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太陽能電池又稱為“太陽能芯片”或“光電池”,是一種利用太陽光直接發(fā)電的光電半導(dǎo)體薄片。它只要被滿足一定照度條件的光照到,瞬間就可輸出電壓及在有回路的情況下產(chǎn)生電流。在物理學(xué)上稱為太陽能光伏(Photovoltaic,縮寫為PV),簡(jiǎn)稱光伏。

薄膜電池由于理論效率高、材料消耗少、制備能耗低等被稱為第二代太陽能電池技術(shù)。尤其是在柔性襯底上制備的薄膜電池,具有可卷曲折疊、不怕摔碰、重量輕、弱光性能好等優(yōu)勢(shì),未來應(yīng)用前景廣闊。銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽能電池易形成良好的背電極和高質(zhì)量的PN結(jié),且較容易制成柔性組件。目前,CIGS薄膜太陽能電池的實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)換效率已達(dá)21.7%,組件全面積轉(zhuǎn)換效率已接近16%,其產(chǎn)業(yè)化技術(shù)也在逐步完善。隨著此技術(shù)大規(guī)模生產(chǎn)后良品率提升,國產(chǎn)化改進(jìn)優(yōu)化后生產(chǎn)成本降低,將越來越具有競(jìng)爭(zhēng)力。此外,具有超高轉(zhuǎn)換效率的砷化鎵太陽能電池,憑借著其技術(shù)先進(jìn)性,在特殊的應(yīng)用場(chǎng)景具備很大的發(fā)展?jié)摿?但是目前由于成本偏高,大規(guī)模的應(yīng)用需要快速實(shí)現(xiàn)成本的降低。


中國薄膜太陽能電池產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)現(xiàn)狀及發(fā)展前景預(yù)測(cè)

據(jù)博思數(shù)據(jù)發(fā)布《2016-2021年中國薄膜太陽能電池行業(yè)深度調(diào)研與市場(chǎng)調(diào)查報(bào)告》表明:2009年,中國薄膜太陽能電池產(chǎn)量增長(zhǎng)較快,主要是2008年投產(chǎn)企業(yè)較多,眾多薄膜太陽能電池企業(yè)生產(chǎn)步入正常軌道。2009年,中國薄膜太陽能電池產(chǎn)量達(dá)263MW;2010年,中國薄膜電池產(chǎn)量為380MW,同比增長(zhǎng)44.5%;2011年,中國薄膜太陽能電池產(chǎn)量達(dá)565MW。2012年中國薄膜太陽能電池產(chǎn)量為400MW;2013年中國薄膜太陽能電池產(chǎn)量達(dá)到了260MW,2014年中國薄膜太陽能電池產(chǎn)量達(dá)到了300MW,2015年中國薄膜太陽能電池產(chǎn)量達(dá)到了458MW。

中國的薄膜生產(chǎn)商在很大程度上要依靠外國的供應(yīng)商,這有可能導(dǎo)致一些主要的原材料供不應(yīng)求,例如一些目標(biāo)材料、導(dǎo)電玻璃和硅烷氣體。德國賀利氏(Heraeus)公司供應(yīng)中國目標(biāo)材料超過60%。在導(dǎo)電玻璃方面,日本的NSG集團(tuán)和美國AFG工業(yè)公司占據(jù)中國相當(dāng)大的市場(chǎng)份額。

薄膜電池的廣泛應(yīng)用也有市場(chǎng)障礙,當(dāng)前多晶硅缺料的問題正在緩解,價(jià)格也大幅下降,這勢(shì)必沖擊各類薄膜電池在成本上的優(yōu)勢(shì)。此外,資料顯示,薄膜太陽能電池的設(shè)備投資,幾乎是晶體硅電池設(shè)備投資額的10倍,籌資難度增高。中國國內(nèi)薄膜電池產(chǎn)業(yè)起步更晚,受生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)瓶頸的制約,產(chǎn)業(yè)發(fā)展一直緩慢。

