对薄膜电池,有业内人士评价,大部分现有的薄膜太阳能电池板,虽然本身有可能比晶硅电池板廉价,但加上系统平衡成本后,其总成本对终端用户而言并不便宜,所以市场竞争优势不明显。只有高效率的薄膜电池才能降低发电成本,节约安装用地,从而领跑太阳能市场。孚日股份(002083)的优势就在于其铜铟镓硫硒(CIGSSe)薄膜电池产品的高转换效率。
孚日股份原是一家主营毛纺的企业,2008年1月开始转型布局太阳能电池。它同时选择了多晶硅电池和CIGSSe薄膜电池两条技术路径作为发展方向,不过各有侧重。孚日股份在光伏发电领域拥有两家子公司,孚日光伏(全资控股)——经营CIGSSe薄膜电池组件生产业务,埃孚光伏(由孚日股份和ALEO各出资50%成立)——经营晶硅电池组件封装业务。
据了解,埃孚光伏总规划80MW,分三期完成,一期10MW已于2008年8月8日建成,二期40MW于2009年5月安装调试完成,三期30MW将在2010年建完。埃孚光伏的生产线设备为德国、瑞士进口的自动化设备。
在产品销售上,初期埃孚光伏采用包销方式拓展市场,以OEM合资方ALEO包销形式销售。埃孚光伏的经营目标是达到10%的毛利率和5%的税前净利率。据了解,埃伏光伏未来希望注册自主品牌sunvim,在国内销售。
与埃孚光伏相比,孚日光伏更引人侧目,后者是国内首家引进CIGSSe薄膜电池生产线的公司。CIGSSe薄膜电池具有转化效率高、重量轻、生产能耗低、弱光效应好、化学稳定性好、光转化率无衰退、抗高温、成本低等诸多优势,在建筑光伏领域具备更强竞争优势。目前薄膜电池的市场占有率增速较快,而CIGS薄膜电池的增速最为明显。
CIGSSe属于CIS家族。它对不同“颜色”的光具有最宽的反应和极好的敏感性,对可见光的吸收系数是所有薄膜电池材料中最高的。由于该技术路线薄膜厚度约为2-4微米,远低于晶硅电池平均180微米的厚度,从而原材料消耗相对较少。有专家认为,其量产后每瓦生产成本有望降至1美元。
孚日光伏采用德国Johannasolartechnology(JST)的电池技术,该技术量产后的转化率为9.6%,位居全球领先水平。孚日股份董事长孙日贵对《证券市场周刊》表示,“孚日光伏的转换率将从9%起步,很快将超过10%。目前CIGSSe薄膜电池的实验室转换率高达19.9%,产业化后转换率仍有很大提升空间。
由于多层膜结构和工艺的复杂性,CIGS光伏组件产业化和商业化的进程相对比较缓慢,这同时也意味着更高的技术壁垒。
在产能方面,孙日贵介绍,首条CIGSSe薄膜电池生产线从2008年2月开工,目前主体厂房已经完工,第一条30MW生产线并未受到经济危机影响,已经开始安装调试,预计今年四季度试产。第二条30MW生产线预计在2010年一季度开始安装,至2010年下半年投产。而其项目规划远景是总投资60亿元,建设240MW/年产能。
CIGSSe薄膜电池技术路线也具有薄膜电池高投资成本、高折旧的通病。据了解,孚日光伏首期60MW生产线共投资15亿元,其中设备投资高达12亿元。对于降低生产成本,孙日贵寄希望于提高转换率,“目前我们依然在研发新技术、设备来提高效率,因为效率每提高1%,产品成本下降10%。
对于业界1元/千瓦时的目标,孙日贵认为,不光组件成本,系统成本也要下降。对薄膜电池而言,提高效率、采用新的封装方式、降低初始投资、开发新的应用方法、整合建材等是着眼点。此外,还需注意产品质量,如果用低质量产品实现低发电成本,使用时间短,维护成本将上升。
国联证券分析师刘彬认为,薄膜电池如果设备投资额大幅降低,在转化率、稳定性上有较大突破,不排除淘汰晶硅太阳能的可能。
而国信分析师彭继忠则认为,由于薄膜电池组件需要占用更大的土地面积以及支架数量,而单价上也并不占优,因此,相对晶体硅电池并不具备投资成本优势。从运营看,由于薄膜电池效率在最初的一年衰减比晶体硅电池更快,因此实际发电量也会减少更多。整体而言,当前薄膜光伏电站盈利能力低于晶体硅光伏电站。
三安光电:CPV技术前沿
