太阳能电池未来沉浮路:晶硅与薄膜,谁才是王者?

2022-01-25 13:54:32

  春节前的光伏行业一点也不清静。中国对美、韩太阳能级多晶硅双反,美国对中国的多晶硅太阳能电池“双反”视察,晶体硅太阳能电池行业的纷争让人们看到了一丝乱象。对比于汉能李河君在非洲“走马圈地”大把撒钱投资相助建厂的英气,配合李河君未来十年薄膜手艺必将取代晶硅光伏电池的豪言,由不得人们不发生一种错觉——晶体硅太阳能电池职位就要被薄膜电池取代!果真云云?

  下结论之前,笔者先实验解读一个常见的认知误区:太阳能电池种类的划分。

  

  一直以来,媒体事情者都习惯于把晶体硅电池、薄膜电池和聚光光伏手艺生强地划分为第一、第二和第三代光伏手艺。这不仅是错误的,而且贻害无限!凭证普遍的表达和明确方式,一、二、三代的说法被视为手艺甚至工业升级的差异阶段。这样一来,晶体硅电池手艺、薄膜电池手艺、聚光光伏手艺三种光伏蹊径就酿成了光伏手艺或工业生长的初、中、高阶段。不云云一来,难怪人们会明确为,晶硅光伏将被薄膜光伏替换,薄膜光伏将被聚光光伏替换。

  事实而言,晶体硅电池手艺、薄膜电池手艺、聚光光伏手艺只是光伏在差异时间段自然发生的三种差异手艺蹊径而已。虽有前后关联,却无一定的取代与否与继续关系。各有优劣,但现在的情形就是,在市场的选择下,晶体硅电池仍占主流。

  最新统计数据批注,2013年,全球太阳能电池市场,主流产物晶体硅太阳能电池的市场份额与2010年相比没有转变,仍占有高达82%的比例。而且全球已建成或在建太阳能电站也绝大多数以晶体硅电池为主。全球十大光伏组件制造商中,仅有一家为薄膜太阳能电池制造企业。

  现在的情形纵然云云。西欧经济危急之后,太阳能电池生产重心东移,而且在中国企业起劲之下,现在太阳能系统成本镌汰了75%以上。而受益于此的是,全球太阳能发电事业泛起出一片繁荣的情形。统计出的2013年全球太阳能主要应用国家装机量的大增添即是因此而来。

  全球主要的太阳能电池企业中晶体硅电池企业与薄膜电池企业实力对比

  这里引用一张统计表格:

  

  排名前十位的企业中有九家是晶体硅电池制造商。仅有第一太阳能(First Solar)是这一领域汇中唯一的破例。第一太阳能是前十位中唯一的一家薄膜企业,依附康健的项目储蓄规模、稳固性能的CdTe薄膜电池制造大幅拉动内部组件供应量。

  晶体硅电池价钱下降的盈利还未消化清洁。

  事实上,太阳能行业现在正处于一个发作的要害时期。虽然,这里指的是太阳能发电行业。光伏电站的投资在全球如日中天,环太平洋地域对太阳能电池的需求更为强烈。这是太阳能电池价钱下降带来的盈利。在暂时尚有利可图的情形下,新手艺的推广需求并不迫切。

  特殊值得一提的是,刚刚从已往几年的光伏行业萧条中走出老资格太阳能企业的还未能攒够举行新一轮手艺刷新与市场厘革争取战的资金,这是最主要的。舔舐伤口或许谈不上,这几年,光伏企业更多的是整理与完善内部机制,合理化谋划。并把竞争事后的市场盈利完整的吞进肚子里消化完毕。这才是最主要的。换句话说,在新手艺应用方面,晶体硅太阳能光伏行业正处在一个普遍的蛰伏期。

  手艺厘革的条件是在手艺方面的投入。数据批注,2013年全球可再生能源和清洁手艺投资跌幅为12%。太阳能方面更是大幅下滑,从1429亿美元削减至1147亿美元。这已经是一连两年在清洁能源手艺投资上的下滑了。

  与之呼应的,是德国光伏装备制造出口动向。

  主导着光伏装备市场需求的中国种种各样产物需求都在上升,特殊是硅晶圆、电池、串焊等在线检测系统方面。现在的一切强烈增添的需求都是为了给生产进一步降低成本,如双层印刷工艺节约银用量。通过机械和工艺来提高电池效率,如PERC手艺或反面钝化,也体现不俗。然而,在增添的这些需求之中,并没有薄膜电池装备的相关大行动。

  外貌上的数字并不能说明事情的全貌,但全球太阳能光伏行业手艺投资资金流动数据却可以间接反映出当前时势下的行业态势。总体而言,太阳能行业在资源投入上是相对缩短的。资源的缩短,手艺研发长周期的资金需求与装备刷新带来的巨额资金投入,这两者之间的一定联系注定在现在的时间内太阳能光伏行业不会有太大的名堂变换。

  这么说,光伏制造行业暂时需不需要研发新手艺?

