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神华光伏科技研发总裁张波告诉你,薄膜光伏量产难在哪

   日期:2018-06-13     来源:中国能源报     浏览:6532    评论:0    
在“十三五”光伏产业升级发展的进程中,新型薄膜电池的产业化以及关键设备研制已经成为光伏发电的重点支持对象。

面对晶硅组件成本下降、效率不断提升的市场环境,薄膜电池如何突破瓶颈尽快实现规模量产成为行业发展的关键。

立足于研发、生产、应用等完整的产业链条,央企已经开始布局铜铟镓硒(CIGS)薄膜光伏清洁能源技术。CIGS到底优势何在?规模量产的难点有哪些?应用端市场应该怎样开发?针对以上行业关注点,本报记者专访了国家能源集团神华光伏科技研发公司(NICE Solar Energy)总裁张波。

中国能源报:在晶硅组件占据光伏行业主流的背景下,您认为CIGS技术的优势该如何体现?

张波:薄膜技术被认为是新一代太阳能电池技术,相对于晶硅电池的生产过程因高温扩散、需要采用有毒的气体及酸碱液体而具有高能耗和高污染特性,CIGS原材料和制备过程能耗低、污染低,并且原材料的利用率非常高。比如,一个生产周期后蒸发源内剩余的原材料可直接用于下次生产。

另外,蒸镀在装备内部的材料可以收集回来提纯后再继续使用。再者,相对于晶硅电池复杂的生产环节,CIGS的生产环节紧凑而简单,电池制造的整个过程可在一个工厂内完成,土地投资成本低。且由于生产环节少,上中下游产业链整合难度较低。

中国能源报:CIGS技术一直在多角度、多工艺地不断发展,但还处在向量产化推进的过程中,您认为面临的主要问题有哪些?

张波:2012年以后,受到晶硅迅速崛起的影响,几乎所有的薄膜技术在正在爬坡量产的艰难过程中受到了强烈的挤压。的确,CIGS技术国内已经有多家企业在做,在欧洲、日本也都在推进,但现在都没有完全意义上实现大规模量产,进入了瓶颈期,需要强有力的拉动。其中,非常关键的因素在于提升装备能力和提升核心工艺技术。初始投资后,核心工艺技术的提升需要资金的持续投入,然而资金实力相对较差的企业,短时间见不到成效后便会放弃。另外,本土化的研发人才稀缺,并且缺少领军性企业准确掌舵CIGS的技术发展战略也是重要原因。

随着CIGS技术越来越被光伏行业所认知,会有越来越多的企业投入到这项具有前瞻性的量产化先进生产技术和装备技术中来。

此外,CIGS光伏组件的技术优势也需要在不断扩大的应用中得以更多的体现,通过系统开发,应用开发等将其在弱光效应,产品稳定,玻璃基与柔性等技术的多样性等诸多方面的优势逐步展现给大家。

光伏发电的最终产品是电,而且所发出的电必须是真正意义上的清洁能源,综合的度电指标才是产品的核心竞争力,而不是简单的组件效率概念,虽然组件效率也是成本的重要组成部分。发展CIGS技术,两者都要过硬,既要体现发电的综合效益,也要确保光伏产业的初衷,即实现清洁能源的发展。

中国能源报:核心工艺技术对于CIGS量产的重要性具体体现在哪些方面?

张波:从实验室到真正量产产品的效率。这其中工艺的稳定性非常关键,在技术转化过程中,需要同时优化量产化装备和生产工艺,最终得到设备和工艺完美结合的完整工艺包,通过稳定性和可靠性验证后方能生产高质量的CIGS产品。这一过程中需要几十亿甚至上百亿的投入,大多数企业很难做到。

现在市场上提到光伏组件的转换效率,大部分企业都在比赛得“冠军”,有效面积、全面积等改概念多被混淆,这很容易造成市场混乱。市场发展需要稳扎稳打,要有实实在在的成熟工艺才能保证最终的产品效率。最终产品一定要保证平均效率,这也是研发环节首先考虑的。在这之后,才应该论及“冠军”效率这样的市场概念,而且“冠军”也不应当是实验室概念,而是量产化的“冠军”。

在生产能力稳定后,成本才是下一步思考的问题。晶硅组件也花费了十几年的时间逐渐成熟,在切割技术有了突破进展后,成本大幅下降。当前CIGS技术已完全具备了稳定规模化量产的成熟技术条件,接下来会对成本发起冲击,通过材料技术的提升,本土化材料生产,全球化资源优化,生产设备本土化,继续增强对传统技术产品的绝对竞争优势。

中国能源报:所以公司现在也在向稳定量产爬坡?

