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铜铟镓硒薄膜之战开启!汉能能否被拉下神坛
时间:2018-02-01    来源:全民光伏PV Plus     浏览:564 次

在单晶、多晶技术酣战之际,中建材、中国神华等光伏“后来者”却将百亿元重金押宝在“冷门”的薄膜太阳能领域。

1月15日,中建材旗下的凯盛科技集团有限公司(以下简称“凯盛集团”)与徐州经济技术开发区签约,投资建设铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池生产及设备制造项目。据悉,该项目一期投资20亿元、建设300兆瓦太阳能电池生产线,后期陆续投资将达到百亿元、建设GW级太阳能电池生产基地。在此之前,总投资75亿元的重庆神华薄膜太阳能电池组件项目也已开工建设。

其实,在中建材、中国神华等央企布局之前,一家名为汉能控股集团的民营企业已在铜铟镓硒薄膜太阳能领域深耕多年。自2009年以来,汉能已花费数百亿元用于薄膜太阳能技术的自主创新和全球技术整合,并占据了薄膜发电技术的最前沿。

得益于汉能近十年的开拓,一个万亿级薄膜太阳能市场已然形成。中国企业研究院首席研究员李锦表示,中建材、中国神华等能源央企豪掷百亿元投资薄膜太阳能项目,除了满足自身向清洁能源方向转型的需求外,主要还是看好其未来的发展前景。

百亿资产“搅局”

在光伏行业,目前存在晶硅与薄膜两种主流技术路线,薄膜由于资金与技术门槛高,当下大部分光伏企业倾向于前者。在国内,长期以来,铜铟镓硒薄膜太阳能行业基本是只有汉能在唱“独角戏”。

如今,作为“后来者”,中建材、中国神华等央企巨头也先后掷重金进入到了这一“冷门”的领域。

李锦表示,央企投资一般比较慎重,其内部审批流程复杂,需要层层申报。铜铟镓硒之所以会获得央企资本的青睐,是因为企业看好其未来的发展前景。

另外,在国企改革背景下,调整结构优化国资布局已是大势所趋,不少央企已纷纷向新能源等战略性产业发力。

事实上,早在2015年,关于凯盛集团投建铜铟镓硒项目的消息就陆续传出。据记者统计,从2015年~2017年,凯盛集团铜铟镓硒项目的计划投资额已达200多亿元。所投项目主要采用Avancis公司的技术。

2016年12月27日,上海电气公告表示,拟与神华集团及德国Manz公司就“铜铟镓硒技术”进行合作。在公告发布近一年后,来自重庆市政府官网的信息显示,2017年12月21日,重庆神华薄膜太阳能电池组件项目正式开工。据悉,该项目就是采用德国Manz公司技术。项目位于重庆两江新区水土高新生态城,总投资75亿元,拟分三期实施建设。记者获悉,该项目的实施主体为重庆神华薄膜太阳能科技有限公司。该公司注册资本12.5 亿元,其中上海电气出资2.5亿元,占20%股权;神华集团下属关联公司共出资9.25亿元,占74%股权;重庆两江新区战略性新兴产业股权投资基金(合伙企业)现金出资 0.75 亿元,占6%股权。

在上述神华项目开建之时,1600多公里之外的山东淄博市,汉能铜铟镓硒薄膜太阳能生产项目首片电池已经下线。据了解,该项目规划产能600MW。截至2017年底已实现两条产线450MW产线设备搬入。预计2018年将实现600MW产能全线贯通。

与上述央企相比,汉能项目的CIGS技术更加全面。据了解,山东淄博汉能600MW铜铟镓硒薄膜太阳能项目采用两条技术路线,分别为汉能旗下美国MiaSolé真空磁控溅射技术与德国Solibro共蒸发技术路线,这两条路线各具优势。

其中,MiaSolé产线具有全球唯一的CIGS一站式全自动卷绕式磁控溅射镀膜系统,其柔性电池芯片与不锈钢衬底柔性电池组件产品,具有“轻、柔、薄”、应用范围广、可定制化优势,不仅安装简易,可灵活适用于轻钢屋顶等各种传统晶硅板无法应对的复杂环境,可满足汉瓦、摩拜单车、便携充电包等各类移动能源应用产品的加工需求。

民企、央企同台竞技

对于央企的竞争“搅局”,汉能董事局主席李河君持开放的态度,其认为,有竞争才会有促进,从而推动行业进步。

“以前铜铟镓硒基本只有汉能在做,现在中国神华与上海电气、中建材进来后,大有形成三足鼎立之势。”一位光伏行业人士向记者如是表示。

在上述光伏行业人士看来,其实这几家企业所采用的技术路线和方法各有侧重。比如,中建材的项目所用的是德国Avancis公司技术,底衬采用的是玻璃基,不具备薄膜太阳能的“柔性”优势,而柔性可弯曲等性能则正是汉能薄膜太阳能的优势之一。

但一位蚌玻院人士告诉记者,凯盛集团的铜铟镓硒薄膜太阳能项目,其实际上就是在玻璃上镀膜,而“玻璃是我们的强项,在玻璃上镀膜又是我们的核心技术”

相比之下,汉能于2012至2014年间先后花费数百亿元收购了德国Solibro、美国MiaSolé、Global Solar Energy(GSE)、Alta Devices等薄膜太阳能技术公司。通过数次并购,汉能成为了全世界规模最大、技术最领先的薄膜太阳能公司,也因此成为行业公认的薄膜太阳能行业领导者。

其中,汉能引以为傲的铜铟镓硒柔性薄膜(溅射法)采用美国MiaSolé技术。公开数据显示,目前MiaSolé多元素溅射法柔性单串组件效率17.3%,为该领域的世界纪录。量产转换效率已达到15.5%,并以平均每年1%的速度提高,是目前世界最高转换效率的柔性CIGS薄膜技术。

