二

為什么說(shuō)碲化鎘適合大規(guī)模應(yīng)用

如果要支撐我國(guó)如此大的用電發(fā)展需求，光伏必須要便宜。技術(shù)路線要做到三個(gè)基礎(chǔ)要求——成本足夠低、轉(zhuǎn)換效率足夠高、壽命足夠長(zhǎng)。

晶體硅技術(shù)已經(jīng)可以做得到這三點(diǎn)，所以成為了主流的技術(shù)。碲化鎘這三方面都不是問(wèn)題，并且具備了很多優(yōu)勢(shì)。

在產(chǎn)業(yè)化方面，傳統(tǒng)碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池組件尺寸是1.2米×0.6米，從去年開(kāi)始FirstSolar發(fā)布第六代、功率達(dá)到420W的以上組件產(chǎn)品，尺寸達(dá)到1.2米×2.0米，全面積效率可以達(dá)到18%，與市面上第一梯隊(duì)晶硅組件相當(dāng)。

為什么要走大面積的路線？碲化鎘薄膜和晶硅組件不同，碲化鎘薄膜電池工藝類似半導(dǎo)體薄膜光電器件工藝的流程，和液晶面板產(chǎn)業(yè)類似。設(shè)備的折舊成本隨尺寸增加呈現(xiàn)下降的逼近曲線關(guān)系，現(xiàn)在以碲化鎘為代表的薄膜組件尺寸越來(lái)越大，目的就是為了降低設(shè)備攤銷的成本。

新一代碲化鎘組件尺寸比晶硅72片組件略大，應(yīng)用中可節(jié)省系統(tǒng)成本和安裝成本。已經(jīng)有不同廠家開(kāi)始籌劃制造更大尺寸的組件產(chǎn)品。類似液晶面板產(chǎn)業(yè)以面積增加形成的代際提升趨勢(shì)已經(jīng)開(kāi)始呈現(xiàn)。

最近“5.31新政”出臺(tái)以后，光伏組件售價(jià)持續(xù)下降，7月份已經(jīng)出現(xiàn)了1.8元/W的售價(jià)，而成本2018上半年已經(jīng)降低到了2元/W左右，成本下降相對(duì)比較緩慢。短期的價(jià)格波動(dòng)帶來(lái)的壓力雖大，要找規(guī)律還需要看比較長(zhǎng)時(shí)期的歷史數(shù)據(jù)。碲化鎘和晶體硅累計(jì)出貨量和成本下降的曲線類似摩爾定律，組件成本隨著累計(jì)出貨量的數(shù)量級(jí)呈線性下降，就是產(chǎn)業(yè)規(guī)模要以數(shù)量級(jí)的增長(zhǎng)來(lái)?yè)Q取成本下降。不過(guò)，碲化鎘的摩爾曲線始終在晶硅的下方。目前第6代大面積碲化鎘組件已經(jīng)可以達(dá)到1.3元/W的生產(chǎn)成本，仍然可以和“5.31新政”后預(yù)測(cè)的低價(jià)晶硅組件競(jìng)爭(zhēng)。

平價(jià)上網(wǎng)不只是組件和系統(tǒng)成本，最終要算全運(yùn)行周期度電成本。碲化鎘目前做到什么水平？2015年最低的上網(wǎng)報(bào)價(jià)是內(nèi)華達(dá)州的3.87美分，即0.28元人民幣/千瓦時(shí)，現(xiàn)在度電的水平在6美分到4美分每度的范圍，可以和煤電、燃?xì)獍l(fā)電競(jìng)爭(zhēng)抗衡了，到這個(gè)水平就算得上是平價(jià)上網(wǎng)了，已經(jīng)和傳統(tǒng)電力成本相當(dāng)?shù)摹＿@是在集中式地面電站的數(shù)據(jù)。

國(guó)外碲化鎘大規(guī)模的應(yīng)用已經(jīng)比較普遍，前幾年維基百科上可以搜得到，全球前十大光伏地面電站里面有五個(gè)全部采用碲化鎘組件，應(yīng)用的規(guī)模之大已經(jīng)不是小眾技術(shù)。此外，碲化鎘半透明組件也應(yīng)用到了建筑光伏一體化領(lǐng)域，可以做出藝術(shù)圖案效果，在差異化應(yīng)用的場(chǎng)景中碲化鎘薄膜技術(shù)也得到了推廣。

在發(fā)電能力方面，同樣標(biāo)準(zhǔn)功率下在不同光照的地區(qū)，碲化鎘年發(fā)電量比晶硅更有優(yōu)勢(shì)。就中國(guó)大部分區(qū)域模擬計(jì)算結(jié)果而言，碲化鎘相對(duì)同樣標(biāo)稱功率的晶硅系統(tǒng)應(yīng)該至少有3%到5%的發(fā)電量增益；在高溫高濕的熱帶氣候環(huán)境中，發(fā)電量增益甚至可以達(dá)到20%。從電站運(yùn)營(yíng)的角度這樣的增益是非常有吸引力的。

在電池結(jié)構(gòu)上，晶硅和碲化鎘沒(méi)有本質(zhì)上的區(qū)別。但晶體硅需要達(dá)到150微米，碲化鎘只需要2-3微米。在生產(chǎn)工藝上晶硅和碲化鎘卻有很大的區(qū)別：晶硅產(chǎn)業(yè)鏈至少分硅料生產(chǎn)、鑄錠、切片、電池片、組件等；碲化鎘薄膜工藝直接使用碲化鎘原材料進(jìn)入生產(chǎn)線，生產(chǎn)出來(lái)的就是組件。因此碲化鎘組件生產(chǎn)所需時(shí)間只有3.5小時(shí)，晶硅組件全產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)時(shí)間則需要約三天。