CIGS薄膜電池何時(shí)才能“封后”？

　　時(shí)?；孟?，晶硅與薄膜就像皇宮里的皇后與妃嬪。一直以來(lái)，在太陽(yáng)能電池的世界里，似乎薄膜太陽(yáng)能電池只能是“妃嬪”，晶硅電池才是堂堂“皇后”，而CIGS成了妃嬪當中與“皇后”爭寵的佼佼者。當然，現實(shí)中的晶硅與薄膜之爭不像宮斗戲中的爾虞我詐、勾心斗角，它們相對純真，只不過(guò)簡(jiǎn)單地想分個(gè)高低成為市場(chǎng)主角而已。

　　還記得9月份的光伏大佬喊話(huà)嗎?天合光能的高紀凡、保利協(xié)鑫的舒樺、英利集團的宋登元等，無(wú)不力撐晶硅，直指薄膜路線(xiàn)薄弱之處。一時(shí)媒體圍觀(guān)的氛圍，險些要走火。

　　不過(guò)，薄膜電池似乎也不甘落后。10月16日，德國高科技設備制造商Manz集團在北京宣布研制出CIGS薄膜太陽(yáng)能電池實(shí)驗室轉換率由21%提升至21.7%，再次刷新世界紀錄，不得不令人刮目相看。

　　我們知道，身為多元化合物薄膜太陽(yáng)能電池的重要一員，CIGS薄膜電池技術(shù)是目前行業(yè)內公認的最具工業(yè)化前景的薄膜發(fā)電技術(shù)，更被國際稱(chēng)為下一時(shí)代最有前途的廉價(jià)太陽(yáng)電池之一。它所具備的獨一無(wú)二的優(yōu)點(diǎn)，無(wú)不顯示出其強烈的存在感。也正是這種日漸強烈的存在感與巨大潛力，讓晶硅與薄膜之爭更趨白熱化。

　　只不過(guò)前些年，光伏薄膜組件的發(fā)展相對低迷，雪上加霜的是陸續有國內外公司關(guān)閉了薄膜業(yè)務(wù)，從最早的歐瑞康到近期的杜邦，都因薄膜業(yè)務(wù)無(wú)法帶來(lái)有效利潤增長(cháng)而放棄。但即使是這樣，以Manz等為代表的制造商卻依舊大力推廣薄膜，尤其是CIGS。

　　莫非其是想展示“明知山有虎，偏向虎山行”的霸氣?筆者以為，怕是“醉過(guò)方知酒濃，愛(ài)過(guò)方知情重”。

　　優(yōu)勢對比

　　雖然有生產(chǎn)設備和技術(shù)瓶頸的制約，但在CIGS薄膜太陽(yáng)能電池四十多年的發(fā)展中，其研發(fā)不斷取得突破，相比于晶體硅電池的獨特優(yōu)勢也在日益突顯。有時(shí)甚至覺(jué)得CIGS可謂是點(diǎn)著(zhù)晶體硅的“死穴”在發(fā)展。

　　比如，CIGS薄膜太陽(yáng)能電池光吸收能力強，可吸收光譜波長(cháng)范圍廣，與同一瓦數級別的晶硅太陽(yáng)能電池相比，每天可以超出至少10%比例的總發(fā)電量。

　　又比如，晶硅電池有光致衰減的特性，其發(fā)電效能會(huì )逐漸減退，而CIGS太陽(yáng)能電池則沒(méi)有光致衰減特性，發(fā)電穩定性高。晶硅太陽(yáng)能電池長(cháng)時(shí)間發(fā)電后，或多或少存在熱斑現象，維護費用高，而CIGS太陽(yáng)能電池能采用內部連接結構，所需維護費用相對較低。

　　再比如，生產(chǎn)成本低，組件轉換效率逼近晶體硅組件。主要構成CIGS太陽(yáng)能電池的金屬元素不是貴重金屬，原材料需求量也不高，成本下降空間大，但其轉換效率并不低，能源回收周期也短，這與成本下降有限的晶體硅電池相比，實(shí)在是很大的競爭優(yōu)勢。

　　實(shí)例對比

　　很多時(shí)候，筆者都覺(jué)得薄膜技術(shù)路線(xiàn)還很需要時(shí)間，現在各業(yè)內人士以及媒體的捧殺，都沒(méi)有安安心心做出一個(gè)好的工程案例來(lái)得厚實(shí)。既然說(shuō)到對CIGS的鐘愛(ài)，筆者也查閱了一些過(guò)往實(shí)例。

　　記載，2008年9月，西班牙建成了的3.24兆瓦銅銦鎵硒電站，并成功運行。

　　在我國國內，也已經(jīng)有人嘗到了甜頭。兩年多前投建的云南石林1MW CIGS薄膜電池并網(wǎng)發(fā)電項目，到如今已經(jīng)成功運行一年多了。我們來(lái)看一組數據：使用Manz組件的云南石林1MW CIGS薄膜電站，就占地面積來(lái)說(shuō)，按照多晶硅組件轉化率15%，CIGS組件14.6%來(lái)計算，CIGS占地面積是多晶硅的1.028倍，超出2.8%。雖然多晶硅單片轉換效率已可超18%，但封裝組件之后也僅有15-16%左右，而CIGS組件不存在封裝的問(wèn)題。假設日滿(mǎn)發(fā)時(shí)間為4小時(shí)，發(fā)出10000千瓦時(shí)電量時(shí)，多晶硅組件面積為16666㎡，而CIGS模組為15566㎡，節約6.4%。計算模組單位面積(1㎡)發(fā)電量，同樣假設滿(mǎn)發(fā)時(shí)間4小時(shí)，則晶硅發(fā)電0.6千瓦時(shí)，CIGS發(fā)電0.642千瓦時(shí)，超出7%。

