最近，光伏產(chǎn)業(yè)正經(jīng)歷著前所未有的跌宕。原本一路“綠燈”暢行無阻，卻由于金融危機的阻隔，產(chǎn)業(yè)進行著大洗牌。此時，薄膜太陽能電池廠商卻依仗自身優(yōu)勢，紛紛破土動工，試圖建立新的市場格局。2009年光伏產(chǎn)業(yè)的一個顯著特點是薄膜太陽能電池生產(chǎn)線不斷增加。
由于原材料短缺，在單晶硅和多晶硅太陽能電池的發(fā)展速度受到限制的情況下，新型薄膜太陽能電池發(fā)展尤為迅速。2008年薄膜太陽能電池的市場占有率已達到15%～20%。樂觀人士估計，隨著薄膜技術(shù)越來越成熟，在未來的市場份額中將大比例提升。行業(yè)分析公司Nano Markets預(yù)測，薄膜太陽能電池2015年的發(fā)電量將達到26GW，銷售額將超過200億美元，太陽能電池發(fā)電量的一半以上將來自薄膜太陽能電池。
國內(nèi)建設(shè)升溫
在剛剛結(jié)束不久的上海新國際展覽中心舉行的“Solarcon China 2009”的展示中可以明確感受到中國薄膜太陽能電池建設(shè)方面持續(xù)升溫的熱度。
百事德太陽能科技有限公司（Best Solar）、浙江正泰太陽能科技有限公司（Chint Solar）、保定天威薄膜光伏有限公司（TianWei Solar Film）以及無錫尚德太陽能電力有限公司（Sun tech）等企業(yè)紛紛展示了薄膜太陽能電池樣品并公布了今后的生產(chǎn)計劃。
由于2008年江西賽維LDK董事長彭小峰以半數(shù)身家“豪賭”，投資20億美元于百世德，這家招聘廣告中號稱擁有“目前世界最大的在建薄膜太陽能電池技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項目之一”的公司頗為引人注目。其采用應(yīng)用材料公司的設(shè)備，并宣布將啟動2GW薄膜太陽能電池生產(chǎn)線，計劃于2009年第三季度啟動南昌生產(chǎn)線，蘇州生產(chǎn)線也將在年內(nèi)啟動。2009年底2工廠的合計產(chǎn)能將達到260MWp。至2010年，該公司計劃到將產(chǎn)能擴大至700MWp。
浙江正泰也是國內(nèi)薄膜生產(chǎn)商中的明星之一。2月初，該公司第二代薄膜太陽能電池產(chǎn)品正式下線，目前第一條30MWp薄膜生產(chǎn)線產(chǎn)能達到65%。該公司董事長楊立友表示，接下來要進行產(chǎn)業(yè)鏈的擴張，力爭2010年達到300MWp以上的產(chǎn)能。其采用從歐瑞康公司的生產(chǎn)線試制產(chǎn)品，電池采用串聯(lián)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換效率達9％。
天威薄膜同樣采用歐瑞康設(shè)備生產(chǎn)線，并將于2009年8月開始量產(chǎn)。2009年底產(chǎn)能（1期）將達50MWp。該公司已制定出前3期計劃，將來預(yù)定擴大至500MW。目前該公司產(chǎn)品的轉(zhuǎn)換效率為6.6％。
無錫尚德展示的薄膜太陽能電池是以前推出的MSK生產(chǎn)的產(chǎn)品，不過該公司目前正在上海建立薄膜太陽能電池生產(chǎn)線，預(yù)定從2009年下半年開始量產(chǎn)。該公司亦采用應(yīng)用材料公司的50MW設(shè)備生產(chǎn)線，2009年底產(chǎn)能將達10MW。
