細(xì)分光伏應(yīng)用市場發(fā)展硅基薄膜電池

薄膜太陽能電池近幾年呈拋物線式的發(fā)展，2008年多晶硅價(jià)格暴漲時(shí)期，投資熱潮洶涌，在2009年多晶硅價(jià)格下跌時(shí)，又一度跌至低谷，2010年隨著全球光伏市場的迅猛發(fā)展，投資熱潮又重新抬頭。

發(fā)展現(xiàn)狀

·全球硅基薄膜電池產(chǎn)量隨著光伏市場的發(fā)展水漲船高。

·我國非晶硅電池產(chǎn)業(yè)一直處于穩(wěn)步發(fā)展態(tài)勢。

全球硅基薄膜電池產(chǎn)量隨著光伏市場的發(fā)展水漲船高，但硅基薄膜在薄膜電池中的比重逐年下滑，已從2005年的74.6%下跌到2009年的32%，2009年產(chǎn)量達(dá)到560MW，同比增長了38.9%，但遠(yuǎn)低于總薄膜電池產(chǎn)量的77%增速。在2009年年中，作為全球領(lǐng)先的電池生產(chǎn)商和設(shè)備廠商的無錫尚德和美國應(yīng)用材料相繼宣布放棄薄膜電池業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)投晶硅電池，日本三洋和夏普也一度推遲了其旗下的硅基薄膜電池生產(chǎn)任務(wù)，這無疑給硅基薄膜電池的發(fā)展蒙上一層陰影。但在下半年，薄膜設(shè)備廠歐瑞康則宣布新生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)了10%的轉(zhuǎn)換效率和每瓦0.5歐元的生產(chǎn)成本，這無疑給硅基薄膜電池注入了一針強(qiáng)心劑。

1.我國硅基薄膜電池產(chǎn)能/產(chǎn)量。

產(chǎn)業(yè)化方面，我國在上世紀(jì)80年代中后期引進(jìn)單結(jié)非晶硅電池后，非晶硅電池產(chǎn)業(yè)一直處于穩(wěn)步發(fā)展態(tài)勢。進(jìn)入本世紀(jì)后顯示出快速發(fā)展態(tài)勢，近年來，多晶硅材料緊缺更加促進(jìn)了薄膜電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展。從2004年天津津能引進(jìn)了2.5MW雙結(jié)非晶硅電池后，非晶硅雙結(jié)電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展較快。截至2010年年底，我國非晶硅薄膜電池產(chǎn)能已超過1500MW，并且有多個(gè)硅基薄膜電池項(xiàng)目正在規(guī)劃建設(shè)中，預(yù)計(jì)2011年將超過2GW，中國從事薄膜電池生產(chǎn)的企業(yè)也將超過70家。我國非晶硅薄膜電池產(chǎn)量逐年遞增，正處于高速發(fā)展期，這主要是由于：一是全球光伏裝機(jī)市場的拉動(dòng)；二是產(chǎn)業(yè)技術(shù)的進(jìn)步；三是硅基薄膜電池本身所具有的低成本優(yōu)勢等，以上原因加速了薄膜電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

2.我國硅基薄膜電池發(fā)展特點(diǎn)。

電池轉(zhuǎn)換效率普遍較低。國內(nèi)的硅基薄膜電池項(xiàng)目很多采用基于美國EPV公司的低成本生產(chǎn)技術(shù)，但由于EPV公司的PECVD功率較低，一條生產(chǎn)線的產(chǎn)能不大，電池效率也不高，約在6%～7%左右。近年來國內(nèi)有些企業(yè)也采用瑞士歐瑞康等公司的全套進(jìn)口設(shè)備，如河北新奧購置美國應(yīng)用材料的設(shè)備，天威保變、浙江正泰等公司采用的則是瑞士歐瑞康公司的設(shè)備，這些生產(chǎn)線能夠生產(chǎn)非晶/微晶疊層或多結(jié)結(jié)構(gòu)的電池，電池轉(zhuǎn)換效率可在8%以上，但設(shè)備的購置成本較高，約為國產(chǎn)設(shè)備的2～3倍。

