薄膜太陽(yáng)能電池作為一種新型太陽(yáng)能電池，由于其原材料來(lái)源廣泛、生產(chǎn)成本低、便于大規(guī)模生產(chǎn)，因而具有廣闊的市場(chǎng)前景。近年來(lái)，以玻璃為基板的非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池憑借其成本低廉、工藝成熟、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)勢(shì)，逐漸從各種類型的薄膜太陽(yáng)能電池中脫穎而出，在全球范圍內(nèi)掀起了一波投資熱潮。大尺寸玻璃基板薄膜太陽(yáng)能電池投入市場(chǎng)，必將極大地加速光伏建筑一體化、屋頂并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)以及光伏電站等的推廣和普及。
非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池優(yōu)勢(shì)漸顯
由于晶體硅太陽(yáng)能電池的成本隨著硅材料價(jià)格的連年上漲而不斷提高，各類薄膜太陽(yáng)能電池成為全球新型太陽(yáng)能電池研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。
薄膜太陽(yáng)能電池中最具發(fā)展?jié)摿Φ氖欠蔷Ч璞∧ぬ?yáng)能電池，非晶硅材料是由氣相淀積形成的，目前已被普遍采用的方法是等離子增強(qiáng)型化學(xué)氣相淀積(PECVD)法。此種制作工藝可以連續(xù)在多個(gè)真空淀積室完成，從而實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。由于反應(yīng)溫度低，可在200℃左右的溫度下制造，因此可以在玻璃、不銹鋼板、陶瓷板、柔性塑料片上淀積薄膜，易于大面積化生產(chǎn)，成本較低。
與晶體硅太陽(yáng)電池比較，非晶硅薄膜太陽(yáng)電池具有弱光響應(yīng)好，充電效率高的特性。非晶硅材料的吸收系數(shù)在整個(gè)可見(jiàn)光范圍內(nèi)，幾乎都比單晶硅大一個(gè)數(shù)量級(jí)，使得非晶硅太陽(yáng)電池?zé)o論在理論上和實(shí)際使用中都對(duì)低光強(qiáng)有較好的適應(yīng)。越來(lái)越多的實(shí)踐數(shù)據(jù)也表明，當(dāng)峰值功率相同時(shí)，在晴天直射強(qiáng)光和陰雨天弱散射光環(huán)境下，非晶硅太陽(yáng)能電池板的比功率發(fā)電量均大于單晶硅、非晶硅薄膜太陽(yáng)電池。更有數(shù)據(jù)表明，在相同環(huán)境條件下，非晶硅太陽(yáng)電池的每千瓦年發(fā)電量要比單晶硅高8%，比多晶硅高13%。
薄膜太陽(yáng)能電池最重要的優(yōu)勢(shì)是成本優(yōu)勢(shì)。據(jù)多家企業(yè)和機(jī)構(gòu)的測(cè)算，即使在5MW的生產(chǎn)規(guī)模下，非晶硅薄膜太陽(yáng)電池組件的生產(chǎn)成本也在2美元/瓦以下，而單線產(chǎn)能達(dá)到40MW-60MW甚至更高的全自動(dòng)化生產(chǎn)線，其產(chǎn)品生產(chǎn)成本則更低。而相對(duì)于平均3.5美元/瓦的國(guó)際市場(chǎng)銷售價(jià)格而言，其利潤(rùn)空間可想而知。
影響非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池應(yīng)用的最主要問(wèn)題是效率低、穩(wěn)定性差。與晶體硅電池相比，每瓦的電池面積會(huì)增加約一倍，在安裝空間和光照面積有限的情況下限制了它的應(yīng)用。而其不穩(wěn)定性則集中體現(xiàn)在其能量轉(zhuǎn)換效率隨輻照時(shí)間的延長(zhǎng)而變化，直到數(shù)百或數(shù)千小時(shí)后才穩(wěn)定，這個(gè)問(wèn)題在一定程度上影響了這種低成本太陽(yáng)能電池的應(yīng)用。
隨著研究機(jī)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)界關(guān)注度的提高和投入的大幅度增加，相信在近幾年內(nèi)硅薄膜太陽(yáng)電池的產(chǎn)品技術(shù)將會(huì)有所突破。預(yù)計(jì)到2009年，采用“非晶硅+微晶硅”技術(shù)的疊層薄膜電池的光電轉(zhuǎn)換效率將達(dá)到10%，而組件的成本將低于1美元/瓦。