除此之外，向這些企業(yè)提供薄膜設(shè)備“交鑰匙”工程的歐瑞康（Oerlikon）和應(yīng)用材料（Applied Materials）等公司也計劃進軍中國市場，目前正在為獲取客戶而積極努力。應(yīng)用材料的展區(qū)內(nèi)展示了該公司在中國的首個客戶——新奧光伏能源（ENN Solar）的樣品。該樣品采用串聯(lián)型結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換效率為8％。新奧光伏總經(jīng)理萬克家在同期舉辦的第五屆太陽能級硅材料及光伏發(fā)電研討會上表示，新奧將采用應(yīng)用材料的設(shè)備生產(chǎn)線開始量產(chǎn)。目前，應(yīng)用材料已接到新奧光伏、無錫尚德以及百事德3家公司的訂單，今后將繼續(xù)積極開拓中國市場。歐瑞康也亮出看好中國市場的姿態(tài)，目前已在中國接到2家公司的訂單，即此次在Solarcon會場展出的浙江正泰和天威薄膜。該公司已接到全球10家客戶的訂單。
據(jù)悉，在生產(chǎn)線技術(shù)方面依關(guān)鍵的PECVD沉積系統(tǒng)分類，可以劃分出以下5種設(shè)備模式：單室多片PECVD沉積系統(tǒng)(以EPV、Buda Solar為代表)、串聯(lián)線列式多室單片PECVD沉積系統(tǒng)(日本真空)、并聯(lián)線列式多室單片PECVD沉積系統(tǒng)(萊寶真空)、團簇式多室單片PECVD沉積系統(tǒng)(應(yīng)用材料公司)、單多片混合型PECVD沉積系統(tǒng)(歐瑞康公司)。除上述提到的應(yīng)用材料和歐瑞康公司之外，日本真空、萊寶公司等也發(fā)展了若干中國客戶。中國正逐步成為薄膜太陽能電池生產(chǎn)的大型實驗工廠。
薄膜VS晶硅
盡管薄膜市場近期異常活躍，但不得不承認，普遍來看，其技術(shù)成熟度及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用均位居晶硅電池之后。長期來說，晶硅電池與薄膜電池屬于競爭關(guān)系。由于各自在技術(shù)上存在優(yōu)缺點，薄膜太陽能電池與晶體硅電池在市場上還將長期共存。
與晶硅電池相比，薄膜太陽能電池有一些明顯的優(yōu)勢。
薄膜太陽能電池成本低于晶硅電池。晶硅電池的成本基本上是薄膜電池的2倍，但薄膜電池的售價僅比晶硅電池便宜30%，薄膜太陽能電池具有較大的利潤空間。薄膜太陽能電池襯底采用的是低廉的玻璃或不銹鋼材料，在原材料方面也具有相當?shù)膬?yōu)勢。在發(fā)達國家薄膜電池的平均成本約2～3美元/Wp，而晶體硅光伏電池則為3～4美元/Wp。在勞動力成本較低的國家比如中國，薄膜的成本可降至1.3美元/Wp。從應(yīng)用角度講，在光伏電站等需要大量產(chǎn)生電能的應(yīng)用領(lǐng)域，薄膜太陽能電池更有成本優(yōu)勢。
光伏建筑一體化的應(yīng)用(即與建筑相結(jié)合的光伏發(fā)電)也是薄膜電池的一個重要優(yōu)勢。光電建筑是指將太陽能模板作為建筑材料直接應(yīng)用到建筑設(shè)計中，為建筑提供電力。在土地價格昂貴的地區(qū)，光伏建筑一體化是解決土地成本過高和整合發(fā)電運送的最佳方案。其可節(jié)省太陽能電池支撐結(jié)構(gòu)，并可替代屋頂、墻面、窗戶等建材，節(jié)省部分太陽能電池安裝成本，有效利用建筑物的表面積，降低建筑物外表溫度。歐洲，特別是德國，已經(jīng)通過“百萬屋頂計劃”使建筑業(yè)開始使用薄膜太陽能電池。我國財政部和住宅部建設(shè)部剛剛出臺的“中國屋頂計劃”也為中國應(yīng)用薄膜太陽能電池打開了一項通道。這必將成為未來一個新的趨勢。既能發(fā)電，又可降低二氧化碳的排放量的薄膜太陽能電池具有很大的潛力。
另外，晶體硅吸收長波長的太陽光能，因此在陰雨天難以工作；并且，在高溫環(huán)境下，晶體硅電池的轉(zhuǎn)換效率隨著溫度的升高將大幅度下降，而薄膜太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率受溫度變化的影響要小得多。相比之下，薄膜太陽能電池對光能的收獲率更高。
