中国太阳能薄膜电池开始参与全球角逐

孙旭｜文

近年薄膜太阳能电池发展迅速，以铜铟镓硒（CIGS）和碲化镉（CdTe）为代表的薄膜太阳能电池的发展速度最为突出，特别是美国、日本、德国等，长期保持着技术优势，但随着我国国内企业的不断发展，国产率水平的不断提高，我国自主研发生产的薄膜太阳能电池逐渐实现赶超。

21世纪初之前，太阳能电池主要以硅系太阳能电池为主，超过89%的光伏市场由硅系列太阳能电池所占领，但自2003年以来，晶体硅太阳能电池的主要原料多晶硅价格快速上涨，因此，业内人士自然而然将目光转向了成本较低的薄膜电池。薄膜太阳电池可以使用在价格低廉的玻璃、塑料、陶瓷、石墨，金属片等不同材料当基板来制造，形成可产生电压的薄膜厚度仅需数微米。随着技术的发展转化率也在不断提升，薄膜电池太阳电池除了平面之外，也因为具有可柔性，可以制作成非平面构造其应用范围大，可与建筑物结合或是变成建筑体的一部分，应用非常广泛。

2015年全球薄膜太阳能电池的产能约为9.3GW，产量约为4.4GW。从产品类型来看，2015年碲化镉薄膜电池的产量约为2.5GW，占比为56.8%；铜铟镓硒薄膜电池的产量约为1.3GW，占比为29.6%，硅基薄膜电池的产量约为600MW，占比为13.6%。有机构预测，2018年全球薄膜太阳能电池产量达到7.5GW，其中，碲化镉4.9GW，铜铟镓硒1.8GW。中国薄膜电池起步稍晚，产量不大，2013～2017年产量分别为：260MW、300MW、458MW、562MW、680MW。

如今众多薄膜太阳能电池中铜铟镓硒、碲化镉电池更受到市场的青睐，此外还有砷化镓电池，与其他薄膜电池相比有着最高的转化率，由于成本高使其只能在军事，太空等不计成本的领域中被更多应用。砷化镓电池价格昂贵，且砷是有毒元素，所以极少在地面应用，商业化生产的可能性不大。

铜铟镓硒

铜铟镓硒薄膜太阳电池具有生产成本低、污染小、不衰退、弱光性能好等特点，光电转换效率居各种薄膜太阳能电池之首，接近晶体硅太阳电池，而成本则是晶体硅电池的三分之一，被国际上称为“下一时代非常有前途的新型薄膜太阳电池”。此外，该电池具有柔和、均匀的黑色外观，是对外观有较高要求场所的理想选择，如大型建筑物的玻璃幕墙等，在现代化高层建筑等领域有很大市场。同时，在瓦片、户外遮阳伞、书包、汽车、自行车、快递车、卫星、无人机等小型化、模块化电池以及个人穿戴设备中崭露头角。

目前，全球铜铟镓硒太阳能电池的产量为2GW左右。未来5年(2017～2021年)年均复合增长率约为16.15%，2021年全球CIGS薄膜太阳能电池产量将达到3.13GW。

全球CIGS薄膜太阳能生产企业代表为日本的Solar Frontier，拥有1.1GW产能，累计出货量超过4GW。国内起步稍晚，代表企业是汉能和中建材旗下的凯盛。

在铜铟镓硒技术路线方面，目前汉能的玻璃基大面积铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能组件转换率达到18.7%;柔性铜铟镓硒(CIGS)冠军组件光电转换率达到17.88%，均为目前全球领先水平。而在砷化镓技术上，AltaDevices砷化镓(GaAs)高效薄膜太阳能电池技术具有高效率、低成本、发电性能优异等特点，且产品轻质柔性，可完美地应用于移动电源系统，其自主开发的快速生长技术和大面积外延剥离技术，使其具有很大的降低成本的潜力，并适合规模化生产。目前为止，汉能依然保持着GaAs单结电池转化率28.9%、双结电池效率31.6%和单结电池组件转化率25.1%的世界纪录。

汉能2009年正式进入薄膜太阳能领域，涵盖了铜铟镓硒(CIGS)和砷化镓(GaAs)两条主流技术路线。 先 后 将 Solibro、MiaSolé、GlobalSolarEnergy、AltaDevices，4家拥有领先薄膜太阳技术的海外公司都被汉能收入麾下。迅速占领了薄膜太阳能产业的制高点。通过针对这些领先技术的一系列整合，汉能迅速打开了优势互补、积极协同、有效合作的局面，屡破纪录，专利数节节攀升。核心装备的设计和制造也逐步从海外转移到国内，装备国产化、团队本地化取得快速进展，量产装备整机国产化率已接近100%，目前拥有3GW产能，全球共签订10GW光伏电站协议。

碲化镉

在薄膜太阳能领域中，除了铜铟镓硒，碲化镉电池也备受关注，经历了10多年的发展，碲化镉光伏电池组件证明效率较高，性能稳定，已被市场接受，目前全球已建成的10多个光伏电站，其中6个电站且包括3个最大的电站均采用碲化镉组件，碲化镉电池组件除了用于大型电站，已开始逐步进入民用供电，如企业、机关、学校等。

目前盈利稳居光伏行业第一的是美国第一太阳能公司创造的22.1%。产品化组件转换效率为17.0%～18.2%。随着技术的进步转化率依然有提升潜能，目前第一太阳能公司全年出货量为2.6GW～2.7GW。此外公司积极推进Series 6产接手Series 4市场需求，与4系产品相比，6系产品有着更大的面积，单位输出功率提高的同时碲化镉的用量在下降，实现满产后成本可降至0.25～0.28美元/瓦。在2018年底前，公司可实现约1GW的Series 6产能。预计2018年第一太阳能公司总产能预计达到3.5GW，2019年预计达到4GW。

中国国内最大碲化镉薄膜电池的生产企业是成都中建材，目前拥有100MW产能的生产线，现已实现实验室转换效率17.8%，小组件转化效率14.5%，为国内领先水平，和国际先进企业相比还有一定差距。

2017年年底，日本CIGS电池厂商Solar Frontier宣布，日前通过溅射和硒化工艺，再次刷新了无镉CIGS薄膜太阳能电池的转换效率纪录，使其实验室转化效率达到了22.9%。通过资产优化积极抢夺全球市场。碲化镉电池巨头第一太阳能也通过调整产品规格较低材料用量的方法降低产品成本。由此看来，虽然我国CIGS光伏企业已经跻身世界前列但现在还远不到志得意满的时候，在国际光伏行业的舞台上，唯有不断技术创新，才能使自己屹立于行业潮头。