企業(yè)投資力度迅速加大
基于近年對(duì)太陽(yáng)電池市場(chǎng)發(fā)展的良好預(yù)期以及硅薄膜電池良好的技術(shù)特性和成本優(yōu)勢(shì)，許多設(shè)備供應(yīng)商、太陽(yáng)電池生產(chǎn)企業(yè)、有關(guān)研究機(jī)構(gòu)等都紛紛投資，掀起了一陣投資熱潮。
由于TFT-LCD(薄膜晶體管液晶顯示器)工藝已十分成熟，其大面積非晶硅均勻性成膜的工藝可移植到硅薄膜電池的生產(chǎn)中。目前通常做法是采用TFT-LCD工藝中用于薄膜晶體管生產(chǎn)的設(shè)備，來(lái)生產(chǎn)非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池。美國(guó)、歐洲和日本的半導(dǎo)體設(shè)備供應(yīng)商，都在努力角逐這一市場(chǎng)。上述供應(yīng)商除了全力開(kāi)展市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)外，也紛紛通過(guò)兼并重組、招攬人才等手段加大對(duì)產(chǎn)品、工藝、設(shè)備的研發(fā)力度，力爭(zhēng)在長(zhǎng)期的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占得持續(xù)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
在企業(yè)投資方面，不少晶體硅電池的生產(chǎn)廠家在繼續(xù)做大做強(qiáng)原有產(chǎn)品的同時(shí)，也將目光轉(zhuǎn)向硅薄膜電池，意圖完善和豐富自己的產(chǎn)品線。有意思的是，有更多的原本不是太陽(yáng)電池行業(yè)的企業(yè)，在整個(gè)太陽(yáng)電池投資熱的鼓舞下，紛紛選擇硅薄膜太陽(yáng)電池作為他們進(jìn)入這個(gè)行業(yè)的切入點(diǎn)，力圖在這塊新生的市場(chǎng)上謀得一席之地。這些新進(jìn)入者為太陽(yáng)電池行業(yè)帶來(lái)了全新的面貌，同時(shí)也加劇了行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)和風(fēng)險(xiǎn)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，僅在中國(guó)就有至少9個(gè)新增的硅薄膜電池投資項(xiàng)目正在實(shí)施，設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力總和達(dá)900MW左右，而有意投資并正在進(jìn)行項(xiàng)目前期策劃的則更多。
原材料成本應(yīng)最受關(guān)注
盡管目前看來(lái)硅薄膜電池的利潤(rùn)空間很大，但面對(duì)如今這樣瞬息萬(wàn)變的用戶市場(chǎng)和原材料供應(yīng)鏈環(huán)境，任何一個(gè)希望涉足這個(gè)領(lǐng)域的人都應(yīng)該清楚地認(rèn)識(shí)到所面臨的風(fēng)險(xiǎn)在哪里，從而有效地規(guī)避和防范這些風(fēng)險(xiǎn)。
利用國(guó)際知名仿真軟件公司的相關(guān)工具軟件，并以收集到的生產(chǎn)成本等數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，我們搭建了一個(gè)非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池生產(chǎn)線的仿真模型。利用該模型的成本分析功能，我們不僅可以得到單位產(chǎn)品的成本及其構(gòu)成情況，還可以按照國(guó)際通行的原則將各項(xiàng)支出分?jǐn)偟礁鱾€(gè)加工工序，從而清晰看到各項(xiàng)支出所占整體成本的比例及其發(fā)生的原因，從而準(zhǔn)確地評(píng)估其風(fēng)險(xiǎn)程度，為投資決策和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)作參考。