  谜底是一定的。任何一个行业的前进都离不开手艺的刷新与前进。现在晶体硅太阳能电池价钱的下降很大一部门的缘故原由就是手艺所带来的利益。而且,墨守陋习不思进取,最后自食恶果的例子许多许多。以是,虽然不占主流,但现今仍有相当一些公司在举行相关的研究开发,并在市场上占有了一席之地。

  2013年薄膜电池手艺成就回首:

  Solar Frontier的CIS太阳能电池模块转换效率到达14.6%。

  汉能旗下子公司Solibro实现18.7%转换率CIGS太阳能电池实验室生产。

  另外,继Solibro的CIGS薄膜太阳能手艺达至18.7%光伏组件效率后,其0.5平方厘米面积的CIGS薄膜太阳能实验室电池也已提升至19.6%转换效率,并获自力研究机构Fraunhofer Institute所确认。

  德国巴登-符腾堡邦太阳能暨氢能研究中央(ZSW)薄膜太阳能电池新手艺的转换效率达20.8%,打破多晶硅太阳能电池实验事情效率。

  瑞士的洛桑联邦理工学院的研究职员MichaelGratzel的研究小组开发出了转换效率达15%的固体染料敏化太阳能电池。

  全球主要的薄膜太阳能电池手艺与相关生产情形:

  (1)非晶硅薄膜电池:是薄膜太阳能电池中最成熟的产物之一。由于非晶硅薄膜太阳能电池的成本低,便于大规模生产,普遍受到人们的重视并获得迅速生长,但由于其光学带隙为1.7eV, 使得质料自己对太阳辐射光谱的长波区域不敏感,这样一来就限制了非晶硅太阳能电池的转换效率。

  主要生产厂家及年产量:

  日本kaneka 25MW

  美国团结太阳能 25MW

  德国RWE Schottsolar 20MW

  美国ECD 15MW

  日本三菱电机 10MW

  日本富士通 10MW

  (2)多晶硅硅薄膜电池:其转换效率高于非晶硅薄膜太阳能电池,又无效率衰退问题,而且有可能在廉价衬底质料上制备,但由于控制薄膜中硅晶粒巨细的手艺没有解决,尚未能制成有适用价值的太阳能电池。

  (3)锑化镉(CdTe):两种化合物多晶薄膜太阳能电池,中试转换效率已经凌驾10%。可是,由于元素镉的有毒性及其对情形的污染,这种太阳能电池手艺均不具备久远的工业化生命力。

  美国Firstsolar公司为全球最大的CdTe薄膜电池制造商。在碲化镉薄膜电池工业领域共拥有21项专利。2013年,经美国能源手下属可再生能源实验室(NREL)验证,其碲化镉薄膜太阳能电池转换效率到达18.7%,总面积组件效率到达16.1%,创下新的天下纪录。2012年,公司碲化镉薄膜电池组件的平均成本为0.73美元/瓦,其中生产成本为0.66美元/瓦。FirstSolar在业内率先实现了每瓦成本低于一美元(85美分),并于2009年6月宣布:到2014年,公司会将每瓦的制造成本降至52-63美分。

  (4)铜铟锡(CIS)薄膜电池

  Solar Frontier于2013年6月18宣布,其位于日本宫崎县的国富工厂生产的CIS类太阳能电池模块的转换效率到达了14.6%,最大输出功率到达179.8W,实现了“与多晶硅型太阳能电池模块的转换效率基内情同的水平”。

  (5)CIGS薄膜电池:GIGS薄膜太阳能电池是多元化合物薄膜电池的主要一员,由于其优越的综合性能,已成为全球光伏领域研究热门之一。

  汉能太阳能的未来的主攻偏向即为CIGS薄膜太阳能电池,2014年1月份,汉能子公司汉能曹妃甸订61亿人民币建2条CIGS薄膜电池产线,汉能还妄想在科特迪瓦投5亿建CIGS薄膜电池厂。

  (6)砷化镓III-V化合物薄膜电池:在250℃的条件下,光电转换性能仍很优异,其最高光电转换效率约30%,且能耐高温,特殊适合做高温聚光太阳能电池。但生产成本高,产量受限,现在主要作空间电源用。

  (7)有机染料敏化电池:是一种光电化学电池。

  手艺的研究新突破的取得虽然不容易,更应该严肃看待的是,并不是所有的手艺都市被转化为生产力。太阳能电池手艺亦是云云。作为对未知的探索价钱,手艺的研发陪同着巨额资金与海量人力。而由于过多的投入资金实验新手艺失败而休业的企业的教训不知凡几。以是,在短期内,主要的太阳能电池制造企业仍然只是在现有的手艺上举行刷新与修正的做法无可厚非。而依赖新兴手艺希求在市场的争取半壁山河的薄膜光伏企业的起劲则更是值得赞扬。而且薄膜电池在光伏修建一体化领域独到的优势,甚至可以替换部门建材,这一点注定能在一些特定需求市场中保证不败之地。

  总结而言,太阳能行业的未来探索之路上不行能只有晶体硅电池或薄膜电池单独支持。光伏行业更应该泛起的应该是百花齐放的一种良性竞争态势。薄膜电池短期内与晶体硅电池竞争,但富足的手艺储蓄实力却让厥后劲十足。晶体硅电池的现有的市场认可度以及一直刷新的手艺与工艺也保证了未来必有驻足之地。晶硅电池与薄膜电池“输赢不分”。东风压倒西风?不,用百家争鸣来形容更合适。

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