CIGS薄膜电池：打破“无聊的梦”

有这样一组数据：据前段时间公布的《全球新能源发展报告2014》显示，2013年全球光伏市场新增装机容量达到38.7GW，中国新增装机容量为12GW，同比增长了232%，接近欧洲2013年新增装机容量总和。而2013年全球薄膜太阳能电池产能达8.4GW，产量约为4GW，产能、产量均较2012年提高了20%。从这些数据不难看出，太阳能光伏发电装机规模仍在不断扩大，同时也显示了薄膜太阳能越来越被重视。

　　我们知道，传统硅晶电池由于由硅晶体组成，电池主要部分易碎，易产生隐形裂纹，大多有一层钢化玻璃作为防护，造成重量大，携带不便，抗震能力差，造价高，效率或多或少降低。而其“宿敌”薄膜太阳能电池重量轻、厚度薄、可弯曲、易携带，薄膜发电无污染、低耗能、应用范围广泛且度电成本低，这让其理所应当地填补了硅晶电池的空白，也造就了自己独一无二的市场阵地。薄膜太阳能发电技术尤其在光伏建筑一体化(BIPV)领域拥有巨大的市场潜力。另外，薄膜太阳能发电技术尤其在光伏建筑一体化(BIPV)领域展现传统硅晶电池所无法比拟的建筑美感，使其拥有巨大的市场潜力。

CIGS薄膜电池

　　目前已经能进行产业化大规模生产的薄膜电池主要有3种：硅基薄膜太阳能电池、铜铟镓硒薄膜太阳能电池（CIGS）、碲化镉薄膜太阳能电池（CdTe）。而三者之中，铜铟镓硒(简称CIGS)薄膜太阳电池又因转换率高、性能稳定、制造成本低、抗辐射能力强、零污染、光谱响应范围宽等特点，被国际上称为下一时代最有前途的廉价太阳电池之一，也是目前行业内公认的最具工业化前景的薄膜发电技术，广受关注和推崇。

　　国内首个CIGS薄膜太阳能电站——云南石林1兆瓦级薄膜太阳能并网电站，其承建方北京桑林蓝天自控技术有限公司总经理王晓义曾在“OFweek Solar & PV Forum 2014太阳能光伏(CIGS)技术与市场前瞻论坛”上发表演讲称，“CIGS薄膜电池将是我国未来产业化发展的重大科技项目。”

　　全球著名的高科技设备制造商德国Manz集团亚太区业务副总经理林峻生也曾表示：“虽然目前薄膜在全球市场占有率约10%，但是未来CIGS薄膜市场占有率将会不断提高。”

　　事实上，自从2009年薄膜组件产量达到全球组件产量19%的最高比例以后，与薄膜有关的太阳能市场便大幅度衰退，一直很难有所突破。而造成这种局面的原因，除了个别案例以外，薄膜组件价格相对昂贵、低效，比起主流晶体硅电池技术来难以图利。原本就不看好薄膜太阳能的业者更加唱衰，原本看好、参与的企业无奈放弃而退出，这让薄膜太阳能的发展无疑雪上加霜。

　　但如今，经过众多薄膜企业的坚守和努力，以CIGS为首的薄膜技术终于拨云见日，在太阳能光伏领域占据一席之地。而2013年薄膜太阳能电池迅速增长的产量，恰恰印证了这一点。

　　从全球来看，随着近几年薄膜技术的不断进步以及装备性能的持续提升，薄膜发电技术产业化的步伐亦逐渐加大。尤其是自CIGS薄膜电池开始规模化量产以来，效率基本保持每年1~1.5%的提升速度，并带动组件成本的不断下降。相对而言，多晶硅的成本下降则是有限的。

---

　据OFweek太阳能光伏网了解，目前全球唯一一家可提供量产出稳定且成熟的CIGS光伏组件的设备供货商是德国Manz公司，其量产CIGS薄膜组件效率已达14.6%。更令业界震惊的是，2013年Manz公司与ZSW共同研发的最新CIGS薄膜电池的转换效率达到20.8%，首次超过了目前市面上广泛使用的多晶硅太阳能电池的效率。依此而论，CIGS薄膜太阳能电池的“春天”为时不远了。

　　塞翁失马，焉知非福。近年来欧美等国对中国光伏产品实施“双反”调查大大阻碍了晶硅产品的发展。然而从另一个角度来看，这给薄膜电池带来了难得的发展良机。

　　从发展前景上看，笔者认为在未来一段时间，薄膜发电还有很大的提升空间和潜力。就中国而言，除了国家政策的支持，市场“蛋糕”本身还很大。根据国家统计局数据测算，到2020年，我国城乡房屋建筑面积约为890亿平方米，以东、南、西墙墙面积的15%、屋顶面积的10%计，直接市场规模超过10万亿元，间接市场规模达30万亿元，相当于我国汽车市场的3-5倍。即使按照10%的转化率和太阳能平均每年1300个发电小时计算，装机规模相当于368个葛洲坝或45个三峡，可替代全社会30%左右的年用电需求。而对于薄膜发电技术尤其是CIGS技术来说，凭借其独特的优势，在光伏建筑一体化（BIPV）领域是极具市场竞争力的。

　　此外，不得不提的是，多晶硅电池的硅原料多控制在德国、美国、日本手中，这也使得多晶硅电池过度依赖海外市场。反观以铜、铟、镓、硒为主要制造原材料的CIGS薄膜电池，四种原材料最大产地恰恰是在中国，技术所需的原料进口依赖性自然也就小多了。

CIGS薄膜电池

　　可以说，CIGS薄膜产业现在已经不再像“苍蝇趴在玻璃窗上”——前途光明，道路没有。相反，CIGS经过这些年的发展，虽遇到了瓶颈，但并没有失去方向。据笔者了解，CIGS薄膜太阳能技术已被列为国家节能减碳的绿色环保型鼓励型项目，成为了国家重点扶持的项目之一。同时，CIGS薄膜电池技术也是国家“十二五”重点发展项目，提高转换效率、开发真空共蒸法电池制造技术、规模化制造关键工艺是加速CIGS技术发展及产业化的重要目标。

　　虽然云南石林1兆瓦的CIGS薄膜电站项目，经过一年多的运行，其良好的运营效果已然显现。但是不能否认，其在全国范围的推广应用力度还远不能和采用晶硅电池的电站数相比。此外，人们对CIGS电池研发的难度估计不足，机构在研发中缺乏配合，国家863重点科技项目保障机制缺乏等问题，也一直困扰着国内薄膜太阳能产业的发展。

　　笔者以为，以CIGS为主导的薄膜太阳能发电技术，打败晶硅电池技术并非是“无聊的梦”。这也不单是薄膜企业需要努力的方向，更是整个薄膜领域所必须经历的“黎明前的黑暗”。中国国内的CIGS产业相对起步较晚，在CIGS电池的研发上还有较长路要走。自主创新的同时，如何引进消化吸收国外先进技术，实现关键技术的突破以及设备的国产化，这些都还有待行业同仁去研究探索。