鉅大LARGE | 點擊量：504次 | 2021年11月10日
薄膜電池需破核心裝備國產化瓶頸
近日，國家發改委、國家能源局下發了《能源技術革命創新行動計劃(2016-2030年)》，并同時公布了《能源技術革命重點創新行動路線圖》，其中大幅提高銅銦鎵硒（CIGS）、碲化鎘（CdTe）電池效率，建立完整自主知識產權生產線被列為太陽能利用路線2030年重要目標，同時在創新行動中還著重強調了要研究碲化鎘、銅銦鎵硒等高效薄膜電池的產業化關鍵技術、工藝及設備，掌握銅銦鎵硒薄膜電池原材料國產化技術。
在目前全球太陽能系統仍以晶硅電池為基礎的大背景下，怎么樣突破我國薄膜太陽能產業發展的瓶頸？如何勾勒薄膜太陽能高端裝備的產業路徑？薄膜太陽能產業何以推動我國太陽能行業發展？帶著這些問題，本報記者日前專訪了國內銅銦鎵硒技術研發領域的先行者——南開大學電子信息與光學工程學院教授孫云。
產業前景看好
我國能源報：目前薄膜太陽能電池的主流技術有什么，發展現狀如何？
孫云：已經能進行商業化生產的薄膜電池目前重要有3種：硅基薄膜太陽能電池、銅銦鎵硒薄膜太陽能電池（CIGS）、碲化鎘薄膜太陽能電池（CdTe）。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
過去，市場對薄膜太陽能電池技術存在誤解，認為其轉化率低、有衰退，但這一誤解重要緣于硅基薄膜電池。非硅薄膜太陽能技術經過多年發展已突破多項技術難題，成本快速下降，轉換效率上升強勁。目前薄膜太陽能主流技術是銅銦鎵硒薄膜太陽能電池和碲化鎘薄膜太陽能電池。
從國際上來看，目前上述兩種技術的領先公司有美國的FirstSolar和日本的SolarFrontier，這兩家公司的技術都比較成熟，產量均達到吉瓦級。現在銅銦鎵硒薄膜太陽能電池和碲化鎘薄膜太陽能電池的實驗室轉換效率均超過了主流多晶硅電池的轉換效率，組件生產的平均效率也達到了多晶硅組件水平。
從國內來看，已經有多家公司參與到薄膜太陽能電池產業的投資中來，其中漢能薄膜發電更是通過一系列技術并購，成為領先的薄膜太陽能公司。此外，作為國內首座銅銦鎵硒并網光伏電站，北京桑林藍天自控技術有限公司位于云南石林的1兆瓦光伏項目運轉良好。
但是，目前來看，銅銦鎵硒在全國范圍的推廣應用力度還遠不能和采用晶硅電池的電站數相比。
我國能源報：目前來看，多晶硅電池仍然在太陽能市場上占據主導，同時單晶硅也強勢回歸，在這種背景下，薄膜太陽能電池的優勢體現在哪里？
孫云：薄膜電池材料消耗少、制備能耗低。在柔性襯底上制備的薄膜電池，具有可卷曲折疊、不拍摔碰、重量輕、弱光性能好等優勢。
提升轉化率、降低發電成本是光伏發展的主題。目前晶硅電池轉化率的提升空間相對有限，薄膜電池的提升空間還非常大，成本降低空間也很大。大量實驗數據表明，銅銦鎵硒電站發電能力高于晶硅電站5%-10%，一旦產業化技術成熟，其產量達到吉瓦級，度電成本必定要低于晶硅電池，而且制造過程的能耗和對環境的污染，大大低于晶硅電池。從技術成熟度和生產成本上看，銅銦鎵硒薄膜發電產業化有非常好的前景。
核心技術裝備缺乏
我國能源報：薄膜太陽能電池有其優勢，但是國內涉足這一領域的公司仍然為數不多，越來越多的投資還是涌向了晶硅制造業及下游電站應用，這是為何？
孫云：盡管薄膜光伏優勢明顯，應用范圍廣泛，且不受歐盟“雙反”影響，但從整個光伏行業產量來看，薄膜占比目前仍然很低。薄膜電池要想吸引更多的關注度，還是要解決量產化的瓶頸，即核心裝備國產化，這一點十分重要，在此基礎上提升轉換效率、穩定生產工藝、原材料國產化、擴充產量，以此來實現降低成本。
我國能源報：目前我國銅銦鎵硒的自主研發情況如何？薄膜電池高端裝備的產業路徑怎么樣實現？
孫云：我國在薄膜太陽能電池的研發上還有一段路要走。和國外相比，我國在薄膜電池技術方面的自主創新仍顯不足。
技術不斷進步才能保持優勢。有關起步相對較晚的國內銅銦鎵硒產業而言，生產設備和技術瓶頸的制約顯而易見。我國發展銅銦鎵硒薄膜太陽電池產業要兩條腿走路：一是堅持核心技術自主創新，不能只做裝備的搬運工；二是對國外先進生產線進行“引進消化吸收再創新”。
假如說攻克銅銦鎵硒薄膜生產設備是突破產業化最重要的技術瓶頸，那么引進生產線就是在高起點平臺上自主創新加快實現產業化的有效途徑。我國公司收購國外先進技術及生產線，在消化吸收的基礎上突破核心裝備國產化瓶頸，從而形成規模經濟，這不僅是降低成本，而且是實現高效光伏電池低能耗、低排放生產的有效路徑。
同時要強調的是，在核心裝備和技術研發上，我國應該支持自主品牌公司突破瓶頸，應該建立這個行業的公共平臺，而且這一平臺不能被某家公司獨有，而應該為整個行業所有。
期待產學研結合推動產業發展
我國能源報：薄膜太陽能領域的資金支持力度如何？
孫云：在薄膜太陽能領域，資金的前期投入嚴重不足，前期的投入往往要依靠政府。此外，公司還要注意的是，收購國外的生產線時不能一開始就投入很大規模，假如高價位大規模引進了生產線，當國產化達到一定程度后，成本下降、產品價格下降，公司就會面對過重的負擔。因此，在引進國外技術時要掌握自己的節拍，同時一定要落地，進行消化吸收，再讓技術更加成熟。
我國能源報：實現薄膜太陽能電池產業化，有關太陽能行業有何用途？在實現產業化的過程中，您有什么期待？
孫云：薄膜領域規模擴大、效率提升、成本降低，能使光伏市場產品實現多元化。
在實現產業化的過程中，亟待在技術、資金、人才等關鍵環節突破瓶頸。國家應該給予薄膜關鍵技術培育更多支持。在產、學、研結合方面，應當建立合作共享機制，公司要真正地跟科研機構合作，科研機構也應當為產業界服務，雙方的技術力量應該融合在一起，共同攻關。
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