近日，國家發(fā)改委、國家能源局下發(fā)了《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動計劃(2016-2030年)》，并同時發(fā)布了《能源技術(shù)革命重點創(chuàng)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(chǎn)權(quán)生產(chǎn)線被列為太陽能利用路線2030年重要目標，同時在創(chuàng)新行動中還著重強調(diào)了要研究碲化鎘、銅銦鎵硒等高效薄膜電池的產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)、工藝及設(shè)備，掌握銅銦鎵硒薄膜電池原材料國產(chǎn)化技術(shù)。
本報記者日前專訪了國內(nèi)銅銦鎵硒技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域的先行者——南開大學(xué)電子信息與光學(xué)工程學(xué)院教授孫云。
產(chǎn)業(yè)前景看好
中國能源報：目前薄膜太陽能電池的主流技術(shù)有哪些，發(fā)展現(xiàn)狀如何?
孫云：已經(jīng)能進行商業(yè)化生產(chǎn)的薄膜電池目前主要有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)。
過去，市場對薄膜太陽能電池技術(shù)存在誤解，認為其轉(zhuǎn)化率低、有衰退，但這一誤解主要緣于硅基薄膜電池。非硅薄膜太陽能技術(shù)經(jīng)過多年發(fā)展已突破多項技術(shù)難題，成本快速下降，轉(zhuǎn)換效率上升強勁。目前薄膜太陽能主流技術(shù)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(shù)的領(lǐng)先企業(yè)有美國的First Solar和日本的Solar Frontier，這兩家公司的技術(shù)都比較成熟，產(chǎn)能均達到吉瓦級。現(xiàn)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(zhuǎn)換效率均超過了主流多晶硅電池的轉(zhuǎn)換效率，組件生產(chǎn)的平均效率也達到了多晶硅組件水平。
從國內(nèi)來看，已經(jīng)有多家企業(yè)參與到薄膜太陽能電池產(chǎn)業(yè)的投資中來，其中漢能薄膜發(fā)電更是通過一系列技術(shù)并購，成為領(lǐng)先的薄膜太陽能企業(yè)。此外，作為國內(nèi)首座銅銦鎵硒并網(wǎng)光伏電站，北京桑林藍天自控技術(shù)有限公司位于云南石林的1兆瓦光伏項目運轉(zhuǎn)良好。
但是，目前來看，銅銦鎵硒在全國范圍的推廣應(yīng)用力度還遠不能和采用晶硅電池的電站數(shù)相比。
中國能源報：目前來看，多晶硅電池仍然在太陽能市場上占據(jù)主導(dǎo)，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(yōu)勢體現(xiàn)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(yōu)勢。
提升轉(zhuǎn)化率、降低發(fā)電成本是光伏發(fā)展的主題。目前晶硅電池轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)表明，銅銦鎵硒電站發(fā)電能力高于晶硅電站5%-10%，一旦產(chǎn)業(yè)化技術(shù)成熟，其產(chǎn)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(huán)境的污染，大大低于晶硅電池。從技術(shù)成熟度和生產(chǎn)成本上看，銅銦鎵硒薄膜發(fā)電產(chǎn)業(yè)化有非常好的前景。
核心技術(shù)裝備缺乏
中國能源報：薄膜太陽能電池有其優(yōu)勢，但是國內(nèi)涉足這一領(lǐng)域的企業(yè)仍然為數(shù)不多，越來越多的投資還是涌向了晶硅制造業(yè)及下游電站應(yīng)用，這是為什么?
孫云：盡管薄膜光伏優(yōu)勢明顯，應(yīng)用范圍廣泛，且不受歐盟“雙反”影響，但從整個光伏行業(yè)產(chǎn)能來看，薄膜占比目前仍然很低。薄膜電池要想吸引更多的關(guān)注度，還是要解決量產(chǎn)化的瓶頸，即核心裝備國產(chǎn)化，這一點十分重要，在此基礎(chǔ)上提升轉(zhuǎn)換效率、穩(wěn)定生產(chǎn)工藝、原材料國產(chǎn)化、擴充產(chǎn)能，以此來實現(xiàn)降低成本。
中國能源報：目前我國銅銦鎵硒的自主研發(fā)情況如何?薄膜電池高端裝備的產(chǎn)業(yè)路徑怎樣實現(xiàn)?
孫云：我國在薄膜太陽能電池的研發(fā)上還有一段路要走。和國外相比，我國在薄膜電池技術(shù)方面的自主創(chuàng)新仍顯不足。
技術(shù)不斷進步才能保持優(yōu)勢。對于起步相對較晚的國內(nèi)銅銦鎵硒產(chǎn)業(yè)而言，生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)瓶頸的制約顯而易見。我國發(fā)展銅銦鎵硒薄膜太陽電池產(chǎn)業(yè)需要兩條腿走路：一是堅持核心技術(shù)自主創(chuàng)新，不能只做裝備的搬運工;二是對國外先進生產(chǎn)線進行“引進消化吸收再創(chuàng)新”。
如果說攻克銅銦鎵硒薄膜生產(chǎn)設(shè)備是突破產(chǎn)業(yè)化最主要的技術(shù)瓶頸，那么引進生產(chǎn)線就是在高起點平臺上自主創(chuàng)新加快實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的有效途徑。我國企業(yè)收購國外先進技術(shù)及生產(chǎn)線，在消化吸收的基礎(chǔ)上突破核心裝備國產(chǎn)化瓶頸，從而形成規(guī)模經(jīng)濟，這不僅是降低成本，而且是實現(xiàn)高效光伏電池低能耗、低排放生產(chǎn)的有效路徑。
同時需要強調(diào)的是，在核心裝備和技術(shù)研發(fā)上，我國應(yīng)該支持自主品牌企業(yè)突破瓶頸，應(yīng)該建立這個行業(yè)的公共平臺，而且這一平臺不能被某家公司獨有，而應(yīng)該為整個行業(yè)所有。
期待產(chǎn)學(xué)研結(jié)合推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展
中國能源報：薄膜太陽能領(lǐng)域的資金支持力度如何?
孫云：在薄膜太陽能領(lǐng)域，資金的前期投入嚴重不足，前期的投入往往需要依靠政府。此外，企業(yè)還需要注意的是，收購國外的生產(chǎn)線時不能一開始就投入很大規(guī)模，如果高價位大規(guī)模引進了生產(chǎn)線，當(dāng)國產(chǎn)化達到一定程度后，成本下降、產(chǎn)品價格下降，企業(yè)就會面臨過重的債務(wù)負擔(dān)。因此，在引進國外技術(shù)時要掌握自己的節(jié)拍，同時一定要落地，進行消化吸收，再讓技術(shù)更加成熟。
中國能源報：實現(xiàn)薄膜太陽能電池產(chǎn)業(yè)化，對于太陽能行業(yè)有何作用?在實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的過程中，您有哪些期待?
孫云：薄膜領(lǐng)域規(guī)模擴大、效率提升、成本降低，能使光伏市場產(chǎn)品實現(xiàn)多元化。
在實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的過程中，亟待在技術(shù)、資金、人才等關(guān)鍵環(huán)節(jié)突破瓶頸。國家應(yīng)該給予薄膜關(guān)鍵技術(shù)培育更多支持。在產(chǎn)、學(xué)、研結(jié)合方面，應(yīng)當(dāng)建立合作共享機制，企業(yè)需要真正地跟科研機構(gòu)合作，科研機構(gòu)也應(yīng)當(dāng)為產(chǎn)業(yè)界服務(wù)，雙方的技術(shù)力量應(yīng)該融合在一起，共同攻關(guān)。