能效“領跑者”制度實施方案下的CIGS

2015年初，發(fā)改委等八部門發(fā)布了《能效“領跑者”制度實施方案》。所謂能效“領跑者”是指同類可比范圍內能源利用效率最高的產品、企業(yè)或單位。6月份，工業(yè)和信息化部、國家能源局、國家認監(jiān)委聯(lián)合印發(fā)《關于促進先進光伏技術產品應用和產業(yè)升級的意見》，首次提出光伏行業(yè)“領跑者”專項計劃。意見指出，“領跑者”先進技術產品應達到以下指標：多晶硅組件和單晶硅組件的光電轉換效率分別達到16.5%和17%以上；高倍聚光光伏組件光電轉換效率達到30%以上；硅基、銅銦鎵硒、碲化鎘及其他薄膜電池組件的光電轉換效率分別達到12%、13%、13%和12%以上。三部委首次將“領跑者”計劃準入標準進行量化，明確提出將以政策資金和政府采購方式對“領跑者”先進技術產品進行政策傾斜。專家認為，“領跑者”計劃可提高行業(yè)的競爭能力，并有助于將龍頭企業(yè)從價格戰(zhàn)中解放出來。此時，光伏組件轉換效率的提升，將為企業(yè)帶來更多的競爭優(yōu)勢。

提升發(fā)電效率——CIGS大有可為

業(yè)內普遍認為“太陽能電池的轉換效率提高一個百分點，可使成本降低5%—7%”。市場上光伏電池技術路線以晶硅電池和薄膜電池兩種為主。目前多晶硅電池轉換效率能達到18%，單晶硅能達到20.4%。而長期處于主流地位的多晶硅電池，在轉換效率上遇到了瓶頸，其轉換效率提升所需付出的投資成本越來越大。短時間內提高光伏電池轉換效率的可能性很小，導致晶硅電池轉換效率多年以來停滯不前。

相對來說，CIGS薄膜太陽能電池目前處于初級發(fā)展階段，在技術提升上還有很大的空間。從全球來看，隨著近幾年薄膜技術的不斷進步以及裝備性能的持續(xù)提升，薄膜發(fā)電技術產業(yè)化的步伐亦逐漸加大。尤其是自CIGS薄膜電池開始規(guī)�；�量產以來，效率基本保持每年1~1.5%的提升速度。

2013年10月，Manz的合作伙伴德國巴登符騰堡州太陽能與氫能研究中心打破了銅銦鎵硒實驗室效率的世界紀錄，并推升至20.8%，這個數(shù)字不但超越了多晶硅的20.4%，更說明了CIGS在實際量產的效率水平上是可以超越多晶硅的。2014年9月，Manz集團與ZSW開展技術合作，把薄膜太陽能實驗室轉換率刷新為21.7%，這個數(shù)據(jù)更加具有里程碑的意義。目前，Manz集團的量產冠軍CIGS組件的轉換效率達到16%，和多晶硅電池的主流效率處在了同一個等級。

光致衰減——制約光伏發(fā)電效率的隱形殺手

光伏組件在制造出來后就一直處于衰減的狀態(tài)，不過在包裝內未見光時衰減非常慢，一旦開始接受太陽光照射后，衰減會急劇加快，衰減一定比例后逐漸穩(wěn)定下來。

            圖為 光伏組件第一年衰減曲線模型

光伏組件光致衰減可分為兩個階段：初始光致衰減和老化衰減。初始的光致衰減，即光伏組件的輸出功率在剛開始使用的最初幾天內發(fā)生較大幅度的下降，但隨后趨于穩(wěn)定。老化衰減是指在長期使用中出現(xiàn)的極緩慢的功率下降，產生的主要原因與電池緩慢衰減有關，也與封裝材料的性能退化有關。通常來說，光伏組件在第一年的衰減約為2%，以后每年衰減約為0.7%，國標規(guī)定25年的生命周期內衰減不超過20%。

此前，發(fā)改委能源研究所研究員王斯成曾表示，光伏組件衰減嚴重影響了西部光伏電站的發(fā)電效率。數(shù)據(jù)顯示，多晶硅電池2-3年的衰減為3.8%-7%，非晶硅電池3年功率衰減達到20%。而西部光伏電站的綜合發(fā)電效率為74%，還有至少5%的提升空間。由此可見光致衰減對電站發(fā)電效率影響巨大。

相對晶硅電池光致衰減的硬傷，CIGS（銅銦鎵硒）薄膜電池就沒有這方面的擔憂了。薄膜太陽能電池沒有光致衰減特性，發(fā)電穩(wěn)定性高。這一優(yōu)勢已在國內首座CIGS薄膜電站－云南石林電站得到了驗證。從使用Manz CIGS組件的云南石林1MW電站來看，CIGS組件發(fā)電量超出晶硅組件7~10%。更為重要的是，Manz CIGS電池組件在經歷了兩年的風吹日曬，雨霧侵蝕后，并沒有出現(xiàn)功率的減退和損失，為電站投資者創(chuàng)造了更多的發(fā)電收入。

除了光致衰減外，光伏組件的熱斑效應和陰影遮擋，也會影響光伏電站的發(fā)電效率。熱斑效應是指光伏組件在陽光照射下，由于部分組件受到遮擋無法工作，使得被遮蓋的部分升溫遠遠大于未被遮蓋部分，致使溫度過高出現(xiàn)燒壞的暗斑。選擇晶硅電池做材料時，如果部分位置有遮擋，此時的旁路二極管沒有起作用，雖然陰影的程度沒有達到二極管的反向導通電壓，這時產生的熱斑效應雖然不足以對組件造成破壞，但長期處于這種狀態(tài)的電池組件會遭到明顯的損壞，而CIGS（銅銦鎵硒）薄膜太陽能電池能采用內部連接結構，可避免此現(xiàn)象的發(fā)生。

技術為王——CIGS引領高投資回報率

據(jù)了解，不管是投資分布式光伏電站還是地面光伏電站，電站投資者一般能有10%左右的內部收益率。而Manz所生產的CIGS可使內部收益率達到15%以上。這源于Manz是唯一在德國擁有同樣玻璃尺寸生產線的設備供貨商，可做中國客戶本土化材料的認證平臺，并協(xié)助客戶快速取得TUV認證，當客戶的設備在當?shù)匕惭b完成后，材料本土化的認證也已經完成，在產能正式展開時，即可使用自己較便宜的材料；Manz有清楚的材料規(guī)格，能提供每種原材料最適合量產的規(guī)格，大幅縮短客戶自行摸索的時間;同時可快速實現(xiàn)經濟規(guī)模，當銅銦鎵硒產業(yè)達到規(guī)�；�之后，材料供應鏈會日趨成熟，生產廠商議價能力會提高，為材料成本再下將提供動力。

據(jù)介紹，Manz集團憑借其Manz CIGSfab解決方案成為全球目前唯一一家能夠提供CIGS交鑰匙生產線的供應商，年產能可從64兆瓦擴展到600兆瓦。與晶硅生產系統(tǒng)相比，Manz CIGS生產線總投資更低，顯著縮短工廠部署時間，且生產成本之低廉在業(yè)內可謂無可比擬。在未來，Manz CIGS技術都可以為客戶提供絕對的投資保障，并將為客戶節(jié)省更多的成本，使其獲得最高的利潤率。

技術是光伏企業(yè)進入光伏“領跑者”計劃的一塊敲門磚，此時，在提升光伏組件發(fā)電效率及提高內部收益率方面擁有優(yōu)勢的CIGS，將獲得更多業(yè)內人士的肯定與關注。