　　此外，個(gè)人安裝CIGS薄膜電站也已有案例。一名叫做倪歡的從劍橋畢業(yè)回國的低碳行業(yè)研究者，利用CIGS薄膜太陽(yáng)電池的發(fā)電方案在位于一樓的家中庭院安裝了光伏電站，并且成功并網(wǎng)發(fā)電，成為國內首位安裝CIGS薄膜太陽(yáng)電池的家庭用戶(hù)，也成了CIGS業(yè)內名人。以下是倪歡家中CIGS薄膜太陽(yáng)電池電站基本數據：

　　潛力對比

　　回到現實(shí)，光伏發(fā)電中的太陽(yáng)能電池仍是以晶體硅太陽(yáng)電池為主，市場(chǎng)份額曾一度達到90%左右，說(shuō)來(lái)薄膜也是“壓力山大”。

　　不過(guò)近年來(lái)，CIGS薄膜電池增長(cháng)迅速，占全球薄膜電池產(chǎn)量的比重從2011年的20.5%迅速上升至2013年的40.39%。據OFweek行業(yè)研究中心數據顯示，2013全球薄膜太陽(yáng)能電池產(chǎn)能達到8.4GW，產(chǎn)量約為4GW，產(chǎn)能、產(chǎn)量均較2012年提高了20%，薄膜發(fā)電在全球范圍內發(fā)展呈穩健發(fā)展態(tài)勢。在未來(lái)一段時(shí)間，薄膜發(fā)電還有很大的提升空間和潛力。

　　從應用來(lái)看，屋頂或者地面，城市或者郊區都可以裝置光伏發(fā)電設備，在光伏建筑一體化領(lǐng)域更是具有較大的市場(chǎng)潛力。拿我國來(lái)說(shuō)，根據國家統計局數據測算，到2020年，我國城鄉房屋建筑面積約為890億平方米，以東、南、西墻墻面積的15%、屋頂面積的10%計，直接市場(chǎng)規模超過(guò)10萬(wàn)億元，間接市場(chǎng)規模達30萬(wàn)億元，相當于我國汽車(chē)市場(chǎng)的3-5倍。即使按照10%的轉化率和太陽(yáng)能平均每年1300個(gè)發(fā)電小時(shí)計算，裝機規模相當于368個(gè)葛洲壩或45個(gè)三峽，可替代全社會(huì )30%左右的年用電需求。CIGS薄膜太陽(yáng)能電池轉換率高、性能穩定、制造成本低、抗輻射能力強、弱光發(fā)電性好、質(zhì)量輕、柔性可彎曲、色彩可調，在光伏建筑一體化，BIPV或者BAPV方面，單位面積的發(fā)電量上CIGS很占優(yōu)勢，在垂直角度等不利于光伏組件發(fā)電的情況下，CIGS模組的弱光效應會(huì )體現得更為明顯，發(fā)電量比晶硅模組更高。這在云南石林光伏電站中已經(jīng)得到過(guò)證實(shí)。

　　無(wú)論是兆瓦級地面電站、屋頂分布式電站，還是光伏幕墻，CIGS薄膜電池組件都是一個(gè)不錯的選擇--既具備高效發(fā)電功能又具有視覺(jué)觀(guān)賞性，豈不美哉?

　　結語(yǔ)

　　一直以來(lái)，晶硅電池與太陽(yáng)能薄膜這兩條光伏發(fā)電技術(shù)路線(xiàn)，在成本與轉化率方面一直都在競賽，但是主導市場(chǎng)的“王位”只有一個(gè)。這也導致對于太陽(yáng)能薄膜的偏見(jiàn)一直都有，看衰薄膜的也大有人在，從“晶硅VS薄膜”類(lèi)似的論戰中可見(jiàn)一斑。

　　但是筆者認為，兩者絕不是有你無(wú)我的“敵人”--真的沒(méi)有宮斗戲那么精彩。一個(gè)再好的產(chǎn)品也始終難以滿(mǎn)足眾口，更何況不進(jìn)則退，晶硅一旦失去成本優(yōu)勢，此消彼長(cháng)，薄膜的需求則隨之驟增，“王位易主”也不是沒(méi)有可能的事。CIGS之于晶硅，是一種互補，也可以是一種超越。盡管起步與發(fā)展都比晶硅電池慢，其天生的特色卻是晶硅無(wú)法比擬的。以CIGS為首的薄膜路線(xiàn)“不入流”應該是短暫的，誰(shuí)能成為未來(lái)光伏市場(chǎng)的領(lǐng)導者，還得看誰(shuí)能帶來(lái)更大的商業(yè)價(jià)值，誰(shuí)能保障終端用戶(hù)最大的利益。這其中，以Manz為代表的光伏企業(yè)似乎已經(jīng)給出了答案。