但我們知道，這一時期薄膜太陽能電池的蓬勃發(fā)展，主要是受以FirstSolar為代表的CdTe技術(shù)線路的推動，CIGS技術(shù)路線的推進(jìn)速度顯然要緩慢很多。以MiaSolé（近期被中國漢能控股收購）、SolarFrontier、WurthSolar（2012年被德國Manz收購）、Nanosolar等為代表的海外企業(yè)雖然在轉(zhuǎn)換效率方面逐年提升，但這并不足以在市場層面取得占有率的大幅度突破。
相比起來，中國國內(nèi)CIGS產(chǎn)業(yè)起步更晚，受生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)瓶頸的制約，產(chǎn)業(yè)發(fā)展一直緩慢。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2001年以前國內(nèi)從事CIGS薄膜太陽能電池研究的單位極少，稍有影響的是天津南開大學(xué)光電子所和清華大學(xué)機(jī)械工程系功能薄膜研究室，之后北京大學(xué)重離子實驗室、清華大學(xué)材料科學(xué)與工程系、中國科技大學(xué)、內(nèi)蒙古大學(xué)、云南師范大學(xué)、地質(zhì)大學(xué)等也開始開展CIS系太陽能電池的研究。由于當(dāng)時國家投入經(jīng)費少，電池技術(shù)難度大，只有南開大學(xué)在天津市自然科學(xué)基金與國家科技攻關(guān)少量計費資助下維持了下來，在“十五”期間銅銦硒太陽電池被列入國家863重點課題，使這種電池在中國有了長足發(fā)展。
近年來，中國國內(nèi)不少廠商在這一領(lǐng)域投入不斷加大，也陸續(xù)涌現(xiàn)了山東孚日光伏、漢能控股集團(tuán)、天津泰陽光電、蘇州高賽太陽能等一批企業(yè)。產(chǎn)業(yè)應(yīng)用方面，也出現(xiàn)了文頭所講的云南石林1兆瓦級薄膜太陽能電站項目，不過這足以令中國太陽能光伏行業(yè)信心振奮的項目，卻因為核心技術(shù)來自德國，而令國內(nèi)頻頻在這一領(lǐng)域“放衛(wèi)星”，但遲遲不見實質(zhì)性進(jìn)展的諸多廠商尷尬不已。
那么，在中國市場拔得頭籌的Manz集團(tuán)的CIGS技術(shù)究竟有何獨到之處呢？筆者深入考究之后梳理出如下思路。Manz集團(tuán)雖然成立于1987年，但就該集團(tuán)的CIGS技術(shù)而言，最早可以追溯到1975年。彼時斯圖加特大學(xué)電子物理研究機(jī)構(gòu)即以開啟CIGS技術(shù)實驗室研究，至今已經(jīng)累積了相當(dāng)豐富的知識。與沒有任何技術(shù)底蘊(yùn)，半路出家的中國企業(yè)而言，數(shù)十年的沉淀，使得Manz集團(tuán)在CIGS領(lǐng)域里保有歷史且具深厚扎實的技術(shù)基礎(chǔ)。
時至今日，Manz集團(tuán)已經(jīng)成為全球唯一具有CIGS組件量產(chǎn)經(jīng)驗的設(shè)備供貨商。Manz的CIGS交鑰匙生產(chǎn)線采用線性共蒸鍍源，為世界獨有的高端工藝，在一定規(guī)模的產(chǎn)能之下，通過Manz的核心技術(shù)所生產(chǎn)的CIGS組件良品率高達(dá)94%以上，效率大幅提升超過15.3%。更關(guān)鍵的是以巨型玻璃為基礎(chǔ)并采用本地材料，可以大幅縮減材料成本及廠房建設(shè)成本。
Manz集團(tuán)保持在CIGS領(lǐng)域競爭力的動作包括：在設(shè)備上獨家開發(fā)了全世界第一條在線式的化學(xué)水浴沉積設(shè)備，目的就是要達(dá)到100%的關(guān)鍵設(shè)備自主化，并在真空設(shè)備部分，成立了ManzCoating專門負(fù)責(zé)生產(chǎn)研發(fā)濺射機(jī)臺和共蒸鍍機(jī)臺。另外，也將持續(xù)投入人力及物力，開發(fā)更優(yōu)異的光伏生產(chǎn)設(shè)備，并致力于把ZSW實驗室共蒸鍍技術(shù)放入到量產(chǎn)規(guī)模。
回過頭來我們再看中國CIGS產(chǎn)業(yè)的進(jìn)程，石林示范項目的成功運行，是否意味著中國CIGS薄膜太陽能的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程將步入快車道？答案并非那么簡單。就這一問題筆者曾經(jīng)與太陽能制造商Manz集團(tuán)方面有過溝通。在Manz集團(tuán)看來，優(yōu)勢明顯的CIGS路線并沒有迅速在市場上占據(jù)較多份額的原因，主要在于CIGS存在一定的技術(shù)難度，還有設(shè)備限制，懂晶硅的人不一定懂CIGS，這其中存在的原因有技術(shù)的門坎，還有一些是偏見。Manz集團(tuán)認(rèn)為，中國CIGS技術(shù)僅在實驗室有較好的結(jié)果，解決不了產(chǎn)業(yè)化一片空白的困境，若要建立起行業(yè)對CIGS路線的絕對信心，必須先下定決心引進(jìn)先端技術(shù)及設(shè)備，這樣一來才能加速銅銦鎵硒產(chǎn)業(yè)化，否則永遠(yuǎn)只是紙上談兵。
2009年之后的這幾年，全球光伏市場的整體走勢如過山車般?，F(xiàn)如今當(dāng)歐洲市場風(fēng)光不再，當(dāng)新興市場回歸理性，晶硅與薄膜路線的激烈競爭格局愈發(fā)凸顯。在這樣的大背景下，中國CIGS薄膜太陽能的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程依然任重而道遠(yuǎn)。
Manz集團(tuán)已經(jīng)準(zhǔn)備好為中國客戶提供更高端的工藝設(shè)備，而做為中國CIGS薄膜太陽能產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程主力軍的國內(nèi)廠商的動作呢？我們拭目以待！
來源:OFweek太陽能光伏網(wǎng)
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