一、太陽能薄膜電池：能源的救星

 

CIGS是太陽能薄膜電池CuInxGa（1-x）Se2的簡寫，其具有穩(wěn)定性好、抗輻照性能好、成本低、效率高等優(yōu)點。小樣品CIGS薄膜太陽能電池的最高轉(zhuǎn)化效率2014年12月刷新為21.7%，由德國太陽能和氫能研究機構ZSW采用共蒸鍍法制備。大面積電池組件轉(zhuǎn)化效率及產(chǎn)量根據(jù)各公司制備工藝不同而有所不同，一般在10%~15%范圍內(nèi)。銅銦鎵硒薄膜太陽電池具有生產(chǎn)成本低、污染小、不衰退、弱光性能好等特點，光電轉(zhuǎn)換效率居各種薄膜太陽能電池之首，接近晶體硅太陽電池，而成本則是晶體硅電池的三分之一，被國際上稱為“下一時代非常有前途的新型薄膜太陽電池”。此外，該電池具有柔和、均勻的黑色外觀，是對外觀有較高要求場所的理想選擇，如大型建筑物的玻璃幕墻等，在現(xiàn)代化高層建筑等領域有很大市場。雖然CIGS電池具有高效率和低材料成本的優(yōu)勢，但他也面臨三個主要的問題：（1）制程復雜，投資成本高

 

（2）關鍵原料的供應不足（3）緩沖層CdS具有潛在的毒性。

 

二、全球薄膜太陽能電池產(chǎn)量分析

 

薄膜電池行業(yè)處于發(fā)展初期，市場份額遠低于晶體硅電池，但未來市場空間巨大，全球光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展引發(fā)了全球多晶硅供應的持續(xù)緊缺，嚴重的制約了晶體硅電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，晶體硅電池企業(yè)之間的搶料和價格競爭也隨之加劇。與晶體硅電池相比，薄膜電池具有原材料充裕、能耗小、成本相對低廉的優(yōu)勢，薄膜電池行業(yè)悄然興起。

 

硅薄膜電池已逐漸具備產(chǎn)業(yè)爆發(fā)性增長的條件，有望超越其他種類的薄膜電池：1、硅薄膜電池技術成熟度高，發(fā)展路徑清晰，使用疊層工藝將使轉(zhuǎn)換效率及衰減問題不再突出；2、薄膜電池設備供應商快速崛起對行業(yè)迅猛發(fā)展起到了重要的推動作用；3、硅薄膜電池在原材料易得性與清潔安全等方面均不存在瓶頸。薄膜光伏電池是在低成本的玻璃、塑料、不銹鋼等基板上沉積形成很薄的感光材料實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，主要包括硅薄膜電池（a-Si、a-Si/c-Si等）、碲化鎘（CdTe）、銅銦硒（CIS、CIGeS）。

 

2015年全球薄膜太陽能電池的產(chǎn)能約為9.3GW，產(chǎn)量約為4.4GW（圖。按技術劃分，2015年硅基薄膜電池的產(chǎn)能占比為38%，銅銦鎵硒薄膜電池的產(chǎn)能占比為27%，碲化鎘薄膜電池的產(chǎn)能占比為35%。

 

2011-2015年全球薄膜太陽能電池的產(chǎn)能和產(chǎn)量（MW）

 

 

 

資料來源：公開資料、智研咨詢整理

 

2015年全球薄膜太陽能電池技術產(chǎn)能占比

 

 

 

資料來源：公開資料、智研咨詢整理

 

三、全球主要薄膜太陽能電池制造商

 

繼續(xù)小幅下滑。從企業(yè)看，全球薄膜電池產(chǎn)量主要集中在以CdTe電池為代表的FirstSolar，以CIGS電池為代表的SolarFrontier，以及以硅基薄膜為代表的漢能控股公司中。3家公司產(chǎn)量約占全球薄膜電池產(chǎn)量的70%。

 

全球主要薄膜電池生產(chǎn)商、著名薄膜電站

 

 

 

 

 

資料來源：公開資料整理

 

四、多晶硅薄膜太陽電池的發(fā)展狀況

 

薄膜電池由于理論效率高、材料消耗少、制備能耗低等被稱為第二代太陽能電池技術。尤其是在柔性襯底上制備的薄膜電池，具有可卷曲折疊、不怕摔碰、重量輕、弱光性能好等優(yōu)勢，未來應用前景廣闊。銅銦鎵硒（CIGS）薄膜太陽能電池易形成良好的背電極和高質(zhì)量的PN結(jié)，且較容易制成柔性組件。目前，CIGS薄膜太陽能電池的實驗室轉(zhuǎn)換效率已達21.7%，組件全面積轉(zhuǎn)換效率已接近16%，其產(chǎn)業(yè)化技術也在逐步完善。隨著此技術大規(guī)模生產(chǎn)后良品率提升，國產(chǎn)化改進優(yōu)化后生產(chǎn)成本降低，將越來越具有競爭力。此外，具有超高轉(zhuǎn)換效率的砷化鎵太陽能電池，憑借著其技術先進性，在特殊的應用場景具備很大的發(fā)展?jié)摿Γ悄壳坝捎诔杀酒?，大?guī)模的應用需要快速實現(xiàn)成本的降低。