企業(yè)投資經(jīng)營遵循傳統(tǒng)的電子制造業(yè)。硅基薄膜電池?fù)碛性牧县S富、生產(chǎn)能耗低，無污染等特點(diǎn)，只需購置相關(guān)設(shè)備即可進(jìn)行來料加工，具有我國傳統(tǒng)電子制造業(yè)的特征。特別是在2008年，多晶硅價(jià)格暴漲，最高逼近500美元/公斤，使得硅基薄膜電池的低價(jià)生產(chǎn)優(yōu)勢凸顯，全國各地很多公司涉足硅基薄膜電池領(lǐng)域。但隨著多晶硅材料價(jià)格的回落，加上我國硅基薄膜電池企業(yè)并沒有擁有核心生產(chǎn)技術(shù)，對(duì)企業(yè)的運(yùn)營形成較大的壓力。

硅基薄膜電池投資持續(xù)上漲。目前，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展正處于“十二五”開局之年，也是我國調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、改變發(fā)展方式的關(guān)鍵時(shí)期，加上國家已經(jīng)將光伏產(chǎn)業(yè)列為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，各地方政府紛紛將光伏產(chǎn)業(yè)列為當(dāng)?shù)亍笆濉卑l(fā)展的重要產(chǎn)業(yè)之一，并且將發(fā)展焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)了硅基薄膜電池，規(guī)劃了很多硅基薄膜電池項(xiàng)目，同時(shí)資金雄厚的國有企業(yè)也紛紛進(jìn)入硅基薄膜電池領(lǐng)域。但由于目前硅基薄膜電池的綜合成本優(yōu)勢尚未顯現(xiàn)，很多項(xiàng)目正處于布局觀望過程中，一旦硅基薄膜電池取得較大的突破，硅基薄膜電池的投資將會(huì)迅猛發(fā)展。

市場策略

加強(qiáng)技術(shù)改進(jìn)，降低生產(chǎn)成本。

提高產(chǎn)品應(yīng)用多樣性，細(xì)分光伏應(yīng)用市場。

發(fā)展硅基薄膜電池應(yīng)做到以下幾點(diǎn):

加強(qiáng)技術(shù)改進(jìn)，降低生產(chǎn)成本。技術(shù)是企業(yè)的創(chuàng)新之本，只有通過對(duì)硅基薄膜電池生產(chǎn)技術(shù)的持續(xù)改進(jìn)才能不斷提高產(chǎn)品競爭力。一是通過非晶/微晶疊層或多結(jié)結(jié)構(gòu)，提高產(chǎn)品效率，降低光致衰減；二是提高沉積的速度和均勻性，通過大尺寸、大面積、高速率的沉積降低生產(chǎn)成本；三是開發(fā)柔性襯底的硅基薄膜電池生產(chǎn)技術(shù)，拓展硅基薄膜電池產(chǎn)品應(yīng)用的深度和廣度。技術(shù)的研發(fā)投入較高，需要國家資金的資助和引導(dǎo)。

提高產(chǎn)品應(yīng)用多樣性，細(xì)分光伏應(yīng)用市場。硅基薄膜電池的低轉(zhuǎn)換效率在短期內(nèi)很難得到改觀。因此鼓勵(lì)硅基薄膜電池廠家充分利用硅基薄膜所具有的獨(dú)特優(yōu)勢，利用硅基薄膜電池的低成本和發(fā)電量高的優(yōu)勢，一方面在我國西北日照充裕、土地荒漠、人煙稀少地區(qū)開發(fā)建設(shè)大型光伏并網(wǎng)電站；另一方面加強(qiáng)與建材的結(jié)合，在光伏建筑一體化和光伏環(huán)境一體化中發(fā)揮重要作用。

