多家央企青睐铜铟镓硒薄膜组件 为哪般？

引言：4000万欧元的订单

近日，光伏生产设备专业供应商SingulusTechnologies预定了逾4000万欧元(合4850万美元)的CIGS(铜铟镓硒)薄膜制造新设备。公司与主要客户中国建材集团有限公司于2017年12月下旬签署了一份合同，为中国建材在安徽省蚌埠市的工厂交付五台“CISARIS”硒化机以将产能从150MW扩大到300MW，中国建材计划未来将产能扩大至1500MW。

不久前，公司还与一家大型上市能源公司的子公司签署了一份TENUISII, CIGS & CdTe湿化学涂层工艺设备协议并已收到付款。这家子公司也在中国生产光伏组件。合同金额为1000万欧元(合1210万美元)。

CIGS(铜铟镓硒)组件

1、组件的分类

之前的文章中介绍过，光伏组件的技术路线如下图所示。最近一段时间，由于多家央企的青睐，铜铟镓硒薄膜组件备受关注。

2、多年央企青睐铜铟镓硒组件

近期，多家央企布局铜铟镓硒组件生产线!

2017年12月份，中国建材集团旗下凯盛集团宣布其位于安徽蚌埠的300MW的铜铟镓硒薄膜组件产线正式投产;

2017年12月份，同煤集团、大同市经济发展投资有限公司和汉能集团也宣布其共同投资的第一条50MW产线开始投产;

2018年1月份，神华集团、上海电气、德国光伏设备制造商Manz AG共同出资建设的重庆神华薄膜太阳能项目宣布正式开工，据称该项目设计年产能为306MW。

3、铜铟镓硒组件介绍

铜铟镓硒组件是指使用化学物质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。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。目前国内三家铜铟镓硒生产企业的技术路线如下表。

表：不同企业的铜铟镓硒技术对比

4、铜铟镓硒组件的优点

根据国内外学者的研究，相对于晶硅组件，铜铟镓硒组件最大的特性就是低衰减。

根据国家标准，晶硅组件首年衰减应控制在在2.5%~3%以内，以后每年控制在0.7%以内，25年的衰减接近20%。

而铜铟镓硒组件的衰减率则很低。本文收集了部分国内外学者的研究资料。

铜铟镓硒组件25年几乎无衰减，如下图。

资料1：《太阳能电池基础与应用》，科学出版社出版，熊绍珍、朱美芳主编

测试单位：SERI(科罗拉多太阳能研究中心，美国)

测试时间：160天

测试结果：电池性能“没有发生任何衰减”。

上图引自：南开大学李长健教授，《Cu(In,Ga)Se2薄膜太阳电池研究进展》

原始资料来源： LAXMI M. Outdoor stability performance of thin-film photovoltaic modules at SERI[C].Washington，D.C： IECEC-89,1989:761-763

测试单位：Showa Shell(日本)

测试时间：3年

电站规模：11kW

测试结果：在STC条件下，效率“没有发生任何衰减”。

上图引自：南开大学李长健教授，《Cu(In,Ga)Se2薄膜太阳电池研究进展》

原始资料来源： KUSHIYA K,KURIYAGAWA S,TAZAWA K, et al. Improved stability of CIGS-based thin-film PV Modules [C]. Waikoloa, Hawaii, Proc IEEE PVSC, 2006:348-351

测试单位：Siemens(德国)

测试时间：1988.11~1997.10(完整8年)

测试结果：除1989~1990年更换模拟器时电池效率稍有变动外，其他时间的平均效率“基本不变”，甚至有所增加。

本图引自：南开大学李长健教授，《Cu(In,Ga)Se2薄膜太阳电池研究进展》

原始资料来源： ROBERT R G. Prerequisites to manufacturing thin-film photovoltaic [J]. Progress in photovoltaic: Research and Applications, 1997, 5:337~343

说明：上述4个数据案例由刘松民博士提供!

汉能的铜铟镓硒技术路线

汉能作为国内最早做铜铟镓硒的企业，先后耗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，前三家企业均为铜铟镓硒技术路线产品，第四家为砷化镓技术路线产品。

1、德国Solibro——共蒸法技术路线

Solibro系列为玻璃基的双玻刚性组件。

该技术实验室转化效率达21%，量产转化效率达到17%，为共蒸法CIGS组件量产世界纪录;Solibro系列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。

2、美国MiaSolé——真空磁控溅射技术路线

MiaSolé既可以做成玻璃基的刚性组件，也可以用钢衬底做成可一定卷曲的柔性组件。

目前，汉能MiaSolé多元素溅射法柔性组件，芯片当前的研发效率已达到19.4%，量产组件效率也达到了15.5%，为目前全球溅射法CIGS柔性组件最高效率。

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，汉能推出的汉瓦、摩拜单车、便携充电包等各类移动能源应用产品，都采用的是MiaSolé系列。

3、德国GSE——共蒸法

据介绍，GSE芯片研发效率18.7%，冠军组件效率达到16.2%;

中建材的铜铟镓硒技术路线

技术来源：德国Avancis——共蒸发

据了解，德国Avancis公司生产的CIGS(玻璃基)薄膜太阳能电池芯片效率达到17.9%，有效面积光电转换效率达到了16.4%;

早在2014年4月份，中国建材集团就着手收购德国光伏企业Avancis公司。

2018年1月15日，中建材旗下的凯盛科技集团有限公司投资建设铜铟镓硒(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。

神华的铜铟镓硒技术路线

技术来源：德国Manz——共蒸发

据介绍，Manz的芯片量产转换效率也达到了16%

2017年12月27日，上海电气发布公告称：神华集团与上海电气等共出资近25亿元组建神华(北京)光伏科技研发有限公司和重庆神华薄膜太阳能科技有限公司。神华集团出资15.35亿元，分别持有两家公司股份为60%、74%，上海电气共出资4.95亿元，分别持股20%、20%。

神华(北京)光伏科技研发有限公司注册资本为12.25亿元，其中神华集团下属北京低碳清洁能源研究所出资7.35亿元，占股60%，上海电气现金出资2.45亿元，占股20%，德国公司Manz AG现金出资1.84亿元，占比15%;北京未来科技城产业发展有限公司出资0.61亿元，占股5%。

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，项目总投资75亿元，拟分三期实施建设。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。

结语

随着中建材、神华等央企的加入，原来仅有汉能一家参与的铜铟镓硒薄膜市场热闹的起来。

目前，晶硅电池效率的最高水平已达到23.45% ，组件光电转换效率达到20.41% ，价格降低到2.3~2.8元/W。

这些新扩产的铜铟镓硒组件达到量产后，在市场上是否具有竞争力，还有待观察。

FR：智汇光伏(PV-perspective)

文章作者：王淑娟