 

薄膜電池生產(chǎn)設備：硅基薄膜電池，銅銦鎵硒電池CIS/CIGS,碲化鎘薄膜電池CdTe,染料敏化電池生產(chǎn)技術及研究設備。

 

近年來，太陽能光伏電池市場正在向薄膜太陽能光伏產(chǎn)品轉(zhuǎn)移。薄膜太陽能電池的優(yōu)勢在于其產(chǎn)業(yè)鏈的耗能更低；制備材料選擇更廣泛；制備技術多樣；比晶體硅太陽能電池有更高的每瓦發(fā)電量；產(chǎn)品的發(fā)電效率的提升有更大的潛力；產(chǎn)品重量更輕并且可以柔性化，使用范圍更寬泛，更適合于光伏建筑一體化。其中實驗室效率超過了20%的銅銦鎵硒薄膜太陽能電池是光伏轉(zhuǎn)換效率最高的薄膜太陽能電池。由于銅銦鎵硒太陽能電池沒有光致衰減效應、性能穩(wěn)定、發(fā)電量高、對環(huán)境友好，所以它是歐洲、日本和美國最為關注的新一代高效薄膜太陽能電池。

 

采用真空沉積技術制備的銅銦鎵硒薄膜太陽能電池不僅創(chuàng)下了轉(zhuǎn)換效率20.4%的記錄，而且已經(jīng)成熟地大規(guī)模工業(yè)化了，產(chǎn)品已經(jīng)具備成本競爭力。非真空法技術制造銅銦鎵硒薄膜太陽能電池具有更低成本和易于大面積的潛在優(yōu)勢，也吸引了愈來愈多的關注，歐洲、美國和日本的主要銅銦鎵硒薄膜太陽能電池企業(yè)的最佳組件產(chǎn)品效率都已超過13%。

 

五、薄膜太陽能電池市場發(fā)展分析

 

1、薄膜太陽能電池市場狀況

 

2009年，中國薄膜太陽能電池產(chǎn)量增長較快，主要是2008年投產(chǎn)企業(yè)較多，眾多薄膜太陽能電池企業(yè)生產(chǎn)步入正常軌道。2009年，中國薄膜太陽能電池產(chǎn)量達263MW；2010年，中國薄膜電池產(chǎn)量為380MW，同比增長44.5%；2011年，中國薄膜太陽能電池產(chǎn)量達565MW。2012年中國薄膜太陽能電池產(chǎn)量為400MW；2013年中國薄膜太陽能電池產(chǎn)量達到了260MW，2014年中國薄膜太陽能電池產(chǎn)量達到了300MW，2015年中國薄膜太陽能電池產(chǎn)量達到了458MW。

 

2、薄膜太陽能電池市場競爭現(xiàn)狀

 

技術領先是光伏企業(yè)發(fā)展的關鍵所在。在我國，以漢能控股集團為代表的光伏企業(yè)正在推動光伏產(chǎn)業(yè)從一代光伏（晶硅模式）向二代光伏（薄膜模式）的升級，并且已經(jīng)掌握了最有前景的技術。目前A股上市公司中涉及薄膜太陽能電池的公司主要有風帆股份、廣東榕泰、天威保變和綜藝股份等。2013年7月，漢能成功并購美國GlobalSolarEnergy公司，這是漢能繼2012年并購德國Solibro和美國MiaSolé公司之后，在一年內(nèi)完成的第三次海外技術并購。對GSE的并購，使?jié)h能成為全球首家實現(xiàn)柔性薄膜太陽能組件大規(guī)模量產(chǎn)的公司，同時也標志著漢能通過全球技術整合，占據(jù)了薄膜光伏技術的最前沿。目前，漢能掌握非晶硅-鍺、非晶硅-納米硅、銅銦鎵硒等7條全球領先的薄膜技術路線，薄膜太陽能組件量產(chǎn)轉(zhuǎn)化率已達到15.7%，研發(fā)轉(zhuǎn)化率最高已達19.6%。

 

據(jù)悉，漢能的薄膜技術不僅在國內(nèi)是第一，在世界上也位居先列，而且擁有自主知識產(chǎn)權。其領先地位主要表現(xiàn)在原材料消耗少、能量回收期短、、可制成柔性薄膜組件、產(chǎn)品多樣化等方面。

 

目前，漢能已在四川、廣東、海南、浙江、山東、江蘇等地投資建設了太陽能薄膜發(fā)電產(chǎn)業(yè)研發(fā)制造基地，總產(chǎn)能達到3吉瓦。同時，漢能在全球進行電站資源開發(fā)，已與新疆、內(nèi)蒙古、寧夏、江蘇、海南、山東、河北等省區(qū)以及歐洲多國簽訂了約10吉瓦的太陽能薄膜電站建設協(xié)議。