細分光伏應用市場發展硅基薄膜電池

薄膜太陽能電池近幾年呈拋物線式的發展，2008年多晶硅價格暴漲時期，投資熱潮洶涌，在2009年多晶硅價格下跌時，又一度跌至低谷，2010年隨著全球光伏市場的迅猛發展，投資熱潮又重新抬頭。

發展現狀

·全球硅基薄膜電池產量隨著光伏市場的發展水漲船高。

·我國非晶硅電池產業一直處于穩步發展態勢。

全球硅基薄膜電池產量隨著光伏市場的發展水漲船高，但硅基薄膜在薄膜電池中的比重逐年下滑，已從2005年的74.6%下跌到2009年的32%，2009年產量達到560MW，同比增長了38.9%，但遠低于總薄膜電池產量的77%增速。在2009年年中，作為全球領先的電池生產商和設備廠商的無錫尚德和美國應用材料相繼宣布放棄薄膜電池業務轉投晶硅電池，日本三洋和夏普也一度推遲了其旗下的硅基薄膜電池生產任務，這無疑給硅基薄膜電池的發展蒙上一層陰影。但在下半年，薄膜設備廠歐瑞康則宣布新生產線實現了10%的轉換效率和每瓦0.5歐元的生產成本，這無疑給硅基薄膜電池注入了一針強心劑。

1.我國硅基薄膜電池產能/產量。

產業化方面，我國在上世紀80年代中后期引進單結非晶硅電池后，非晶硅電池產業一直處于穩步發展態勢。進入本世紀后顯示出快速發展態勢，近年來，多晶硅材料緊缺更加促進了薄膜電池產業發展。從2004年天津津能引進了2.5MW雙結非晶硅電池后，非晶硅雙結電池產業發展較快。截至2010年年底，我國非晶硅薄膜電池產能已超過1500MW，并且有多個硅基薄膜電池項目正在規劃建設中，預計2011年將超過2GW，中國從事薄膜電池生產的企業也將超過70家。我國非晶硅薄膜電池產量逐年遞增，正處于高速發展期，這主要是由于：一是全球光伏裝機市場的拉動；二是產業技術的進步；三是硅基薄膜電池本身所具有的低成本優勢等，以上原因加速了薄膜電池產業的發展。

2.我國硅基薄膜電池發展特點。

電池轉換效率普遍較低。國內的硅基薄膜電池項目很多采用基于美國EPV公司的低成本生產技術，但由于EPV公司的PECVD功率較低，一條生產線的產能不大，電池效率也不高，約在6%～7%左右。近年來國內有些企業也采用瑞士歐瑞康等公司的全套進口設備，如河北新奧購置美國應用材料的設備，天威保變、浙江正泰等公司采用的則是瑞士歐瑞康公司的設備，這些生產線能夠生產非晶/微晶疊層或多結結構的電池，電池轉換效率可在8%以上，但設備的購置成本較高，約為國產設備的2～3倍。

企業投資經營遵循傳統的電子制造業。硅基薄膜電池擁有原材料豐富、生產能耗低，無污染等特點，只需購置相關設備即可進行來料加工，具有我國傳統電子制造業的特征。特別是在2008年，多晶硅價格暴漲，最高逼近500美元/公斤，使得硅基薄膜電池的低價生產優勢凸顯，全國各地很多公司涉足硅基薄膜電池領域。但隨著多晶硅材料價格的回落，加上我國硅基薄膜電池企業并沒有擁有核心生產技術，對企業的運營形成較大的壓力。

硅基薄膜電池投資持續上漲。目前，我國經濟發展正處于“十二五”開局之年，也是我國調整產業結構、改變發展方式的關鍵時期，加上國家已經將光伏產業列為戰略性新興產業，各地方政府紛紛將光伏產業列為當地“十二五”發展的重要產業之一，并且將發展焦點對準了硅基薄膜電池，規劃了很多硅基薄膜電池項目，同時資金雄厚的國有企業也紛紛進入硅基薄膜電池領域。但由于目前硅基薄膜電池的綜合成本優勢尚未顯現，很多項目正處于布局觀望過程中，一旦硅基薄膜電池取得較大的突破，硅基薄膜電池的投資將會迅猛發展。

市場策略

加強技術改進，降低生產成本。

提高產品應用多樣性，細分光伏應用市場。

發展硅基薄膜電池應做到以下幾點:

加強技術改進，降低生產成本。技術是企業的創新之本，只有通過對硅基薄膜電池生產技術的持續改進才能不斷提高產品競爭力。一是通過非晶/微晶疊層或多結結構，提高產品效率，降低光致衰減；二是提高沉積的速度和均勻性，通過大尺寸、大面積、高速率的沉積降低生產成本；三是開發柔性襯底的硅基薄膜電池生產技術，拓展硅基薄膜電池產品應用的深度和廣度。技術的研發投入較高，需要國家資金的資助和引導。

提高產品應用多樣性，細分光伏應用市場。硅基薄膜電池的低轉換效率在短期內很難得到改觀。因此鼓勵硅基薄膜電池廠家充分利用硅基薄膜所具有的獨特優勢，利用硅基薄膜電池的低成本和發電量高的優勢，一方面在我國西北日照充裕、土地荒漠、人煙稀少地區開發建設大型光伏并網電站；另一方面加強與建材的結合，在光伏建筑一體化和光伏環境一體化中發揮重要作用。

規范行業發展，避免盲目投入。硅基薄膜電池作為新興產業處在高速發展時期，產業的整合不可避免。因此政府有關部門應通過制定薄膜電池等產品和光伏系統的相關標準，完善相關產品的質量標準，嚴格產品質量，以加強行業管理，規范行業發展。另外要加強投資引導，生產商獲暴利的時代已過去，在沒有掌握核心技術的情況下避免硅基薄膜項目的盲目投資。

