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“制程复杂”是伪命题 CIGS完爆晶硅组件

2020年我国光伏发电将实现用户侧平价上网,届时面临彻底告别依赖政府补贴“过活”的光伏产业,该如何实现降本增效?降本增效的方式有两种——降低生产成本和提高光伏发电效率。

(记者 陈艳清)根据国家能源局发布的2015年一季度光伏发电建设信息简况可知,今年一季度新增光伏发电累计装机容量达504万千瓦,几乎达到去年全年新增光伏装机的一半,成绩喜人。然而欣喜之余,业界也出现了另一种声音:目前靠政策扶持和电价补贴发展迅速的光伏产业,随着补贴的逐渐消失,该何去何从?随之而来的是企业对降本增效的思考。在光伏行业,降本增效的方式不外乎降低生产成本以及提高光伏发电效率。

目前市场上主要的太阳能技术路线分别是晶硅太阳能电池和薄膜太阳能电池,其中晶硅太阳能电池占全球太阳能光伏市场份额的80%以上,处于主流地位。晶硅电池在光伏产业发展前期展现出了其成本与价格优势,相关数据表明,2008-2014年,晶硅太阳能电池成本下降了将近8成。而正因晶硅技术已相当成熟,很难在关键技术方面取得突破,晶硅电池的成本潜力优势日渐式微。
相对来说,以CIGS(铜铟镓硒)为代表的薄膜电池技术正处于产业的初期状态,成本的下降还有很大的空间。目前薄膜电池大约占光伏发电市场的10%~15%,尽管比重仍然不大,但我们可以看到其高速发展的势头:在过去5年里,薄膜市场的比重从1%一直增长到10%~15%。

由以上公式可知,光伏组件的年生产成本与材料成本、人工成本、维修成本以及组件效率、良品率和年产量等有直接关系。

首先,在材料方面,1瓦CIGS所需铜铟镓硒约为0.25g左右。我国是全球最大的稀有金属铟、镓资源储备和产出国,铟、镓等稀有金属资源的供给充足,不存在其他国家对所需稀有金属铟、镓等材料供给短缺的担忧,CIGS薄膜太阳能电池量产所需材料在国内可以百分百实现自给。而晶硅电池与之相比,硅原料多控制在德国、美国、日本手中,过度依赖海外市场。

其次,从产业链角度考虑,一个完整的晶硅光伏产业链,涵盖了高纯多晶硅的生产制造、硅片切割、电池与组件的各种相关工艺加工等,加上对应的设备制造企业,其产业链相当长。而CIGS(铜铟镓硒)组件在完全集成的生产线上制造,制造材料以玻璃基板为主,制造 CIGS 组件时,会将几种不同的薄膜沉积在基板上,之后对这些薄膜进行电气连接。与生产多晶硅太阳能电池相比,高成本材料的使用已保持在最低水平、组件生产的复杂程度大大降低,这些也降低了生产成本。

此外,就组件效率而言,通过调整CIGS(铜铟镓硒)电池中镓和铟的化学计量比,其太阳能电池效率将超过25%。目前Manz集团的量产冠军组件的转换效率达到16%,和多晶硅电池的主流效率处在了同一个等级。而2014年9月Manz集团把薄膜太阳能实验室转换效率刷新为21.7%,虽然距其理论效率还有一定距离,但表明了CIGS薄膜太阳能电池转换效率还有很大的提升空间。

在成本组成中,逐年降低的花费成本中,材料成本占60%,投资成本占25%,而逐年增加的人力及维修等成本却只占15%,这使得CIGS组件生产成本可以逐年下降。从良品率考虑,目前Manz 采用线性共蒸镀源工艺的CIGS交钥匙生产线,在一定规模的产能下,所生产的CIGS组件良品率高达91%以上,随着良品率的提升和年产量的逐年增加,CICS薄膜组件的成本优势将更加明显。

不仅如此,CIGS应用的途径众多:CIGS组件可以应用于地面电站,由云南石林1MW光伏电站投资效益可知,在石林光伏电站中,单晶硅发电小时为1350-1380个小时,CIGS组件为1460-1500个小时,每年CIGS要比单晶硅多发电120-150个小时,效益来自利用发电小时数,同比CIGS比单晶硅发电效率要高8-10%;CIGS组件也可应用于分布式光伏,特斯拉在上海的充电站就是用了汉能的CIGS组件作为辅助充电,其CIGS组件一天的发电量可以供汽车跑300km;CIGS(铜铟镓硒)太阳能电池可后制为透光性良好的组件,轻柔可弯曲,无光致衰减性,在光伏建筑一体化领域也有无与伦比的优势。而光伏建筑一体化是推动分布式光伏发展的重要动力之一,在未来的光伏产业发展中将起到举足轻重的作用。由此可见,CIGS技术将会推动光伏发电在未来走的更远。

结语

随着度电补贴的取消,光伏企业的发展就要依靠内功,此时,成本高低将变得更加重要,而在生产成本上拥有较强竞争力的CIGS将会赢得前所未有的机遇。


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林峻生
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