三安光电(600703)是国内唯一一家基于第三代光伏电池技术路径的上市企业。三安光电以往是生产LED芯片的企业,这为其加入光伏发电领域提供了便利,其优势是LED和太阳能电池的生产设备基本相通,产能可以相互调剂。与晶硅和薄膜电池相比,其优势还在于产能扩张不需要大型设备。
但三安光电的技术路线从诞生之日起就饱受争议:“所谓的第三代是自封的”、“第一代、第二代现在都无法达到平价上网,第三代完全是在做秀,不现实,有企业宣传上的目的”、“应用于卫星还可以,建设电站并网不经济”,针对这些质疑,该公司高层至今仍未出面释疑。
三安光电的主导技术为多结聚光太阳能(MJCPV)技术,CPV技术是通过垂直聚光的方式把一定面积上的光通过聚光系统汇聚在一个狭小的区域(焦斑)。聚光倍率越高,所需太阳能电池面积越小。
有业内专家介绍,发展CPV技术的原因很简单,就是减少使用昂贵的半导体器件,用其他低廉材料来降低光伏系统整体成本,同时提高效率。其主要思路包括多结叠层电池、聚光、扩展光谱响应(紫外、红外)。
由于汇聚太阳光导致光斑上的温度较高,会使太阳能电池转换效率衰退,同时还会降低系统使用寿命。硅基太阳能电池随温度上升很快衰减,而耐热的GaAs(含剧毒,可能影响大面积使用)等三五族化合物电池成为高倍率CPV系统的合理选择。同时,对于该领域企业而言,尽快开发廉价的冷却系统也迫在眉睫。
一般聚光电池都配备追踪器,业内人士表示,关键是追踪器的精度是否能够达到标准,差一度都有很大影响,比如500倍聚光器要求太阳能垂直照射误差小于0.3度,这一要求国内少有企业能够达到。
由于温度和精度方面的限制,目前国际上先进的CPV系统最高仅限于1000倍,国内CPV另一代表性企业钟顺科技的聚光倍率仅为10-300倍(该公司在重庆和西昌建设有CPV并网电站)。
三安光电现在500倍聚光和冷却系统都是针对配套三结面电池设计,如果增加放大倍数,首先需要对芯片重新设计,其次更改聚光系统、倍数和散热,以求在高倍时可以光热互补。
目前产业化的三结面InGaP/GaAs/Ge太阳能电池(更大光谱范围吸收太阳能)转换效率达35%-40.7%,而三安光电称其目前GaAs电池转换率最高为36%,CPV整体系统转换率达到28%,2010年GaAs电池转换率目标为42%,2015年争取达到50%(目前的理论上限是70%)。
高转换效率意味着单位土地面积上实现的发电功率远高于其他太阳能电池路径。三安光电人士认为,如果电池转换率上升到50%,光学元件效率到90%,就完全可以到达与火电平价上网的目标,但现在MJCPV产业链还有待完善。
目前三安光电已研制出50KW的CPV发电系统,但由于单个模组功率较大(单个CPV模组为25KW),除核心芯片电池外,高聚光镜面和太阳光追踪器成本较高,小功率不具备成本优势,所以该技术定位于100KW以上应用市场。
有研究员测算,三安光电CPV光伏项目系统单价约3.6欧元/瓦,相较系统成本2.4欧元/瓦,其组件应属暴利。而三安光电人士介绍,目前系统成本已降至1.8欧元/瓦左右,公司将来主要是销售整体系统,预期组件的正常利润率在20%-30%左右,但不排除在商业化初期没有利润的可能性。
国际上CPV系统的运用示范电站项目屈指可数,处于起步阶段,市场并不成熟,而三安光电人士表示,“我们CPV系统主要在国内销售。”此前,三安光电与青海省电力公司签订战略合作协议,其中包括投资5亿元建设3-15MW并网CPV光伏电站前期示范项目,首期3MW电站(投资1亿元)争取在2009年底完成。
对该项目,三安光电人士介绍,“我们只负责组件,青海省电力公司负责逆变、上网等。”而三安CPV系统中,太阳能电池芯片占成本比例为30%,结构硬体占30%,逆变器及电缆等占20%,人工及其他占20%。
凯基证券分析师王志霖认为,以系统组件占总投资金额约60%,按20%利润率计算,本次15MW光伏示范电站预估将为三安光电带来6000万元利润。对此,三安光电人士表示,“只有等相关补贴政策明朗,才能得到相对准确的结果。”
据中投证券对三安光电关键数据进行调研后推算,三安光电目前的太阳能电池发电系统的发电成本为1.5元/度左右,和多晶硅电池的发电成本相比劣势仍较大。