不過，薄膜電池的劣勢也是眾所周知的。光電轉(zhuǎn)換效率遠低于晶體硅光伏電池是其致命的缺陷。在上海的光伏研討會上，著名的德國弗萊堡夫瑯和費太陽能系統(tǒng)研究所所長Eicke R Weber公布的最新數(shù)據(jù)：一般商業(yè)化的薄膜太陽能電池光電轉(zhuǎn)化率在6％～11％，而晶硅電池則可以做到14％～18％。因此在同等功率的前提下，薄膜電池板的需要消耗的土地面積要比晶體硅光伏板大很多。對于土地價格不斷高企的今天，這個問題不可忽略。
另一個問題是非晶硅薄膜電池的生產(chǎn)設(shè)備價格昂貴。由于硅薄膜太陽能電池的生產(chǎn)設(shè)備和工藝是一體的，制造設(shè)備必須在研究材料和工藝的基礎(chǔ)上才能實現(xiàn)，從而導(dǎo)致硅薄膜太陽能電池設(shè)備昂貴。目前，國外幾大非晶硅設(shè)備供應(yīng)商提供的設(shè)備購置費比晶硅太陽能電池生產(chǎn)設(shè)備高至少3倍以上，以25MWp的非晶硅太陽能電池生產(chǎn)線為例，設(shè)備投資額7000萬～9000萬美元，其設(shè)備費用約占薄膜太陽能電池制造成本的20%～30%。因此，大部分的利潤被上游設(shè)備商分食。不僅如此，薄膜技術(shù)的快速進步使生產(chǎn)設(shè)備的更新?lián)Q代非常快，電池廠家難以適應(yīng)不斷變化的技術(shù)和市場。而CdTe薄膜電池的生產(chǎn)工藝基本上是被First Solar一家壟斷，其它公司和研究機構(gòu)才剛剛起步。這些都為更多企業(yè)的進入設(shè)置了門檻。
發(fā)展前景可期
技術(shù)的發(fā)展即使暫有缺陷也阻擋不住商業(yè)化的滾滾洪流。第一輪薄膜太陽能電池研究熱潮出現(xiàn)在20世紀80年代，但由于光電轉(zhuǎn)換效率低、光致衰退率較高等問題，該技術(shù)并未大面積鋪開，市場占有率很低。近年來，硅材料的短缺又掀起薄膜的第二次熱潮。除福建鈞石能源、天津津能、蚌埠普樂、安泰科技、百世德太陽能（BEST SOLAR）、浙江正泰、新奧光伏、天威薄膜等企業(yè)紛紛在國內(nèi)投資建廠之外，風(fēng)險投資商也非常看好薄膜電池的發(fā)展前景。相當一部分投資人認為繼太陽能組件熱、多晶硅熱之后，薄膜電池將成為國內(nèi)光伏領(lǐng)域新的投資熱點。
集富創(chuàng)業(yè)投資（香港）有限公司董事朱建寰認為，薄膜應(yīng)用較之晶硅有很多明顯的優(yōu)勢，與晶硅電池相比，薄膜電池的成本下降潛力要大得多，并且有很多應(yīng)用上的優(yōu)勢。例如，薄膜電池可以做成柔性組件以及可接受漫散射光，對于日光資源并不豐富的地區(qū)十分有利。不過，也有投資者對薄膜電池存在顧慮，匯豐創(chuàng)業(yè)投資亞洲有限公司董事兼中國代表處首席代表梁英杰表示，采用購置國外廠商整體設(shè)備的方式使得薄膜電池固定成本過高，投資對于周期的敏感性更強。因此，重金購買設(shè)備以求技術(shù)上的領(lǐng)先不一定就能勝算。
各投資商對國內(nèi)企業(yè)自主研發(fā)設(shè)備及生產(chǎn)抱有很大熱情，稱如果國內(nèi)的薄膜廠商如果能夠用新技術(shù)大幅提升薄膜電池光電轉(zhuǎn)化效率，或采用自主研發(fā)的設(shè)備，取得國內(nèi)供應(yīng)商的地位并得到優(yōu)勢客戶的認可，風(fēng)險投資將會緊密注視。不過，做到這一點，對于國內(nèi)設(shè)備廠商來說，還需要跨越相當大的鴻溝。
繼美國公司First Solar之后，越來越多的公司寄望通過自身的技術(shù)改良，設(shè)備國產(chǎn)化等方面的創(chuàng)新進一步降低成本，薄膜電池技術(shù)將有望成為第一個達到電網(wǎng)等價點的太陽能技術(shù)。近年來，薄膜太陽能電池產(chǎn)業(yè)已經(jīng)取得較大進步。有專家樂觀估計，薄膜太陽能電池在未來的市場份額中還將有大比例提升，將有可能與晶體硅電池一較高下。寒冬之后，薄膜電池的春天可能就會到來。