张波:确切的说是在现有的成熟技术基础上,向更高的量产化技术发展。在CIGS技术方面,整个国家能源集团布局了CIGS薄膜光伏技术研发、高端装备制造、高性能组件生产、BIPV建筑光伏一体化、CIGS薄膜光伏发电应用五大板块。神华光伏着重于前端技术研发,致力于提升电池转换效率、组件稳定性和可靠性研究以及优化生产工艺。目前在德国有研发中心,也正在国内建立相应的研发中心。不仅仅针对玻璃基产品,将来也会对柔性技术以及应用端进行开发。

针对组件生产,目前,集团规划在重庆建设306MW生产项目,现在已开始厂房和机械设备的搭建,年底将进行调试,预计明年6月实现量产化。

中国能源报:如果顺利量产,您认为在成本方面需要重点关注哪些环节呢?

张波:在国内CIGS生产技术中,现阶段成本占比较高的主要是原材料,比如高纯铟、高纯铜、封装等,国内现有供应资源需进一步发展。另一方面,譬如玻璃基产品,在国内玻璃生产厂家较多,但由于透光性以及镀膜工艺对玻璃的生产工艺和特征参数的要求,符合要求的产品并不足。将来,要求会进一步增加,既要吻合光伏建筑一体化(BIPV)的需求,还要符合建筑玻璃幕墙的各项指标。这些在国内目前还比较稀缺。相关产业一旦发展起来,CIGS成本将会大大下降。同时也会带动国内相关产业的技术发展和提升。

中国能源报:您所说的BIPV建筑光伏一体化目前在终端应用市场的开发情况如何?

张波:BIPV应用端很复杂,既要符合光伏的特征,又要符合玻璃幕墙、建筑外墙等一系列标准。此外,还要综合考虑安装、防火安全、储能等一系列问题,但这将是CIGS技术一个巨大应用端市场。由于CIGS产品外观特性,与建筑幕墙和外立面材料的建筑特性非常吻合,同时,CIGS技术特性能够有效满足BIPV发电要求。可以说,CIGS技术是BIPV应用的佼佼者。而BIPV作为新兴的能源应用市场,在全球范围内都具有巨大的开发空间。

目前,我们主要的BIPV项目都在欧洲,计划在国内形成稳定产能后操作项目。我们最具标志性的是在瑞士巴塞尔的78米高大厦的建设。今年年底,我们会开始在广东、海南推动,也计划在国家能源集团自己的建筑上应用。

BIPV涉及的是“建筑人干光伏,还是光伏人干建筑”的问题。这个问题需要我们认真思考,特别是在BIPV市场前期开发过程中尤为重要。

如果是建筑人干光伏,就会优先考虑建筑设计——定制化,不同形状、不同外观,不同色彩。差异化的设计固然好,但会使加工成本产生较大差异。一切取决于投资人追求的建筑理念和市场定位。

而光伏人干建筑,是用标准化的技术、标准化的产品形成标准化的建材,这时候就不会有明显的差异化,标准化的应用会确保规模化量产和成本的综合效益。我本人更推崇光伏人干建筑,结合建筑本体,提升相关工艺水平。我们的定位是希望将CIGS玻璃基组件做得像标准的建材,使CIGS组件更广泛的应用到现有和即将建设的绿色建筑之中。这是我们未来可以想象的市场,并且具有实用价值。

我个人坚定认为CIGS薄膜光伏技术在未来的清洁能源发展中会发挥重要作用,甚至是里程碑式的领导作用。这需要一大批技术研发人员的共同努力,需要全社会对清洁能源的逐步了解、加深认知。在推动CIGS技术规模化生产和应用技术的发展方面,我们神华光伏技术人员承载着国家、企业,及新能源发展的重要使命。 
 
标签: 光伏

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