原標(biāo)題 CIGS薄膜電池會是下一代領(lǐng)跑者嗎 來源 中國能源報(bào) 作者 孫拓

　　近期，漢能控股對美國CIGS薄膜組件企業(yè)MiaSolé完成并購。據(jù)漢能董事局主席李河君說，在此次收購?fù)瓿珊�，漢能薄膜太陽能電池的產(chǎn)能將超過3GW，一舉超越美國第一太陽能(First Solar)，成為全球最大的薄膜組件企業(yè)。在感嘆我國光伏企業(yè)海外并購步伐之大的同時(shí)，我們心中也不免會產(chǎn)生疑問：暫不談該項(xiàng)技術(shù)在國內(nèi)的本土化進(jìn)程，只從技術(shù)路線而言，CIGS電池能否超越晶硅電池與硅基薄膜技術(shù)，成為光伏領(lǐng)域下一代的領(lǐng)跑者還有待驗(yàn)證。

　　何為CIGS

　　CIGS電池是由銅(Copper)，銦(Indium)，鎵(Gallium)，硒(Selenium)等幾種元素的化合物作為原料生產(chǎn)的薄膜化合物太陽能電池。其制作工藝有共蒸發(fā)法和濺射后硒化法等。

　　CIGS電池由最初的CIS電池發(fā)展而來，薄膜材料CIS是在1953年由Hahn首次合成;1974年貝爾實(shí)驗(yàn)室的Wagner等人制備出了第一塊CIS太陽能電池;上世紀(jì)80年代，波音公司和ARCO Solar(即Siemens Solar)公司分別用共蒸發(fā)和濺射硒化法進(jìn)行了進(jìn)一步研究;之后，又將CIS的材料中摻入鎵(Ga)和硫(S)元素使之與太陽光譜更匹配，美國再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)發(fā)明了擁有更高的光電轉(zhuǎn)換效率的CIGS電池，這就是現(xiàn)代CIGS太陽能電池的雛形。之后又經(jīng)過不斷的技術(shù)改良與創(chuàng)新，CIGS的轉(zhuǎn)化效率不斷提高，目前量產(chǎn)的CIGS的組件轉(zhuǎn)化效率可以達(dá)到10%到13%左右，高于一般的硅基薄膜組件。

　　相較于傳統(tǒng)的晶硅組件以及硅基薄膜組件，CIGS電池具有轉(zhuǎn)換效率較高，使用壽命較長，單片組件生產(chǎn)成本較低，可塑性較強(qiáng)，安全性較高以及生產(chǎn)過程中不需要提煉高純度原料等特點(diǎn)。

　　首先，其轉(zhuǎn)換效率較高。CIGS電池是在薄膜太陽能電池中具備最高轉(zhuǎn)化效率的電池之一，德國太陽能和氫能研究中心(ZSW)采用共蒸發(fā)法曾在0.5平方厘米的CIGS電池上達(dá)到了20.3%的高轉(zhuǎn)化效率，使CIGS薄膜的效率與仍然主導(dǎo)市場的多晶硅太陽能電池之間的差距縮小到了0.1%。就連一般的量產(chǎn)CIGS組件，其轉(zhuǎn)化效率也可以達(dá)到10%到12%左右，高于一般的硅基薄膜組件的5%~10%。

　　其次，其使用壽命較長，穩(wěn)定性高。一般的硅基薄膜電池組件，在使用后的短時(shí)間內(nèi)，其轉(zhuǎn)化效率就會有較大幅度的跌幅。而CIGS電池則可以有更高更穩(wěn)定的使用壽命。

　　第三，其低成本預(yù)期可加速實(shí)現(xiàn)。由于CIGS電池的轉(zhuǎn)化效率較高，每提高1%的轉(zhuǎn)化效率，其成本預(yù)期便會降低10%左右。而且，CIGS電池的薄膜厚度僅是硅基薄膜組件的百分之一左右，即2μm至3μm，相同面積使用的材料則更少。另外，其基板材料也是較為廉價(jià)的堿石灰玻璃。再者，對原料純度要求并非十分苛刻。這一系列原因，都預(yù)示著單片CIGS電池較低的生產(chǎn)成本。