規(guī)范行業(yè)發(fā)展，避免盲目投入。硅基薄膜電池作為新興產(chǎn)業(yè)處在高速發(fā)展時(shí)期，產(chǎn)業(yè)的整合不可避免。因此政府有關(guān)部門應(yīng)通過制定薄膜電池等產(chǎn)品和光伏系統(tǒng)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，完善相關(guān)產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格產(chǎn)品質(zhì)量，以加強(qiáng)行業(yè)管理，規(guī)范行業(yè)發(fā)展。另外要加強(qiáng)投資引導(dǎo)，生產(chǎn)商獲暴利的時(shí)代已過去，在沒有掌握核心技術(shù)的情況下避免硅基薄膜項(xiàng)目的盲目投資。

存在問題

光電轉(zhuǎn)換效率低，電池穩(wěn)定性差。

初始投資成本過高，綜合成本尚未顯現(xiàn)。

光電轉(zhuǎn)換效率低，電池穩(wěn)定性差。與晶硅電池相比，硅基薄膜電池轉(zhuǎn)換效率較低。我國硅基薄膜電池生產(chǎn)效率在7%左右，而單晶和多晶硅電池產(chǎn)業(yè)化效應(yīng)已分別接近19%和17%。較低的效率使薄膜電池難以進(jìn)入對(duì)電池效率要求嚴(yán)格的市場。對(duì)于相同的發(fā)電量，硅基薄膜電池需要較大的空間，并且需要較多的支撐結(jié)構(gòu)，這樣從系統(tǒng)的角度看，硅基薄膜電池可能失去成本低的優(yōu)勢。另外，非晶硅電池存在較嚴(yán)重的衰減問題，單結(jié)非晶硅電池衰減率可達(dá)30%，即使是多結(jié)電池，其衰減效率也在10%～15%。雖然在過去的十幾年里，人們對(duì)非晶硅電池光致衰減效應(yīng)進(jìn)行了深入研究，并試圖降低光衰退的幅度，但是非晶硅電池光致衰減并沒有得到徹底的解決。

初始投資成本過高，綜合成本尚未顯現(xiàn)。

雖然非晶硅生產(chǎn)成本很低，其主要原材料如玻璃等價(jià)格低廉，其用硅量也極少，僅相當(dāng)于晶硅電池的1%。但硅基薄膜電池生產(chǎn)線的投資成本很高，即使采用國產(chǎn)設(shè)備，初始投資成本仍是晶硅電池的3倍，而采用進(jìn)口設(shè)備投資成本則更高，約為5倍以上，且國外設(shè)備廠商一般只出賣設(shè)備，不轉(zhuǎn)讓技術(shù)和工藝，這給我國薄膜電池生產(chǎn)也帶來一定的難題。高的設(shè)備投資成本必須通過高量產(chǎn)和低生產(chǎn)成本才能獲利。但薄膜電池的低成本優(yōu)勢尚未真正實(shí)現(xiàn)降低，在售價(jià)方面，晶硅電池約為13元/瓦～14元/瓦，薄膜電池約在10元/瓦，單價(jià)雖低于晶硅電池，但由于轉(zhuǎn)化率低，相對(duì)于晶硅電池，其綜合成本優(yōu)勢并不明顯。

產(chǎn)品更新?lián)Q代較快。我國硅基薄膜電池屬于發(fā)展初期，轉(zhuǎn)換效率多在6%～7%之間，產(chǎn)品光電轉(zhuǎn)換效率提升空間較大。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，轉(zhuǎn)換效率每提高1%，生產(chǎn)成本將下降7%，每次必須通過提高硅基薄膜產(chǎn)品的轉(zhuǎn)換效率以保持產(chǎn)品的市場競爭力。硅基薄膜電池效率的提升主要通過改變非晶硅疊層的化學(xué)成分或多結(jié)的形勢實(shí)現(xiàn)，每一種改變，對(duì)相應(yīng)的設(shè)備均提出一定的要求，特別是關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備PECVD和PVD，其投資占到整條生產(chǎn)設(shè)備的2/3。對(duì)于投資者來說，將面臨剛投入生產(chǎn)，就不得不繼續(xù)加大設(shè)備投資的局面，以應(yīng)對(duì)市場帶來的挑戰(zhàn)。