存在問題

光電轉換效率低，電池穩定性差。

初始投資成本過高，綜合成本尚未顯現。

光電轉換效率低，電池穩定性差。與晶硅電池相比，硅基薄膜電池轉換效率較低。我國硅基薄膜電池生產效率在7%左右，而單晶和多晶硅電池產業化效應已分別接近19%和17%。較低的效率使薄膜電池難以進入對電池效率要求嚴格的市場。對于相同的發電量，硅基薄膜電池需要較大的空間，并且需要較多的支撐結構，這樣從系統的角度看，硅基薄膜電池可能失去成本低的優勢。另外，非晶硅電池存在較嚴重的衰減問題，單結非晶硅電池衰減率可達30%，即使是多結電池，其衰減效率也在10%～15%。雖然在過去的十幾年里，人們對非晶硅電池光致衰減效應進行了深入研究，并試圖降低光衰退的幅度，但是非晶硅電池光致衰減并沒有得到徹底的解決。

初始投資成本過高，綜合成本尚未顯現。

雖然非晶硅生產成本很低，其主要原材料如玻璃等價格低廉，其用硅量也極少，僅相當于晶硅電池的1%。但硅基薄膜電池生產線的投資成本很高，即使采用國產設備，初始投資成本仍是晶硅電池的3倍，而采用進口設備投資成本則更高，約為5倍以上，且國外設備廠商一般只出賣設備，不轉讓技術和工藝，這給我國薄膜電池生產也帶來一定的難題。高的設備投資成本必須通過高量產和低生產成本才能獲利。但薄膜電池的低成本優勢尚未真正實現降低，在售價方面，晶硅電池約為13元/瓦～14元/瓦，薄膜電池約在10元/瓦，單價雖低于晶硅電池，但由于轉化率低，相對于晶硅電池，其綜合成本優勢并不明顯。

產品更新換代較快。我國硅基薄膜電池屬于發展初期，轉換效率多在6%～7%之間，產品光電轉換效率提升空間較大。根據經驗公式，轉換效率每提高1%，生產成本將下降7%，每次必須通過提高硅基薄膜產品的轉換效率以保持產品的市場競爭力。硅基薄膜電池效率的提升主要通過改變非晶硅疊層的化學成分或多結的形勢實現，每一種改變，對相應的設備均提出一定的要求，特別是關鍵生產設備PECVD和PVD，其投資占到整條生產設備的2/3。對于投資者來說，將面臨剛投入生產，就不得不繼續加大設備投資的局面，以應對市場帶來的挑戰。

技術趨勢

多室PECVD向單室PECVD轉變。

向大尺寸、柔性襯底發展。

硅基薄膜電池的主要特點如下：

第一，生產成本低，制造工藝簡單，可連續大面積生產。其主要原材料如玻璃等價格低廉，用硅量也極少，僅相當于晶硅電池的1%，因此硅基薄膜電池生產成本比較低。另外，硅基薄膜電池與液晶面板工藝相類似，可充分利用液晶面板成熟的工藝技術，實現連續、大面積、自動化批量生產。

第二，弱光性好，發電量高，能量償還周期短。硅基薄膜弱光響應和溫度系數優于晶硅電池，相同額度功率下硅基薄膜電池實際輸出功率高于晶體硅電池10%～15%。由于制造硅基薄膜電池能耗低，且電池發電量大，其能量償還時間約為1年～1.5年，而晶體硅太陽電池則需2年～3年。

第三，美觀、大方，便于與建筑集成。當電池組件作屋面和墻面時，電池組件的顏色與建筑物的顏色比較容易匹配，美化室內外環境，加上精細、整齊的激光切割線，使建筑物更加美觀、大方，更有魅力。同時，柔性襯底的電池，可直接應用于具有曲面等不平坦的建筑表面上，這是晶硅電池所不能比擬的。

未來硅基薄膜電池將呈現以下發展趨勢：

多室PECVD向單室PECVD轉變。

PECVD設備的投資占據總投資生產線的30%以上。目前硅基薄膜電池的制備主要包括多室和單室的PECVD技術。多室技術在不同的室中完成薄膜沉積，可有效避免沉積過程中的交叉污染問題，電池效率較高，但成本也較高；單室技術則相反，在同一室中完成多層薄膜沉積，雖存在交叉污染問題，但是設備簡單，生產效率明顯提高。如果能夠解決或大大抑制交叉污染問題，單室沉積無疑更具有低成本的優勢。

向大尺寸、柔性襯底發展。

同玻璃襯底相比，柔性襯底硅基薄膜電池還有許多獨特的優點：一是柔性襯底電池不用玻璃封裝，重量輕而柔軟，容易安裝，堅固耐用；二是可直接與建筑材料集成，如作成屋瓦式和墻面式太陽電池；三是卷到卷工藝生產，可連續大規模生產，降低成本；四是可在不銹鋼薄層和聚酯膜襯底上制備超輕型電池，具有很高的電功率/質量比，在空間科學技術、城市遙感氣球平臺、軍用無人駕駛尋航飛機等領域的電源系統中具有特殊的應用價值。在2010年的“863”計劃中，也將柔性薄膜電池作為其支持的一個重要方向之一。

向微晶硅疊層、多結電池發展。

微晶硅與非晶硅相比，具有更低的衰減率，在長波端的吸收系數比短波端高，因此使用微晶硅電池作為多結電池的底電池可以進一步提高電池的效率，降低電池的光致衰減效應。目前非晶硅和微晶硅多結電池的穩定效率在10%左右，預計很快將提高至12%的水平。

來源：中國電子報

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