薄膜太陽能電池主要分為3大類：硅薄膜類（Silicon Thin Film Based）、化合物半導(dǎo)體（compound）及新技術(shù)新材料類。硅薄膜類主要包括非晶硅、微晶硅、低溫多晶硅3個子類；化合物半導(dǎo)體常見的有銅銦硒（CIS）、銅銦鎵硒（CIGS）、硫化鎘（CdS）、碲化鎘（CdTe）等；新技術(shù)新材料薄膜太陽能電池包括有機系、納米技術(shù)以及球狀硅等。目前已經(jīng)能進行產(chǎn)業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的薄膜電池主要有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)。這3種薄膜電池目前在世界范圍內(nèi)都有廠家在規(guī)模化生產(chǎn)。NanoMarkets預(yù)測，在未來薄膜電池市場中非晶硅(a-Si)、碲化鎘(CdTe)、銅銦鎵硒(CIGS)三種電池將分別占到薄膜光伏市場的60%、20%和20%。
目前，從技術(shù)上講，最為成熟的薄膜太陽能電池當屬硅基薄膜太陽能電池，包括非晶硅薄膜太陽能電池和非晶硅/微晶硅雙疊層薄膜太陽能電池。硅基薄膜電池領(lǐng)域在世界范圍內(nèi)出現(xiàn)了投資熱潮。研究機構(gòu)目前已經(jīng)描繪了五代硅基薄膜太陽能電池工藝技術(shù)：第一代非晶硅單結(jié)薄膜太陽能電池、第二代非晶硅/非晶硅雙結(jié)薄膜太陽能電池、第三代非晶硅/微晶硅雙結(jié)薄膜太陽能電池、第四代非晶硅/非晶硅鍺雙結(jié)或三結(jié)薄膜太陽能電池、第五代非晶硅/非晶硅鍺/微晶硅三結(jié)薄膜太陽能電池。目前在產(chǎn)業(yè)化領(lǐng)域中的主要技術(shù)仍舊是前兩者，但是第三代硅基薄膜太陽能電池將在2009年或2010年投入大規(guī)模生產(chǎn)，屆時第一代和第二代技術(shù)將退出產(chǎn)業(yè)界。然而，硅級太陽能電池的缺點是產(chǎn)業(yè)化光電轉(zhuǎn)化率僅5%～9%。
CIGS電池具有與多晶硅太陽能電池接近的效率，目前已經(jīng)達到10%～12%，并具有低成本和高穩(wěn)定性的優(yōu)勢。到目前為止，雖然有30多家公司置身于CIGS產(chǎn)業(yè)，真正進入市場開發(fā)的公司只有德國的Wuerth(伍爾特)Sur／lfulcell，美國的Global Solar Energy，日本的Honda(本田)、Showa Solar Shell等。中國的CIGS產(chǎn)業(yè)遠遠落后于歐美和日本等國家和地區(qū)，2008年2月，山東孚日光伏科技有限公司宣布與德國的Johanna合作，獨家引進了中國首條CIGSSe(銅銦鎵硫硒化合物)商業(yè)化生產(chǎn)線，年產(chǎn)能60MWp，預(yù)計2009年第三季度投產(chǎn)。2006年安泰科技與德國ODERSUN公司簽署合資協(xié)議，在德國開始建立第一條5MWp級CIS薄膜太陽電池生產(chǎn)線，隨后的2008年30MWp CIS生產(chǎn)線已經(jīng)開工建設(shè)。2010年，該公司計劃將另一條生產(chǎn)線放在北京。但CIGS、CIS電池原材料銦儲量有限，另外電池結(jié)構(gòu)中部分材料有毒等均會在今后的商業(yè)化過程中存在隱患。
CdTe薄膜太陽能電池水平以美國最高，第一大太陽能公司(First Solar)是全球最大的碲化鎘太陽能電池制造商。2008年第四季度，F(xiàn)irst Solar宣布其平均生產(chǎn)成本達到0.98美元/Wp,成為首家低于每瓦1美元的太陽能廠商。First Solar公布的2008年產(chǎn)能達到500MWp，預(yù)計2009年翻番至1GWp，達到了一般核電廠的規(guī)模。中國國內(nèi)，目前在“十一五”863計劃的支持下，四川大學(xué)和無錫尚德公司合作，正在開發(fā)兆瓦級生產(chǎn)線。據(jù)semi公布的信息，目前商業(yè)化的CdTe電池的轉(zhuǎn)化率在8.5％～10.5％左右。
