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編者按：銅銦鎵硒(簡稱CIGS)薄膜電池的生產(chǎn)工藝日益成熟，有望在未來引領(lǐng)薄膜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并取代晶硅電池，推動光伏產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步轉(zhuǎn)型升級。

作為公認(rèn)的下一代太陽能發(fā)電技術(shù)，薄膜光伏產(chǎn)業(yè)在近年來的發(fā)展?jié)u見起色。據(jù)報道，11月15日，國內(nèi)首座銅銦鎵硒(簡稱CIGS)建筑光伏一體化(簡稱BIPV)科技示范建筑項目宣告竣工，投用發(fā)電。該項目由央企能源巨頭國家能源集團(tuán)和民營地產(chǎn)商碧桂園集團(tuán)聯(lián)合打造，項目總計使用CIGS光伏組件2037塊，總裝機(jī)容量為200KW，采用“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)、就近高效利用”分布式發(fā)電模式。
與普通光伏項目不一樣的是，該項目有兩大特點：一是區(qū)別于地面及屋頂光伏項目，該項目為建筑光伏一體化（BIPV）項目，即將發(fā)電模塊安裝在建筑的幕墻或者玻璃中，并通過太陽光發(fā)電；二是與一般的項目使用晶硅發(fā)電組件不同的是，該項目使用的是銅銦鎵硒(CIGS)薄膜光伏組件，相對于傳統(tǒng)晶硅組件，薄膜組件具備更多的特性。
該項目的竣工發(fā)電實現(xiàn)了薄膜光伏產(chǎn)業(yè)零的突破，對該產(chǎn)業(yè)的未來發(fā)展意義重大。而在種類繁多的薄膜電池中，為何CIGS一枝獨(dú)秀呢？它有何魔力？
銅銦鎵硒有何魔力？
之所以被稱為下一代太陽能發(fā)電技術(shù)，是因為薄膜電池比傳統(tǒng)晶硅電池有諸多優(yōu)勢，其中相對于晶硅電池最主要的有四點，第一，部分薄膜電池理論效率更高，發(fā)展?jié)摿Ω?；第二，薄膜電池大多具備柔性的特點，這個特性大大拓展了其在建筑、背包、移動產(chǎn)品等方面的創(chuàng)新應(yīng)用；第三，薄膜電池的低光性能相對更好；第四，薄膜電池有望在生產(chǎn)成本上優(yōu)于晶硅電池。
但是經(jīng)過多年的發(fā)展，薄膜電池依然沒有成為太陽能行業(yè)的主力軍，主要是因為大部分薄膜電池的量產(chǎn)效率依然難以對晶硅電池形成競爭，而且薄膜電池的生產(chǎn)工藝不完善，成本依然偏高。
目前來看，CIGS薄膜電池有望突破上述限制，率先引領(lǐng)薄膜光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。首先，CIGS薄膜電池是單位質(zhì)量輸出功率最高的光伏電池，實驗室效率屢創(chuàng)新高；其次，已經(jīng)有多家企業(yè)掌握CIGS薄膜電池量產(chǎn)技術(shù)，有望在未來持續(xù)降低成本。
2016年，德國巴登符騰堡太陽能和氫能源研究中心（ZSW）宣布研制出轉(zhuǎn)換效率為22.6％的CIGS薄膜太陽能電池。目前該轉(zhuǎn)換效率仍然是世界紀(jì)錄，22.6％已經(jīng)接近于晶硅電池的實驗室效率紀(jì)錄，未來還有望提升到25%。但是22.6％的實驗室效率紀(jì)錄是在0.5平方厘米的電池面積基礎(chǔ)上取得的，而正式應(yīng)用的組件面積不可能這么小。
2017年1月9日，漢能旗下的德國公司Solibro Hi-Tech GmbH研發(fā)的玻璃基CIGS薄膜太陽能組件效率達(dá)到16.97%，刷新全面積（0.94平方米）CIGS組件光電轉(zhuǎn)換效率世界記錄。
