文档介绍：2013铜铟镓硒薄膜太阳电池的发展与趋势
蒋潇1 蒋荣华2
成都夏舞科技发展有限公司1
江西赛维LDK太阳能高科技有限公司2
2012-11-18
0、序言
铜铟镓硒(简称CIGS)薄膜太阳电池,具有性能稳定、抗辐射能力强、生产成本低廉、环保高效、光谱响应范围宽等特点,其光电转换效率是目前各种薄膜太阳电池之首,是多元化合物半导体中最具代表性的光伏器件。被国际上称为下一时代最有前途的廉价太阳电池之一,有可能成为未来光伏电池的主流产品之一。
CIGS薄膜由于元素成分多、结构复杂,工艺中某一项参数略有偏差,则材料的电学性能和光学性能变化很大,制备过程难于控制。因此,对工艺和设备的要求非常严格。其关键的生产技术是铜铟镓硒(CIGS)薄膜核心材料与柔性基材的完美结合。
由于受到晶硅太阳电池价格快速下跌的影响,目前薄膜太阳电池已失去低材料成本的优势,竞争力大减。薄膜组件价格与晶硅电池组件价格一同在持续下跌,因此,2012年薄膜电池市场扩展有限。
CIGS薄膜电池的技术瓶颈在于量产的稳定性,目前有部分厂商已突破此技术瓶颈,扩大了生产规模,2012年产量有明显增长,但厂商須持续提升转换效率,才能使成本具有竞争力。Solar Frontier已建980MW大型生产线,显示CIGS薄膜太阳电池的量产技术已得到突破,将吸引更多生产厂投入CIGS生产行列,预估将增加设备的需求量。
本文将对各类晶硅电池进行比较;叙述CIGS薄膜电池的结构、特性、投资风险,以及CIGS薄膜电池的主要制备工艺和技术关键作简要介绍和展望。
1、晶硅电池与薄膜电池的概况
太阳电池发展到现在,已经进入了第三代。第一代为单晶硅太阳能电池,第二代为多晶硅、非晶硅等太阳能电池,第三代是以CIGS薄膜太阳电池为代表的薄膜太阳能电池。从发展历史的角度来看,可将太阳电池按下图1进行分类。
图1 光伏电池的分类
、晶硅电池价格大跌限制了薄膜电池的发展
近年来,由于太阳电池组件供给量大幅提升,加上欧债危机和发达国家对光伏补贴的大幅降低,导致光伏市场萎缩,市场供过于求逐步加剧,光伏市场价格持续大幅度下跌。
通过表1全球太阳电池产量与需求的相比数据,我们可清楚看见:2009年,由于美国金融危机的影响,太阳电池开始出现明显的供过于求,2011年欧债危机加剧了这种状况,供需极不平衡,光伏市场出现严重供过于求。到目前为止,供过于求的状况仍严重。详见下表1和图1全球太阳电池供需状况统计与预测。
表1 全球太阳电池供需状况统计与预测
项目
2008
2009
2010
2011
2012E
需求量(GW)

30
生产量(GW)

参考数据:国家发改委能源所,2012由数据作者收集整理
图1 全球太阳电池供需状况统计与预测
参考数据:国家发改委能源所,2012由作者整理
2011年初以来,在欧债危机、光伏“双反”贸易战、全球光伏产能过剩、中国、印度等光伏新兴应用市场的政策滞后等综合因素共同作用和影响下,使光伏应用市场跟不上光伏产能发展的速度,曾如火似荼的光伏产业急速坠入严冬,市场萎缩、竞争残酷、价格暴跌、全行业性亏损,行业洗牌加剧。
2012年以来,光伏市场进一步下跌,据我们的统计,,均价
跌幅达47%,最低价跌到15美元/千克,跌幅已超过50%。多晶硅价格的快速下跌也导致其他光伏产品的价格下跌,其中156×/片,跌幅近27%;//瓦,其跌幅分别为29%和30%。
我们收集PV insights 公布的光伏产品价格,整理出了2011-4到最近全球光伏产品的价格数据和走势图表,大部分国际光伏产品如硅片、电池片、硅基太阳电池、电池组件和光伏多晶硅的报价仍在持续下滑,详见下图2-4。
整个光伏产业受供需严重失衡的影响,导致从2011开始到现在,晶硅光伏产业链自上游多晶硅到下游组件都大幅度和持续跌价,除造成晶体硅产业链制造商大幅亏损或倒闭外,薄膜电池也不能独善其身,光伏的大环境也抑制和影响到了薄膜太阳电池产业的发展。
图2 2011-4到2012-9全球光伏多晶硅价格走势
资料来源:PVinsights、作者收集整理(每月中旬的均价)
图3 2011-4到2012-8全球各类光伏产品价格走势
资料来源:PVinsights、作者收集整理