CIGS薄膜電池何時才能“封后”？

　　時常幻想，晶硅與薄膜就像皇宮里的皇后與妃嬪。一直以來，在太陽能電池的世界里，似乎薄膜太陽能電池只能是“妃嬪”，晶硅電池才是堂堂“皇后”，而CIGS成了妃嬪當(dāng)中與“皇后”爭寵的佼佼者。當(dāng)然，現(xiàn)實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，只不過簡單地想分個高低成為市場主角而已。

　　還記得9月份的光伏大佬喊話嗎?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，無不力撐晶硅，直指薄膜路線薄弱之處。一時媒體圍觀的氛圍，險些要走火。

　　不過，薄膜電池似乎也不甘落后。10月16日，德國高科技設(shè)備制造商Manz集團在北京宣布研制出CIGS薄膜太陽能電池實驗室轉(zhuǎn)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能電池的重要一員，CIGS薄膜電池技術(shù)是目前行業(yè)內(nèi)公認的最具工業(yè)化前景的薄膜發(fā)電技術(shù)，更被國際稱為下一時代最有前途的廉價太陽電池之一。它所具備的獨一無二的優(yōu)點，無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(xù)有國內(nèi)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)無法帶來有效利潤增長而放棄。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“醉過方知酒濃，愛過方知情重”。

　　優(yōu)勢對比

　　雖然有生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)瓶頸的制約，但在CIGS薄膜太陽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。有時甚至覺得CIGS可謂是點著晶體硅的“死穴”在發(fā)展。

　　比如，CIGS薄膜太陽能電池光吸收能力強，可吸收光譜波長范圍廣，與同一瓦數(shù)級別的晶硅太陽能電池相比，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)電效能會逐漸減退，而CIGS太陽能電池則沒有光致衰減特性，發(fā)電穩(wěn)定性高。晶硅太陽能電池長時間發(fā)電后，或多或少存在熱斑現(xiàn)象，維護費用高，而CIGS太陽能電池能采用內(nèi)部連接結(jié)構(gòu)，所需維護費用相對較低。

　　再比如，生產(chǎn)成本低，組件轉(zhuǎn)換效率逼近晶體硅組件。主要構(gòu)成CIGS太陽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(zhuǎn)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，實在是很大的競爭優(yōu)勢。

　　實例對比

　　很多時候，筆者都覺得薄膜技術(shù)路線還很需要時間，現(xiàn)在各業(yè)內(nèi)人士以及媒體的捧殺，都沒有安安心心做出一個好的工程案例來得厚實。既然說到對CIGS的鐘愛，筆者也查閱了一些過往實例。

　　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(nèi)，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。我們來看一組數(shù)據(jù)：使用Manz組件的云南石林1MW CIGS薄膜電站，就占地面積來說，按照多晶硅組件轉(zhuǎn)化率15%，CIGS組件14.6%來計算，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(zhuǎn)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題。假設(shè)日滿發(fā)時間為4小時，發(fā)出10000千瓦時電量時，多晶硅組件面積為16666㎡，而CIGS模組為15566㎡，節(jié)約6.4%。計算模組單位面積(1㎡)發(fā)電量，同樣假設(shè)滿發(fā)時間4小時，則晶硅發(fā)電0.6千瓦時，CIGS發(fā)電0.642千瓦時，超出7%。

　　此外，個人安裝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(nèi)首位安裝CIGS薄膜太陽電池的家庭用戶，也成了CIGS業(yè)內(nèi)名人。以下是倪歡家中CIGS薄膜太陽電池電站基本數(shù)據(jù)：

　　潛力對比

　　回到現(xiàn)實，光伏發(fā)電中的太陽能電池仍是以晶體硅太陽電池為主，市場份額曾一度達到90%左右，說來薄膜也是“壓力山大”。

　　不過近年來，CIGS薄膜電池增長迅速，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(jù)OFweek行業(yè)研究中心數(shù)據(jù)顯示，2013全球薄膜太陽能電池產(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(nèi)發(fā)展呈穩(wěn)健發(fā)展態(tài)勢。在未來一段時間，薄膜發(fā)電還有很大的提升空間和潛力。

　　從應(yīng)用來看，屋頂或者地面，城市或者郊區(qū)都可以裝置光伏發(fā)電設(shè)備，在光伏建筑一體化領(lǐng)域更是具有較大的市場潛力。拿我國來說，根據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)測算，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，直接市場規(guī)模超過10萬億元，間接市場規(guī)模達30萬億元，相當(dāng)于我國汽車市場的3-5倍。即使按照10%的轉(zhuǎn)化率和太陽能平均每年1300個發(fā)電小時計算，裝機規(guī)模相當(dāng)于368個葛洲壩或45個三峽，可替代全社會30%左右的年用電需求。CIGS薄膜太陽能電池轉(zhuǎn)換率高、性能穩(wěn)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(diào)，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(yīng)會體現(xiàn)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)得到過證實。

　　無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不錯的選擇--既具備高效發(fā)電功能又具有視覺觀賞性，豈不美哉?

　　結(jié)語

　　一直以來，晶硅電池與太陽能薄膜這兩條光伏發(fā)電技術(shù)路線，在成本與轉(zhuǎn)化率方面一直都在競賽，但是主導(dǎo)市場的“王位”只有一個。這也導(dǎo)致對于太陽能薄膜的偏見一直都有，看衰薄膜的也大有人在，從“晶硅VS薄膜”類似的論戰(zhàn)中可見一斑。

　　但是筆者認為，兩者絕不是有你無我的“敵人”--真的沒有宮斗戲那么精彩。一個再好的產(chǎn)品也始終難以滿足眾口，更何況不進則退，晶硅一旦失去成本優(yōu)勢，此消彼長，薄膜的需求則隨之驟增，“王位易主”也不是沒有可能的事。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法比擬的。以CIGS為首的薄膜路線“不入流”應(yīng)該是短暫的，誰能成為未來光伏市場的領(lǐng)導(dǎo)者，還得看誰能帶來更大的商業(yè)價值，誰能保障終端用戶最大的利益。這其中，以Manz為代表的光伏企業(yè)似乎已經(jīng)給出了答案。