CIGS薄膜电池在电站全生命周期更具竞争优势
2016-06-22 14:11:53 来源: 浏览次数:0
编者按:
在光伏领域,晶硅技术与薄膜技术的路线之争由来已久。作为一家全球知名的生产设备解决方案提供商,德国Manz亚智科技公司为何对CIGS薄膜电池情有独钟。在此,该公司总经理林峻生为您娓娓道来。
中国能源报:能否介绍一下薄膜电池的类别以及这些技术类别的应用现状?
林峻生:目前光伏的主流技术为晶体硅,约有80-90%的市占率,但薄膜电池凭借着其成本低、应用广及累积发电量较优等优势,被称为下一代的光伏产品。在薄膜技术中,已商业化或接近商业化的有硅基薄膜、碲化镉及铜铟镓硒。硅基薄膜为硅材料,但材料结构非常松散,导致光电转换效率非常的低,一般单结硅基薄膜为6-7%,双结的微晶硅基薄膜约可提升至10%左右,仍低于国家对薄膜组件所要求的最低12%门槛,因此近年已被市场所淘汰,但目前仍有少数企业投入生产。
第二种的碲化镉技术以美国的First Solar最为出名,事实上也只有这一家厂商成功量产,其余投入开发的厂商皆在生产边缘挣扎。First Solar的碲化镉产品转换效率可达12-13%,虽然通过国家12%门槛,但最为人所诟病的是其产品含有镉元素。在使用或生产环节中,对环境的潜在污染影响非常巨大,所以限制了碲化镉的发展及未来。
铜铟镓硒(CIGS),为一四元化合物太阳能电池,科学家研究开发已数十年之久,在最近多个尝试商业化的铜铟镓硒生产商逐渐突破量产瓶颈,正大步地往产业化迈进。尤其在欧洲,CIGS已经是关注非常久的新一代太阳能技术,一直被公认是在主流晶硅电池之外,最具备量产的水平的光伏电池技术。最近CIGS在技术上取得大幅进展后,各界期盼趁此热潮,再继续推进CIGS技术的向前迈进,因此欧盟大张旗鼓的宣布将展开CIGS Sharc25计划,目标是在最短时间内把CIGS薄膜太阳能电池的效率达到25%,使CIGS薄膜太阳能的技术能超越主流的晶硅技术,进而在成本上占有优势,抢占市场份额。
中国能源报:在Manz看来,CIGS目前从度电成本上来说,是否能达到国家相关部门的“平价上网”路径?
林峻生:我们曾经以日照量约为1800kWh/m2的中国北部城市银川为例。经计算,其LCOE(度电成本)约为0.05美元/度,约合0.24元人民币左右。当然,随着我们一系列的规划使技术与成本持续下降,成本降低仍然可期。
中国能源报:中国光伏产业曾遭遇“三头在外”囧境,目前在晶体硅电池中,这样的囧境已经得到解决。请问CIGS生产过程中,原材料问题是否能得到解决?制备设备国产化现状是怎样的?
林峻生:我们认为铜铟镓硒产业非常适合中国的原因即在于,所有的原材料及设备,在中国本土都可自给自足。
以原材料而言,占比最大宗的前三名分别为玻璃、电力、铜铟镓硒元素。进一步地分析,这些都是中国已经存在并且在全世界领域占有优势的行业,而Manz也已规划一系列的测试,帮助客户能在最短的时间内完成材料本地化的作业。
至于设备国产化,Manz也是有计划的在进行当中,不过考虑到涉及CIGS产品的质量及设备的使用寿命,我们倾向采取分阶段的方式移转,会在最快时间之内完成设备本土化的工作。
中国能源报:目前,在应用端,太阳能发电主流产品依然是晶体硅电池(组件),Manz公司内部有没有进行过相关的发电效率对比?有没有进行过相关的生产成本的对比?有没有对能量回收周期进行过测算?
林峻生:全球晶体硅电池产业已达30-40吉瓦,目前生产成本约0.55美元/瓦,但晶体硅的成本下降已经越来越难突破,最主要的原因就是产业发展已经相当成熟,不论是技术或成本下降途径都趋于饱和。反观CIGS,仍属新兴光伏技术,不论是产业规模或技术本身,都还有很大的突破空间,此点可由近几年不断突破的实验室或量产效率证明。以Manz自己的CIGS技术而言,目前150兆瓦的工厂,其生产成本约为0.4美元/瓦。我们估计,若产能提升至600兆瓦,生产成本可下降至0.3美元/瓦,充分展现薄膜技术在成本上的优势。
另外,CIGS在生产过程中,不需使用晶体硅工艺所必要的硅材料纯化及晶硅铸锭等非常耗电的制程,所以堪称是真正的绿色能源科技,因此CIGS能量回收期只需小于1年的时间,少于晶体硅的能量回收期。
最后,实验数据显示,铜铟镓硒组件的累积发电效能每年约略能比晶体硅多出5-10%,因其有较为优异的弱旋旋旋旋光性及温度系数,能在实际使用的情况下,会产生更多的电力。
中国能源报:Manz对于CIGS在中国应用端的预期是怎样的?相对于晶体硅组件,CIGS在应用端的优势主要体现在哪些地方?分布式光伏的异军突起是否能成为CIGS的规模成长的空间?
林峻生:简而言之,晶体硅所能使用的领域,CIGS都适用,而且除了成本优势能致使系统成本下降外,其维修成本低及累积发电效能较佳等优点,是目前所有主流之外的更佳选择。
举例而言,CIGS可用于大型地面电站及分布式系统,其安装实例早已见于世界各地,如欧洲及日本等地。近期,中国也有云南石林的1兆瓦及Manz苏州工厂的1.24兆瓦实例等。在国内案例当中,皆已顺利发电并网。最终的结果也显示了,CIGS累积发电量优于晶体硅系统。另外,CIGS又特别适用于大楼帷幕及BIPV(建筑一体化)系统,因为CIGS有着气质的外观,在做为发电装置之外,又能兼顾美学感官。在欧洲,我们已经执行过非常多以CIGS做为建筑概念的应用,这是晶体硅无法比拟的。
信息来源:中国能源报 编辑:苟丽丽