另外,在技术层面,与央企这些“财大气粗”的“后来者”相比,早先布局的汉能在技术上也已多次实现了升级迭代,并通过二次开发,打开了一个万亿级的移动能源市场。

上述光伏行业人士向记者表示,汉能基于CIGS柔性薄膜太阳能技术的二次开发、产品集成能力更强。仅2017年,汉能的多款薄膜太阳能产品就成功推向市场,实现了商业化应用。

除了“住”之外,汉能还在“行”方面多维布局。继2016年推出四款全太阳能动力汽车之后,在2017年,汉能又与福耀玻璃联合推出了用于新能源汽车的“太阳能全景天窗”。在2017年8月23日,汉能旗下美国全资子公司——阿尔塔设备公司又与奥迪股份公司签订了合作开展“奥迪/汉能薄膜太阳能电池研发项目”的协议,这项合作就是将汉能薄膜太阳能芯片装备在奥迪车顶,并为其提供额外续航电力。

2017年12月15日,汉能宣布与北汽新能源携手,双方将在“智慧交通、绿色出行”总合作框架范围内,推进汽车天窗车顶解决方案、新能源汽车交换电站、共享电动汽车、园区及厂房分布式能源建设、农业光伏扶贫、特色小镇建设等领域的全方位合作,拓展薄膜太阳能的技术和产品在“住与行”领域的应用范围。

从“冷遇”到“热捧”

在李锦看来,中建材、中国神华等央企投资薄膜太阳能其实并不意外。因为传统能源企业现在正着力转型,朝能源清洁化方向发展。企业斥巨资投资,说明看好这一产业的发展前景。

事实上,在这些央企布局之前,国内的铜铟镓硒产业基本上是由汉能在推动和发展。因为长期以来,晶硅技术路线仍是光伏行业的主流,因此,走铜铟镓硒薄膜太阳能路线的光伏企业并不多见。

由于晶硅组件产品在单位面积输出功率方面更具优势,大型地面电站的兴建更倾向于选择晶硅产品。相比之下,铜铟镓硒薄膜太阳能产品具备柔性、弱光性,应用领域更为宽泛。

赛迪顾问半导体产业研究中心高级咨询师陈东坡认为,与晶硅电池相比,铜铟镓硒薄膜太阳电池弱光性能优势明显,使其无论在清晨、傍晚,还是阴雨天等弱光环境下都能发电。同时,经过较长一段时间发电后,其发电性能不会逐渐减退,发电稳定性好。除此之外,铜铟镓硒太阳能电池组件可吸收光谱波长范围广,光吸收能力强,单位时间内转换成的电能多。该种电池与同一瓦数级别的晶硅太阳能电池相比,每天可以超出20%比例的总发电量

另外,薄膜太阳能技术材料消耗少、理论效率高、工艺集成度高,被称为第二代太阳能技术,是太阳能技术的发展方向。因此,欧美、日本等国政府和企业将薄膜太阳能技术列为太阳能领域的重点支持方向。近几年来,铜铟镓硒薄膜太阳能电池产业化技术迅速发展,目前,铜铟镓硒薄膜太阳能电池的实验室转化效率已达到22.3%。凭借着技术的先进性和柔性特征,随着规模化生产带来的成本降低,薄膜太阳能技术可大规模应用于电子产品、汽车、航天等高端领域。

随着薄膜技术的进步,产业规模在迅速扩大,以汉能、中建材、上海电气等大型企业为主导,将在未来5年内打造超过10GW铜铟镓硒薄膜太阳能生产能力。届时,铜铟镓硒将成为国内为数不多的具有国际竞争优势的产业之一。未来将把这些产品逐步开发出来并推向市场。

延伸阅读


铜铟镓硒薄膜太阳能电池,是指使用化学物质Cu(铜)、In(铟)、Ga(镓)、Se(硒)通过共蒸发或后硒化工艺在衬底上形成吸收层的太阳能电池技术。

因衬底材质和工艺的不同,铜铟镓硒薄膜太阳能电池的技术、应用领域也有所差异。目前,主要有铜铟镓硒玻璃基薄膜、铜铟镓硒柔性薄膜这两种类型。

铜铟镓硒玻璃基薄膜

该技术采用多元素共蒸发的方式,在玻璃基衬底上沉积铜铟镓硒功能膜层。上述中建材铜铟镓硒项目所用的Avancis公司技术,以及中国神华项目所用的Manz公司技术均属于此类型。

Avancis公司在2016年宣布,其基于该技术的铜铟镓硒薄膜太阳能电池的转化效率为17.9%。

汉能的铜铟镓硒玻璃基薄膜使用的是德国Solibro技术。该技术实验室转化效率达21%,量产转化效率达到17%,并以平均每年1%的速度提高,是目前世界量产效率最高的共蒸发铜铟镓硒玻璃基薄膜技术。

目前,铜铟镓硒玻璃基薄膜太阳能电池产品主要应用于大型地面电站、分布式电站、户用系统等领域。

铜铟镓硒柔性薄膜

根据工艺的不同,又分为溅射法和共蒸发法两种。前者采用多元素溅射的方式,在柔性衬底上沉积铜铟镓硒功能膜层,后者则通过多元素共蒸发的方式来实现。

与刚性玻璃基衬底相比,采用柔性衬底的铜铟镓硒柔性薄膜太阳能电池兼具了轻、柔、薄等特性,因此应用更为宽泛。可广泛应用于柔性屋顶、汽车应用、特种产品、电子产品等领域。目前,汉能MiaSolé多元素溅射法柔性单串组件效率17.3%,为该领域的世界纪录。量产转换效率已达到15.5%,并以平均每年1%的速度提高。

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