(莱城工业区的铜铟镓硒薄膜太阳电池项目建设现场,技术工人正在紧张地进行产品试生产)
进入21世纪,随着人们对全球气候变化和生态环境问题日益关注,太阳能光伏发电产业在世界范围内蓬勃发展,尤其是中国,近年来发展尤为迅猛,已成为世界的龙头。目前,光伏发电中的太阳能电池以第一代硅太阳电池为主,但因为其投资成本较大,且面临着生产过程耗能和污染的问题、有衰退率以及成本下降空间有限的问题,维持现有市场份额的挑战越来越大。薄膜太阳能电池作为第二代及第三代太阳能电池,尤其是CIGS(铜铟镓硒)薄膜发电技术近年来发展势头强劲,CIGS薄膜电池占全球薄膜电池产量的比重从2011年的20.5%迅速上升至2013年的40.39%。
GIGS被奉为薄膜光伏皇后,备受光伏发电专家的推崇。全球第一个GIGS 薄膜太阳能电池商业化量产实现者为美国的Solar Frontier,其初始转换率为13%。长江后浪推前浪,随着近几年技术的进步,CIGS薄膜太阳能技术路线的桂冠争夺也愈来愈激烈,其效率基本保持在每年1%~1.5%的提升速度。今年4月亚智科技集团(Manz)刚刚公布其最新CIGS组件16%的效率记录,就被台积电太阳能(TSMC Solar)商业规模CIGS组件16.5%效率打破,而转换效率的竞争还远没有结束,Manz公司首席执行官在一份该声明中表示不远的将来他们将能够完全实现组件效率大幅高于17%的目标。除此以外,汉能、Solar Frontier、三星等知名企业也对CIGS薄膜太阳能电池组件投入大量人力与资金,可见其未来巨大的发展潜力。
CIGS薄膜太阳能电池的有着多方面的先天优势,如转换效率逐年提高,德国光伏权威机构发布的公告称ZSW(德国氢能太阳能实验室)CIGS实验室转换效率最高已达到21.7%,而晶体硅实验室转化率是20.4%,并且已近10年没有突破;工艺成本低,CIGS电池采用了廉价的浮法玻璃做衬底,对大规模工业生产而言,如能保持比较高的电池的效率,电池的价格以每瓦计算会比相应的单晶硅和多晶硅电池的价格低得多;并且CIGS薄膜电池有较好的稳定性,不存在光致衰退效应,在光照不理想的地区也能发挥其良好的特性。
中国首个采用CIGS薄膜电池技术的云南石林1兆瓦光伏示范电站,在近两年的并网运行发电过程中,把采集的数据与晶体硅产品进行对比,发现CIGS产品性能优于晶体硅产品,主要表现在如下几个方面:1.在同样规模、同等光照条件下,年发电量高于晶体硅10%;2.衰减率低于晶体硅;3.在高温条件下,CIGS发电功率超常发挥,随机抽查石林电站运行的每片80瓦功率的组件,发现它的发电功率达到107瓦,而晶体硅在同样条件下,是达不到如此高的发电功率。
中国在发展CIGS薄膜太阳能电池产业上具有得天独厚的有利条件。首先在铟、镓等稀有金属资源的供给方面,我国是全球最大的稀有金属铟、镓资源储备和产出国,不存其他国家对所需稀有金属铟、镓等材料供给短缺的担忧,CIGS薄膜电池量产所需材料可以100%自给,不仅可以实现国内稀有金属资源的应有价值而且也可以解决我国能源长期的对外依赖。其次,基于CIGS在下游终端市场的表现和上游制造环节的技术优势,CIGS薄膜发电技术早被国家科技部、工信部列为“十二五”光伏规划的重大科技产业化项目目录。2015年3月16日,国家能源局出台的《国家能源局关于下达2015年光伏发电建设实施方案的通知》将2015年全国光伏电站建设规模调整为17.8GW,比起2014年实际完成的光伏装机容量更是高出了6GW,增幅超过50%。今年我国将有望一举超越德国,成为全球光伏累计装机量第一的国家,这将为我国发展CIGS薄膜发电产业提供了难得的机遇。2015国际太阳能产业及光伏工程展览会上Manz亚洲区副总经理林峻生先生表示“中国是投资CIGS的理想沃土”。
CIGS薄膜电池的快速发展,必将会增大原材料铟、镓、硒等稀有金属的消费需求,也会带动越来越多的企业和个人关注铟、镓、硒和碲等稀有金属。作为全球稀有金属交易量和库存量最大的现货交易所,泛亚有色金属交易所在稀有金属行业内的优势地位也会逐渐凸显。
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