中國太陽能薄膜電池開始參與全球角逐

孫旭｜文

近年薄膜太陽能電池發展迅速，以銅銦鎵硒（CIGS）和碲化鎘（CdTe）為代表的薄膜太陽能電池的發展速度最為突出，特別是美國、日本、德國等，長期保持著技術優勢，但隨著我國國內企業的不斷發展，國產率水平的不斷提高，我國自主研發生產的薄膜太陽能電池逐漸實現趕超。

21世紀初之前，太陽能電池主要以硅系太陽能電池為主，超過89%的光伏市場由硅系列太陽能電池所占領，但自2003年以來，晶體硅太陽能電池的主要原料多晶硅價格快速上漲，因此，業內人士自然而然將目光轉向了成本較低的薄膜電池。薄膜太陽電池可以使用在價格低廉的玻璃、塑料、陶瓷、石墨，金屬片等不同材料當基板來制造，形成可產生電壓的薄膜厚度僅需數微米。隨著技術的發展轉化率也在不斷提升，薄膜電池太陽電池除了平面之外，也因為具有可柔性，可以制作成非平面構造其應用范圍大，可與建筑物結合或是變成建筑體的一部分，應用非常廣泛。

2015年全球薄膜太陽能電池的產能約為9.3GW，產量約為4.4GW。從產品類型來看，2015年碲化鎘薄膜電池的產量約為2.5GW，占比為56.8%；銅銦鎵硒薄膜電池的產量約為1.3GW，占比為29.6%，硅基薄膜電池的產量約為600MW，占比為13.6%。有機構預測，2018年全球薄膜太陽能電池產量達到7.5GW，其中，碲化鎘4.9GW，銅銦鎵硒1.8GW。中國薄膜電池起步稍晚，產量不大，2013～2017年產量分別為：260MW、300MW、458MW、562MW、680MW。

如今眾多薄膜太陽能電池中銅銦鎵硒、碲化鎘電池更受到市場的青睞，此外還有砷化鎵電池，與其他薄膜電池相比有著最高的轉化率，由于成本高使其只能在軍事，太空等不計成本的領域中被更多應用。砷化鎵電池價格昂貴，且砷是有毒元素，所以極少在地面應用，商業化生產的可能性不大。

銅銦鎵硒

銅銦鎵硒薄膜太陽電池具有生產成本低、污染小、不衰退、弱光性能好等特點，光電轉換效率居各種薄膜太陽能電池之首，接近晶體硅太陽電池，而成本則是晶體硅電池的三分之一，被國際上稱為“下一時代非常有前途的新型薄膜太陽電池”。此外，該電池具有柔和、均勻的黑色外觀，是對外觀有較高要求場所的理想選擇，如大型建筑物的玻璃幕墻等，在現代化高層建筑等領域有很大市場。同時，在瓦片、戶外遮陽傘、書包、汽車、自行車、快遞車、衛星、無人機等小型化、模塊化電池以及個人穿戴設備中嶄露頭角。

目前，全球銅銦鎵硒太陽能電池的產量為2GW左右。未來5年(2017～2021年)年均復合增長率約為16.15%，2021年全球CIGS薄膜太陽能電池產量將達到3.13GW。

全球CIGS薄膜太陽能生產企業代表為日本的Solar Frontier，擁有1.1GW產能，累計出貨量超過4GW。國內起步稍晚，代表企業是漢能和中建材旗下的凱盛。

在銅銦鎵硒技術路線方面，目前漢能的玻璃基大面積銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽能組件轉換率達到18.7%;柔性銅銦鎵硒(CIGS)冠軍組件光電轉換率達到17.88%，均為目前全球領先水平。而在砷化鎵技術上，AltaDevices砷化鎵(GaAs)高效薄膜太陽能電池技術具有高效率、低成本、發電性能優異等特點，且產品輕質柔性，可完美地應用于移動電源系統，其自主開發的快速生長技術和大面積外延剝離技術，使其具有很大的降低成本的潛力，并適合規模化生產。目前為止，漢能依然保持著GaAs單結電池轉化率28.9%、雙結電池效率31.6%和單結電池組件轉化率25.1%的世界紀錄。

漢能2009年正式進入薄膜太陽能領域，涵蓋了銅銦鎵硒(CIGS)和砷化鎵(GaAs)兩條主流技術路線。 先 后 將 Solibro、MiaSolé、GlobalSolarEnergy、AltaDevices，4家擁有領先薄膜太陽技術的海外公司都被漢能收入麾下。迅速占領了薄膜太陽能產業的制高點。通過針對這些領先技術的一系列整合，漢能迅速打開了優勢互補、積極協同、有效合作的局面，屢破紀錄，專利數節節攀升。核心裝備的設計和制造也逐步從海外轉移到國內，裝備國產化、團隊本地化取得快速進展，量產裝備整機國產化率已接近100%，目前擁有3GW產能，全球共簽訂10GW光伏電站協議。

碲化鎘

在薄膜太陽能領域中，除了銅銦鎵硒，碲化鎘電池也備受關注，經歷了10多年的發展，碲化鎘光伏電池組件證明效率較高，性能穩定，已被市場接受，目前全球已建成的10多個光伏電站，其中6個電站且包括3個最大的電站均采用碲化鎘組件，碲化鎘電池組件除了用于大型電站，已開始逐步進入民用供電，如企業、機關、學校等。

目前盈利穩居光伏行業第一的是美國第一太陽能公司創造的22.1%。產品化組件轉換效率為17.0%～18.2%。隨著技術的進步轉化率依然有提升潛能，目前第一太陽能公司全年出貨量為2.6GW～2.7GW。此外公司積極推進Series 6產接手Series 4市場需求，與4系產品相比，6系產品有著更大的面積，單位輸出功率提高的同時碲化鎘的用量在下降，實現滿產后成本可降至0.25～0.28美元/瓦。在2018年底前，公司可實現約1GW的Series 6產能。預計2018年第一太陽能公司總產能預計達到3.5GW，2019年預計達到4GW。

中國國內最大碲化鎘薄膜電池的生產企業是成都中建材，目前擁有100MW產能的生產線，現已實現實驗室轉換效率17.8%，小組件轉化效率14.5%，為國內領先水平，和國際先進企業相比還有一定差距。

2017年年底，日本CIGS電池廠商Solar Frontier宣布，日前通過濺射和硒化工藝，再次刷新了無鎘CIGS薄膜太陽能電池的轉換效率紀錄，使其實驗室轉化效率達到了22.9%。通過資產優化積極搶奪全球市場。碲化鎘電池巨頭第一太陽能也通過調整產品規格較低材料用量的方法降低產品成本。由此看來，雖然我國CIGS光伏企業已經躋身世界前列但現在還遠不到志得意滿的時候，在國際光伏行業的舞臺上，唯有不斷技術創新，才能使自己屹立于行業潮頭。