根據(jù)第三批領(lǐng)跑者項目要求，17%的多晶硅組件的效率以及17.8%的單晶硅組件效率代表了當(dāng)前晶硅電池組件的普遍應(yīng)用效率。由此可見，無論是在實驗室效率還是在量產(chǎn)效率方面，CIGS都非常接近于晶硅電池。
由此可見，CIGS薄膜電池在有諸多優(yōu)勢的前提之下，其實驗室效率及量產(chǎn)效率都已經(jīng)追上晶硅電池，這是CIGS薄膜成為熱門的關(guān)鍵。
未來成長可期
據(jù)了解，此次示范建筑項目采用國家能源集團(tuán)自主研發(fā)生產(chǎn)的全新一代CIGS-BIPV產(chǎn)品，投用后年發(fā)電量為12.3萬千瓦時，可滿足建筑10%以上的用電需求。目前國家能源集團(tuán)中國節(jié)能減排有限公司控股成立了重慶神華薄膜太陽能科技有限公司，正在建設(shè)306MW生產(chǎn)線，明年將投產(chǎn)運(yùn)行。
除了國家能源集團(tuán)，也有不少企業(yè)看中了CIGS薄膜電池技術(shù)的未來，目前正在全面布局中。
2017年10月，國內(nèi)首條年產(chǎn)300MW銅銦鎵硒薄膜太陽能電池生產(chǎn)線正式下線。中建材凱盛科技集團(tuán)計劃總投資100億元，規(guī)劃建設(shè)10條銅銦鎵硒薄膜太陽能電池生產(chǎn)線、形成1.5GW生產(chǎn)能力。
2018年5月26日上午，總投資75億的CIGS薄膜太陽能電池項目落戶連云港，該項目由連云港市開發(fā)區(qū)與杭州錦江集團(tuán)共同推進(jìn)，設(shè)計產(chǎn)能達(dá)到1GW，組件轉(zhuǎn)化效率達(dá)16．5％，到2020年提高至18％，未來還將通過合作研發(fā)，使電池效率達(dá)到25％。
以上項目對于CIGS薄膜產(chǎn)業(yè)來說都具備里程碑意義，產(chǎn)線的投產(chǎn)將是薄膜光伏進(jìn)入光伏產(chǎn)業(yè)主力軍的第一步。未來，隨著量產(chǎn)效率的提升以及生產(chǎn)成本的下降，CIGS薄膜有望填補(bǔ)晶硅電池的應(yīng)用空白，在建筑、移動產(chǎn)品、汽車等多個領(lǐng)域綻放光彩。與此同時，隨著工藝成熟，CIGS薄膜電池也有望在未來取代晶硅電池，成為光伏電站的主要材料。
值得一提的是，作為薄膜光伏產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)，漢能薄膜保持了多項世界紀(jì)錄。而且該公司在CIGS薄膜電池的應(yīng)用上也走到了前沿。2017年7月，漢能與摩拜單車簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，銅銦鎵硒薄膜太陽電池得以應(yīng)用在共享單車上。之后漢能又發(fā)布薄膜太陽能新產(chǎn)品——漢瓦，關(guān)鍵部件就是CIGS薄膜太陽能芯片，其芯片量產(chǎn)轉(zhuǎn)換率達(dá)到17.5%。
所以無論是在量產(chǎn)技術(shù)以及應(yīng)用領(lǐng)域方面，CIGS薄膜都已經(jīng)相當(dāng)成熟，具備廣闊的未來發(fā)展空間。
小結(jié)
薄膜電池取代晶硅電池，這個口號曾經(jīng)喊了很多年。但是近年來晶硅電池飛速發(fā)展，薄膜電池的發(fā)展卻并不盡如人意。在此情況下，CIGS薄膜電池產(chǎn)線的投建以及示范項目的竣工對于薄膜光伏產(chǎn)業(yè)來說意義重大。另外，CIGS薄膜電池的生產(chǎn)工藝日益成熟，有望在未來引領(lǐng)薄膜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并取代晶硅電池，推動光伏產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步轉(zhuǎn)型升級。