薄膜太陽能電池生產(chǎn)設(shè)備復(fù)雜昂貴,尤其是關(guān)鍵設(shè)備,更是高達(dá)上千萬美元,長(zhǎng)期以來一直被歐洲、美國和日本的企業(yè)壟斷。目前,生產(chǎn)設(shè)備制造成本占我國薄膜太陽能電池發(fā)電成本的七成左右,這導(dǎo)致電力上網(wǎng)價(jià)格比傳統(tǒng)電價(jià)高出一大截,其產(chǎn)業(yè)化瓶頸十分明顯。

薄膜電池中的CIGS電池較具發(fā)展?jié)摿?。薄膜涂層電池由于低成本特點(diǎn),轉(zhuǎn)換效率不斷提升,未來市場(chǎng)份額勢(shì)必會(huì)明顯增長(zhǎng),薄膜電池行業(yè)增速將繼續(xù)高于晶硅電池行業(yè)增速。目前主要是材料成本較高,需要配置追日聚光系統(tǒng),因此應(yīng)用受限。

薄膜電池行業(yè)在最近幾年才成規(guī)模,不論技術(shù)水平、行業(yè)成熟度、供應(yīng)鏈等均處于逐漸成熟的過程中。首先從供應(yīng)鏈看,薄膜電池產(chǎn)業(yè)鏈也處于新建過程中,部分原材料;其次,其設(shè)備接近專業(yè)設(shè)備,價(jià)格高昂,設(shè)備商的利潤空間很高,因此生產(chǎn)和檢測(cè)設(shè)備需重點(diǎn)關(guān)注。

薄膜太陽能電池還需要進(jìn)一步降低成本和提高效率。技術(shù)和設(shè)備成本是制約的關(guān)鍵。應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)薄膜產(chǎn)業(yè)高端裝備國產(chǎn)化,擴(kuò)大薄膜電池的產(chǎn)量,以規(guī)模化帶動(dòng)成本降低。

根據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)測(cè)算,到2020年,我國城鄉(xiāng)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(jì),直接市場(chǎng)規(guī)模超過10萬億元,間接市場(chǎng)規(guī)模達(dá)30萬億元,相當(dāng)于我國汽車市場(chǎng)的3-5倍。即使按照10%的轉(zhuǎn)化率和太陽能平均每年1300個(gè)發(fā)電小時(shí)計(jì)算,裝機(jī)規(guī)模相當(dāng)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。而對(duì)于薄膜發(fā)電技術(shù)來說,憑借其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),在光伏建筑一體化(BIPV)領(lǐng)域是極具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的。

雖然薄膜電池尚未形成產(chǎn)業(yè)化,在轉(zhuǎn)化效率方面也低于晶硅電池(美國MiaSole15.5%、德國Manz14.6%),但CIGS薄膜電池轉(zhuǎn)化效率以1-1.5%/年提升。因此,五年后薄膜電池轉(zhuǎn)化效率有望超過晶硅電池,加之規(guī)?；男纬?屆時(shí)綜合成本將低于晶硅電池,將會(huì)成為市場(chǎng)的主流選擇。

從近幾年薄膜電池的發(fā)展勢(shì)頭來看,銅銦鎵硒是其中唯一增長(zhǎng)的薄膜類電池。薄膜電池材料消耗少、制備能耗低、組件生產(chǎn)可在一個(gè)車間內(nèi)完成,成本優(yōu)勢(shì)明顯。如果薄膜電池組件效率與晶硅電池相差無幾,其性價(jià)比將是無可比擬的。在柔性襯底上制備的薄膜電池,具有可卷曲折疊、不拍摔碰、重量輕、弱光性能好等優(yōu)勢(shì),將來的應(yīng)用前景將會(huì)更加廣闊。加之光伏建筑一體化等分布式光伏的應(yīng)用,預(yù)計(jì)5-10年后,薄膜電池將占據(jù)30%以上的市場(chǎng)份額。