技術(shù)趨勢

多室PECVD向單室PECVD轉(zhuǎn)變。

向大尺寸、柔性襯底發(fā)展。

硅基薄膜電池的主要特點(diǎn)如下：

第一，生產(chǎn)成本低，制造工藝簡單，可連續(xù)大面積生產(chǎn)。其主要原材料如玻璃等價(jià)格低廉，用硅量也極少，僅相當(dāng)于晶硅電池的1%，因此硅基薄膜電池生產(chǎn)成本比較低。另外，硅基薄膜電池與液晶面板工藝相類似，可充分利用液晶面板成熟的工藝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)、大面積、自動(dòng)化批量生產(chǎn)。

第二，弱光性好，發(fā)電量高，能量償還周期短。硅基薄膜弱光響應(yīng)和溫度系數(shù)優(yōu)于晶硅電池，相同額度功率下硅基薄膜電池實(shí)際輸出功率高于晶體硅電池10%～15%。由于制造硅基薄膜電池能耗低，且電池發(fā)電量大，其能量償還時(shí)間約為1年～1.5年，而晶體硅太陽電池則需2年～3年。

第三，美觀、大方，便于與建筑集成。當(dāng)電池組件作屋面和墻面時(shí)，電池組件的顏色與建筑物的顏色比較容易匹配，美化室內(nèi)外環(huán)境，加上精細(xì)、整齊的激光切割線，使建筑物更加美觀、大方，更有魅力。同時(shí)，柔性襯底的電池，可直接應(yīng)用于具有曲面等不平坦的建筑表面上，這是晶硅電池所不能比擬的。

未來硅基薄膜電池將呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢：

多室PECVD向單室PECVD轉(zhuǎn)變。

PECVD設(shè)備的投資占據(jù)總投資生產(chǎn)線的30%以上。目前硅基薄膜電池的制備主要包括多室和單室的PECVD技術(shù)。多室技術(shù)在不同的室中完成薄膜沉積，可有效避免沉積過程中的交叉污染問題，電池效率較高，但成本也較高；單室技術(shù)則相反，在同一室中完成多層薄膜沉積，雖存在交叉污染問題，但是設(shè)備簡單，生產(chǎn)效率明顯提高。如果能夠解決或大大抑制交叉污染問題，單室沉積無疑更具有低成本的優(yōu)勢。

向大尺寸、柔性襯底發(fā)展。

同玻璃襯底相比，柔性襯底硅基薄膜電池還有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：一是柔性襯底電池不用玻璃封裝，重量輕而柔軟，容易安裝，堅(jiān)固耐用；二是可直接與建筑材料集成，如作成屋瓦式和墻面式太陽電池；三是卷到卷工藝生產(chǎn)，可連續(xù)大規(guī)模生產(chǎn)，降低成本；四是可在不銹鋼薄層和聚酯膜襯底上制備超輕型電池，具有很高的電功率/質(zhì)量比，在空間科學(xué)技術(shù)、城市遙感氣球平臺(tái)、軍用無人駕駛尋航飛機(jī)等領(lǐng)域的電源系統(tǒng)中具有特殊的應(yīng)用價(jià)值。在2010年的“863”計(jì)劃中，也將柔性薄膜電池作為其支持的一個(gè)重要方向之一。

向微晶硅疊層、多結(jié)電池發(fā)展。

微晶硅與非晶硅相比，具有更低的衰減率，在長波端的吸收系數(shù)比短波端高，因此使用微晶硅電池作為多結(jié)電池的底電池可以進(jìn)一步提高電池的效率，降低電池的光致衰減效應(yīng)。目前非晶硅和微晶硅多結(jié)電池的穩(wěn)定效率在10%左右，預(yù)計(jì)很快將提高至12%的水平。

來源：中國電子報(bào)

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