　　另外，能源回收周期短。根據(jù)邁哲華咨詢(中國)公司的相關(guān)數(shù)據(jù)分析，相對于其他組件，CIGS電池的EPT(Energy Payback Time)更短。所謂EPT，即能量回收周期，指的是在生產(chǎn)太陽能電池的過程中使用的能量，與制作完成的太陽能電池發(fā)電產(chǎn)生的能量等同時(shí)所需要的時(shí)間。EPT=生產(chǎn)太陽能電池的過程中使用的能量÷制作完成的太陽能電池一年發(fā)電產(chǎn)生的能量。由表1可見，在能源回收利用的效率上，CIGS電池有著更大的優(yōu)勢。

　　但是，盡管CIGS電池相對于硅基薄膜組件有著諸多優(yōu)點(diǎn)，但是其本身的局限性也是不容忽視的。例如，薄膜組件生產(chǎn)過程中共同的軟肋：前期投資成本高，設(shè)備要求高，生產(chǎn)過程復(fù)雜;以及目前CIGS電池關(guān)鍵原料的供應(yīng)并不十分充足，遠(yuǎn)不如晶硅組件原料般普及;而且，關(guān)于其生產(chǎn)過程中可能產(chǎn)生有害物質(zhì)的爭議也從來沒有停息過。這些，都是目前制約CIGS電池發(fā)展的主要因素。

　　CIGS技術(shù)前景如何?

　　目前全球CIGS電池的市場情況如何呢?2012年，受全球太陽能發(fā)電市場不景氣的影響，CIGS組件的產(chǎn)能也受到了不小的沖擊，盡管目前2012年具體的數(shù)據(jù)還尚未統(tǒng)計(jì)出來，但是從2011年全球前7位的組件廠商的現(xiàn)狀，便可以了解一二。(見表2)

　　由表2可知，目前全球CIGS電池的產(chǎn)能雖然較小，但是整體市場狀況和晶硅組件一樣不容樂觀，盡管這其中有受全球光伏市場疲軟的影響因素，但是CIGS電池組件生產(chǎn)本身的高投資成本，與小眾化的市場等，也是導(dǎo)致其在全球市場中表現(xiàn)不佳的癥結(jié)所在。

　　那究竟為什么在全球CIGS電池市場當(dāng)下并不景氣的情況下，漢能依舊出巨資收購MiaSolé等CIGS電池企業(yè)呢?筆者認(rèn)為，首先是因?yàn)镸iaSolé光伏組件具有較高的轉(zhuǎn)化效率技術(shù)，據(jù)漢能董事局主席李河君說，該技術(shù)的量產(chǎn)轉(zhuǎn)化效率達(dá)15.5%，并且該技術(shù)預(yù)期兩年內(nèi)也能有較大的提升空間，漢能收購MiaSolé預(yù)示著對其技術(shù)能力的肯定與高預(yù)期;其次，由于美國市場對我國組件企業(yè)的雙反等成為了我國組件廠商進(jìn)入美國市場的最大阻礙之一，漢能此番收購美國本土公司，可以較好地越過貿(mào)易壁壘，為今后在美國市場的發(fā)展打下基礎(chǔ);再者，由于現(xiàn)在CIGS電池整體行業(yè)的不景氣，對其廠商的收購價(jià)格也較為低廉，所以漢能選在現(xiàn)在完成對MiaSolé的收購，也是較為合適的時(shí)機(jī)。

　　除漢能外，國際上如三井物產(chǎn)等諸多大型跨國公司，早已在2011年光伏產(chǎn)業(yè)進(jìn)入寒冬之前，便將下一代的光伏技術(shù)如CdTe(碲化鎘)電池以及CIGS電池等化合物薄膜電池作為晶硅組件的下一代潛在替代品，進(jìn)行了產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略布局。目前相較于這些傳統(tǒng)的跨國公司，我國企業(yè)在CIGS電池行業(yè)上的產(chǎn)業(yè)步伐其實(shí)也毫不落后。

