近期,汉能控股对美国CIGS薄膜组件企业MiaSolé完成并购。据汉能董事局主席李河君说,在此次收购完成后,汉能薄膜太阳能电池的产能将超过3GW,一举超越美国第一太阳能(First Solar),成为全球最大的薄膜组件企业。在感叹我国光伏企业海外并购步伐之大的同时,我们心中也不免会产生疑问:暂不谈该项技术在国内的本土化进程,只从技术路线而言,CIGS电池能否超越晶硅电池与硅基薄膜技术,成为光伏领域下一代的领跑者还有待验证。
何为CIGS
CIGS电池是由铜(Copper),铟(Indium),镓(Gallium),硒(Selenium)等几种元素的化合物作为原料生产的薄膜化合物太阳能电池。其制作工艺有共蒸发法和溅射后硒化法等。
CIGS电池由最初的CIS电池发展而来,薄膜材料CIS是在1953年由Hahn首次合成;1974年贝尔实验室的Wagner等人制备出了第一块CIS太阳能电池;上世纪80年代,波音公司和ARCO Solar(即Siemens Solar)公司分别用共蒸发和溅射硒化法进行了进一步研究;之后,又将CIS的材料中掺入镓(Ga)和硫(S)元素使之与太阳光谱更匹配,美国再生能源实验室(NREL)发明了拥有更高的光电转换效率的CIGS电池,这就是现代CIGS太阳能电池的雏形。之后又经过不断的技术改良与创新,CIGS的转化效率不断提高,目前量产的CIGS的组件转化效率可以达到10%到13%左右,高于一般的硅基薄膜组件。
相较于传统的晶硅组件以及硅基薄膜组件,CIGS电池具有转换效率较高,使用寿命较长,单片组件生产成本较低,可塑性较强,安全性较高以及生产过程中不需要提炼高纯度原料等特点。
首先,其转换效率较高。CIGS电池是在薄膜太阳能电池中具备最高转化效率的电池之一,德国太阳能和氢能研究中心(ZSW)采用共蒸发法曾在0.5平方厘米的CIGS电池上达到了20.3%的高转化效率,使CIGS薄膜的效率与仍然主导市场的多晶硅太阳能电池之间的差距缩小到了0.1%。就连一般的量产CIGS组件,其转化效率也可以达到10%到12%左右,高于一般的硅基薄膜组件的5%~10%。
其次,其使用寿命较长,稳定性高。一般的硅基薄膜电池组件,在使用后的短时间内,其转化效率就会有较大幅度的跌幅。而CIGS电池则可以有更高更稳定的使用寿命。
第三,其低成本预期可加速实现。由于CIGS电池的转化效率较高,每提高1%的转化效率,其成本预期便会降低10%左右。而且,CIGS电池的薄膜厚度仅是硅基薄膜组件的百分之一左右,即2μm至3μm,相同面积使用的材料则更少。另外,其基板材料也是较为廉价的碱石灰玻璃。再者,对原料纯度要求并非十分苛刻。这一系列原因,都预示着单片CIGS电池较低的生产成本。
另外,能源回收周期短。根据迈哲华咨询(中国)公司的相关数据分析,相对于其他组件,CIGS电池的EPT(Energy Payback Time)更短。所谓EPT,即能量回收周期,指的是在生产太阳能电池的过程中使用的能量,与制作完成的太阳能电池发电产生的能量等同时所需要的时间。EPT=生产太阳能电池的过程中使用的能量÷制作完成的太阳能电池一年发电产生的能量。由表1可见,在能源回收利用的效率上,CIGS电池有着更大的优势。
但是,尽管CIGS电池相对于硅基薄膜组件有着诸多优点,但是其本身的局限性也是不容忽视的。例如,薄膜组件生产过程中共同的软肋:前期投资成本高,设备要求高,生产过程复杂;以及目前CIGS电池关键原料的供应并不十分充足,远不如晶硅组件原料般普及;而且,关于其生产过程中可能产生有害物质的争议也从来没有停息过。这些,都是目前制约CIGS电池发展的主要因素。
CIGS技术前景如何?
目前全球CIGS电池的市场情况如何呢?2012年,受全球太阳能发电市场不景气的影响,CIGS组件的产能也受到了不小的冲击,尽管目前2012年具体的数据还尚未统计出来,但是从2011年全球前7位的组件厂商的现状,便可以了解一二。(见表2)
由表2可知,目前全球CIGS电池的产能虽然较小,但是整体市场状况和晶硅组件一样不容乐观,尽管这其中有受全球光伏市场疲软的影响因素,但是CIGS电池组件生产本身的高投资成本,与小众化的市场等,也是导致其在全球市场中表现不佳的症结所在。
那究竟为什么在全球CIGS电池市场当下并不景气的情况下,汉能依旧出巨资收购MiaSolé等CIGS电池企业呢?笔者认为,首先是因为MiaSolé光伏组件具有较高的转化效率技术,据汉能董事局主席李河君说,该技术的量产转化效率达15.5%,并且该技术预期两年内也能有较大的提升空间,汉能收购MiaSolé预示着对其技术能力的肯定与高预期;其次,由于美国市场对我国组件企业的双反等成为了我国组件厂商进入美国市场的最大阻碍之一,汉能此番收购美国本土公司,可以较好地越过贸易壁垒,为今后在美国市场的发展打下基础;再者,由于现在CIGS电池整体行业的不景气,对其厂商的收购价格也较为低廉,所以汉能选在现在完成对MiaSolé的收购,也是较为合适的时机。