在國家政策的加持下,光伏建筑一體化(BIPV)市場持續升溫。這也讓薄膜太陽能電池企業看到了新的發展機遇。
市場需求一拍即合
“目前,我國約有40%的工商業廠房和彩鋼瓦屋頂缺乏承重能力,輕量化光伏組件可以有效解決這一痛點。同時,對于一些具有弧度的曲面屋頂,柔性組件也有獨特的應用優勢。”在日前光伏行業協會舉辦的薄膜太陽能電池應用及產業發展機遇研討會上,浙江尚越新能源開發有限公司董事長任宇航表示,輕質化、柔性化將成為未來太陽能發展的趨勢。
據南開大學光電子薄膜器件與技術研究所教授孫云介紹,目前,除去已經基本退出市場的硅基薄膜電池外,薄膜電池可分為碲化鎘薄膜電池、銅基薄膜電池(銅銦鎵硒、銅鋅硒硫)和砷化鎵疊層薄膜(柔性)電池、鈣鈦礦電池等幾大類。其中,前三者已經實現商品化,鈣鈦礦電池則還需進一步解決穩定性問題。此外,諸如有機電池OPV、量子電池等其他電池尚處于基礎研究階段。
孫云表示,2020年前后,BIPV產業開始在全球范圍內發展壯大,薄膜電池也因此受到更多關注。“薄膜太陽能電池更適用于建筑物立面安裝,具有很好的弱光效應,同時制作成彩色組件對于輸出功率的損失僅為10%左右,可以很好適應BIPV的發展需求。”
產業發展命途多舛
雖然市場需求開始顯現,但就全球范圍內而言,從事薄膜太陽能電池規模化生產的企業卻非常有限。
以碲化鎘電池為例,龍焱能源科技(杭州)有限公司總經理吳奔表示,早在1991年,美國FirstSolar公司和德國ANTECSolar公司就開始從事碲化鎘薄膜電池的產業化工作,此后兩國的多家公司都加入其中,但由于碲化鎘技術壁壘較高,目前,僅剩FirstSolar公司還在研發生產。就國內情況而言,只有龍焱能源科技、成都中建材光電材料和中山瑞科新能源三家公司從事碲化鎘電池的產業化研發和生產。
銅銦鎵硒薄膜電池的發展也堪稱“命途多舛”。孫云表示,在“從無到有”的開發階段,銅銦鎵硒電池作為“四元化合物”半導體,其科學機制與技術同傳統半導體完全不同,在相關研究尚未明朗的情況下,部分項目急于求成,造成投資血本無歸。同時,在學術界,銅銦鎵硒電池也受到硅薄膜電池的擠壓。
“2011年前后,西方國家開發出銅銦鎵硒電池中試單機2萬千瓦產線,但在向規模化降本提效的過程中,由于晶硅電池價格暴跌,產線面臨停產倒閉,不得不將技術開放,中國企業也正是在這個時候收購了相應的產線。”孫云坦言,出于對西方技術的盲目信任,中國企業希望借用晶硅電池“當年投產、當年獲利、來年上市”的經驗,投資數十億建設大型產業基地。但在缺人才、缺技術的情況下,整體推進遲滯。“銅銦鎵硒電池在效率、成本方面和晶硅電池的差距越拉越大,重資產壓力下,項目為及時止損不得不關停,數十億資金被套牢。”
增加產能量力而行
任宇航認為,目前,薄膜太陽能電池所處的發展階段恰如10年前的晶硅電池。“產業化規模擴大,市場和應用場景也開始放大。上下游供應鏈打通,細分市場的開拓和布局也逐漸成熟。同時,大型的產業化基金開始導入,技術和應用的相關研發正處于加速的進程中。”
在此背景下,任宇航表示,要實現薄膜電池的大規模、低成本生產,必須要立足于自主知識產權,掌握高效率成套工藝和核心產線裝備的本土人才,實現材料和裝備的國產化,并建立起標準化的生產流程。
同時,孫云認為,薄膜電池要注重走“差異化”發展道路,結合電池特性開發出獨特的應用產品和領域,提升附加值。“這一過程中要特別注重解決柔性薄膜電池封裝材料的技術瓶頸問題。”
“薄膜電池回歸市場,在價格上不要急于與晶硅電池比拼,要充分考慮成本、利潤和研發費用的投入,權衡之后決定是否擴大再生產。”孫云指出,薄膜電池企業要與高校和科研院所充分合作,將基礎研究和工程技術開發相結合,不斷提升電池效率、降低成本,根據市場需求量力而行增加產能。