近日，國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局下發(fā)了《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃(2016-2030年)》，并同時(shí)發(fā)布了《能源技術(shù)革命重點(diǎn)創(chuàng)新行動(dòng)路線(xiàn)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(shí)產(chǎn)權(quán)生產(chǎn)線(xiàn)被列為太陽(yáng)能利用路線(xiàn)2030年重要目標(biāo)，同時(shí)在創(chuàng)新行動(dòng)中還著重強(qiáng)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(guó)產(chǎn)化技術(shù)。
本報(bào)記者日前專(zhuān)訪(fǎng)了國(guó)內(nèi)銅銦鎵硒技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域的先行者——南開(kāi)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(guó)能源報(bào)：目前薄膜太陽(yáng)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(jìn)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(yáng)能電池、銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池(CIGS)、碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池(CdTe)。
過(guò)去，市場(chǎng)對(duì)薄膜太陽(yáng)能電池技術(shù)存在誤解，認(rèn)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(yáng)能技術(shù)經(jīng)過(guò)多年發(fā)展已突破多項(xiàng)技術(shù)難題，成本快速下降，轉(zhuǎn)換效率上升強(qiáng)勁。目前薄膜太陽(yáng)能主流技術(shù)是銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池和碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池。
從國(guó)際上來(lái)看，目前上述兩種技術(shù)的領(lǐng)先企業(yè)有美國(guó)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(dá)到吉瓦級(jí)?，F(xiàn)在銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池和碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池的實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)換效率均超過(guò)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(dá)到了多晶硅組件水平。
從國(guó)內(nèi)來(lái)看，已經(jīng)有多家企業(yè)參與到薄膜太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)的投資中來(lái)，其中漢能薄膜發(fā)電更是通過(guò)一系列技術(shù)并購(gòu)，成為領(lǐng)先的薄膜太陽(yáng)能企業(yè)。此外，作為國(guó)內(nèi)首座銅銦鎵硒并網(wǎng)光伏電站，北京桑林藍(lán)天自控技術(shù)有限公司位于云南石林的1兆瓦光伏項(xiàng)目運(yùn)轉(zhuǎn)良好。
但是，目前來(lái)看，銅銦鎵硒在全國(guó)范圍的推廣應(yīng)用力度還遠(yuǎn)不能和采用晶硅電池的電站數(shù)相比。
中國(guó)能源報(bào)：目前來(lái)看，多晶硅電池仍然在太陽(yáng)能市場(chǎng)上占據(jù)主導(dǎo)，同時(shí)單晶硅也強(qiáng)勢(shì)回歸，在這種背景下，薄膜太陽(yáng)能電池的優(yōu)勢(shì)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(shì)。
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(duì)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(shí)驗(yàn)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(dá)到吉瓦級(jí)，度電成本必定要低于晶硅電池，而且制造過(guò)程的能耗和對(duì)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(guó)能源報(bào)：薄膜太陽(yáng)能電池有其優(yōu)勢(shì)，但是國(guó)內(nèi)涉足這一領(lǐng)域的企業(yè)仍然為數(shù)不多，越來(lái)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(shì)明顯，應(yīng)用范圍廣泛，且不受歐盟“雙反”影響，但從整個(gè)光伏行業(yè)產(chǎn)能來(lái)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(guó)產(chǎn)化，這一點(diǎn)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(guó)產(chǎn)化、擴(kuò)充產(chǎn)能，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)降低成本。
中國(guó)能源報(bào)：目前我國(guó)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(shí)現(xiàn)?
孫云：我國(guó)在薄膜太陽(yáng)能電池的研發(fā)上還有一段路要走。和國(guó)外相比，我國(guó)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(jìn)步才能保持優(yōu)勢(shì)。對(duì)于起步相對(duì)較晚的國(guó)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(jiàn)。我國(guó)發(fā)展銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)電池產(chǎn)業(yè)需要兩條腿走路：一是堅(jiān)持核心技術(shù)自主創(chuàng)新，不能只做裝備的搬運(yùn)工;二是對(duì)國(guó)外先進(jìn)生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行“引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新”。
如果說(shuō)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(jìn)生產(chǎn)線(xiàn)就是在高起點(diǎn)平臺(tái)上自主創(chuàng)新加快實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的有效途徑。我國(guó)企業(yè)收購(gòu)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)及生產(chǎn)線(xiàn)，在消化吸收的基礎(chǔ)上突破核心裝備國(guó)產(chǎn)化瓶頸，從而形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)，這不僅是降低成本，而且是實(shí)現(xiàn)高效光伏電池低能耗、低排放生產(chǎn)的有效路徑。
同時(shí)需要強(qiáng)調(diào)的是，在核心裝備和技術(shù)研發(fā)上，我國(guó)應(yīng)該支持自主品牌企業(yè)突破瓶頸，應(yīng)該建立這個(gè)行業(yè)的公共平臺(tái)，而且這一平臺(tái)不能被某家公司獨(dú)有，而應(yīng)該為整個(gè)行業(yè)所有。
期待產(chǎn)學(xué)研結(jié)合推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展
中國(guó)能源報(bào)：薄膜太陽(yáng)能領(lǐng)域的資金支持力度如何?
孫云：在薄膜太陽(yáng)能領(lǐng)域，資金的前期投入嚴(yán)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(gòu)國(guó)外的生產(chǎn)線(xiàn)時(shí)不能一開(kāi)始就投入很大規(guī)模，如果高價(jià)位大規(guī)模引進(jìn)了生產(chǎn)線(xiàn)，當(dāng)國(guó)產(chǎn)化達(dá)到一定程度后，成本下降、產(chǎn)品價(jià)格下降，企業(yè)就會(huì)面臨過(guò)重的債務(wù)負(fù)擔(dān)。因此，在引進(jìn)國(guó)外技術(shù)時(shí)要掌握自己的節(jié)拍，同時(shí)一定要落地，進(jìn)行消化吸收，再讓技術(shù)更加成熟。
中國(guó)能源報(bào)：實(shí)現(xiàn)薄膜太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)化，對(duì)于太陽(yáng)能行業(yè)有何作用?在實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的過(guò)程中，您有哪些期待?
孫云：薄膜領(lǐng)域規(guī)模擴(kuò)大、效率提升、成本降低，能使光伏市場(chǎng)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)多元化。
在實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的過(guò)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(guó)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(jī)制，企業(yè)需要真正地跟科研機(jī)構(gòu)合作，科研機(jī)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)。