　　那么，CIGS電池未來的市場前景又將如何呢?根據(jù)邁哲華咨詢(中國)公司的分析預(yù)測，到2016年，全球CIGS電池的產(chǎn)能，將達(dá)到4GW，市場規(guī)模也將達(dá)到200億元人民幣左右，成為超越硅基薄膜組件、持平CdTe薄膜電池組件的全球最大規(guī)模薄膜組件產(chǎn)業(yè)之一。但是短期之內(nèi)，CIGS電池組件想要成為替代晶硅組件的國際主流太陽能電池組件，形成龐大的產(chǎn)業(yè)鏈與供需關(guān)系，就目前看來可能性還是很小。

　　那么，中國CIGS電池產(chǎn)業(yè)在今后將如何發(fā)展，才能在全球的CIGS電池市場中占據(jù)有利地形呢?筆者認(rèn)為，中國CIGS電池產(chǎn)業(yè)要獲得快速可持續(xù)的發(fā)展，有賴于幾方面內(nèi)外部條件：首先，企業(yè)自身的運(yùn)作，應(yīng)避免重蹈晶硅組件過于注重產(chǎn)能的覆轍，重技術(shù)而輕產(chǎn)能——努力降低企業(yè)前期的設(shè)備投入成本，將整體交鑰匙產(chǎn)線拆分拆細(xì)，擁有自己的高效率產(chǎn)線，以降低對海外設(shè)備的依存度，使前期設(shè)備技術(shù)投入成本成為阻礙CIGS電池產(chǎn)業(yè)的非主要因素，并且不斷積極開發(fā)新技術(shù)，致力于發(fā)展提高轉(zhuǎn)化效率，降低組件材料成本等核心競爭優(yōu)勢;其次，我國CIGS電池企業(yè)對外應(yīng)不斷積極拓寬國內(nèi)以及海外市場，以形成一批和目前國內(nèi)晶硅組件同樣具備國際化品牌競爭優(yōu)勢的龍頭企業(yè);再次，國家對CIGS電池國內(nèi)市場的扶植也是不可或缺的，我國可以將對CIGS電池產(chǎn)業(yè)的促進(jìn)，作為一項(xiàng)長期穩(wěn)定的戰(zhàn)略規(guī)劃來部署，視市場發(fā)展?fàn)顩r逐漸完善強(qiáng)化CIGS電池的產(chǎn)業(yè)鏈，以期在下一代的光伏市場競爭中，使我國企業(yè)占據(jù)有利地勢。以同為化合物薄膜電池的CdTe電池為例，筆者曾在2011年拜訪過一家國內(nèi)較早涉及CdTe電池行業(yè)的企業(yè)之一，上方能源。該公司表示，為了扶植新興太陽能電池發(fā)展，紹興市政府與其共同出資15億元人民幣，在紹興投資了產(chǎn)能達(dá)500MW的CdTe電池生產(chǎn)線。筆者認(rèn)為，紹興市政府對CdTe電池產(chǎn)業(yè)的扶植，對同樣是新興技術(shù)的CIGS電池在國內(nèi)市場的發(fā)展十分具有可供參考的借鑒意義。

　　盡管到目前為止，CIGS電池在不遠(yuǎn)的將來能否成為晶硅組件的革命性替代產(chǎn)品還是未知數(shù)，但是對技術(shù)創(chuàng)新的鼓勵(lì)與支持，是社會與科技進(jìn)步與發(fā)展的原動(dòng)力，是各國都應(yīng)當(dāng)認(rèn)真對待的重要課題之一。

　　就在漢能對美國CIGS薄膜組件企業(yè)MiaSolé完成并購的當(dāng)天，日本CIGS電池廠商Solar Frontier宣布，日前通過濺射和硒化工藝，刷新了無鎘CIGS薄膜太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率紀(jì)錄，使其實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)化效率達(dá)到了19.7%。由此看來，我國CIGS光伏企業(yè)現(xiàn)在還遠(yuǎn)不到志得意滿的時(shí)候，在國際光伏行業(yè)的舞臺上，唯有不斷技術(shù)創(chuàng)新，才能使自己屹立于行業(yè)潮頭。

　　(作者系邁哲華咨詢公司太陽能高級分析師)