內(nèi)部收益率是衡量投資項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益情況的重要指標(biāo)之一。按目前的市場(chǎng)條件分析，一條年產(chǎn)40MW-60MW硅薄膜電池生產(chǎn)線項(xiàng)目的內(nèi)部收益率遠(yuǎn)大于12%的行業(yè)基準(zhǔn)收益率。盡管如此，市場(chǎng)和技術(shù)方面的不確定性都會(huì)對(duì)投資帶來(lái)巨大的風(fēng)險(xiǎn)。因此，我們?cè)谀Ｐ头抡鏁r(shí)還著重對(duì)項(xiàng)目?jī)?nèi)部收益率進(jìn)行了敏感性分析。分析結(jié)果如圖二所示，產(chǎn)品的銷售價(jià)格是最敏感的因素。實(shí)際上這并不令人感到意外，任何一種產(chǎn)品生產(chǎn)的效益都直接決定于銷售收入和產(chǎn)品成本。對(duì)于太陽(yáng)能電池來(lái)講，產(chǎn)品的光電轉(zhuǎn)換效率也是決定電池組件銷售價(jià)格的重要因素。如果假定每瓦太陽(yáng)能電池的售價(jià)不變，當(dāng)光電轉(zhuǎn)換效率從6%提高到6.5%時(shí)，一片組件的銷售價(jià)格就提高了8%，而其生產(chǎn)成本幾乎是相同的，這顯然會(huì)對(duì)項(xiàng)目的收益產(chǎn)生很大的影響。
由于在不同時(shí)間、不同地點(diǎn)其客觀條件各不相同，具體數(shù)據(jù)并不是一成不變的，在一些特殊的條件下甚至可能需要做較大的調(diào)整，但通過(guò)上述分析揭示的某些問(wèn)題，應(yīng)該是具有普遍的參考價(jià)值的。
面對(duì)投資熱尚需冷靜思考
在太陽(yáng)能電池投資熱潮中，硅薄膜電池似乎成了熱點(diǎn)中的熱點(diǎn)。有專家指出，薄膜太陽(yáng)電池在未來(lái)5年-10年內(nèi)將以50%左右的年平均增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，到2030年將占整體太陽(yáng)能電池份額的30%以上。
但硅薄膜太陽(yáng)電池并不是包賺不賠的產(chǎn)業(yè)，除了在市場(chǎng)、成本、技術(shù)方面的風(fēng)險(xiǎn)外，在資金需求、供應(yīng)鏈組織、生產(chǎn)動(dòng)力供應(yīng)和技術(shù)人才等方面都有較高的門(mén)檻。
在資金需求方面，一條40MW-50MW的非晶硅薄膜電池生產(chǎn)設(shè)施的總投資在10億元左右，而公認(rèn)的經(jīng)濟(jì)規(guī)模應(yīng)在300MW-500MW。這要求投資方不僅能夠籌集足夠的初始投資，還應(yīng)為未來(lái)兩三年內(nèi)持續(xù)投資做好準(zhǔn)備。
在供應(yīng)鏈組織方面，生產(chǎn)所需的高透光率的超白玻璃、高純硅烷等都只有有限的供應(yīng)來(lái)源。生產(chǎn)企業(yè)必須保證穩(wěn)定且廉價(jià)的材料供應(yīng)，否則，近年來(lái)出現(xiàn)的爭(zhēng)搶硅材料的一幕難免會(huì)再次上演。
技術(shù)人才一直是薄膜太陽(yáng)電池發(fā)展的瓶頸之一。除電池本身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、分析檢測(cè)需要大量專業(yè)人員外，化學(xué)氣相淀積、真空濺射、激光刻線等特殊工藝以及包括多種特殊氣體、高純水、凈化空調(diào)系統(tǒng)等在內(nèi)的廠務(wù)支持系統(tǒng)，都需要大量有專業(yè)知識(shí)背景和實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)的員工。由于目前大量的項(xiàng)目正在興建，吸引人才的競(jìng)爭(zhēng)也變得空前激烈。
總之，硅薄膜太陽(yáng)電池投資熱的興起已成為不爭(zhēng)的事實(shí)。但每一個(gè)欲投身其中的企業(yè)都應(yīng)該全面分析自己所面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，充分估計(jì)收益和風(fēng)險(xiǎn)，理性客觀地做出自己的投資決策，這也是行業(yè)健康、持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。
