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光伏组件叉路口:走向“硅”还是“膜”?

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摘要:光伏组件叉路口:走向“硅”还是“膜”?
在《多晶硅行业准入条件》颁布半年之后,6月7日,工信部关于《多晶硅行业准入申请报告》通知出台,一时间,多晶硅知名企业股价随之大跌。作为太阳能光伏最重要的组件,晶硅的走向扑朔迷离。

众多券商纷纷解读,认为《多晶硅行业准入申请报告》的发布,意味着中国多晶硅行业的紧缩政策正式落定,唯有占光伏组件成本比重最高的多晶硅价格回归低位,中国才有意愿较大程度支持成本较高的光伏市场。

知情人士透露,工信部出台酝酿此文件已久

由于近年国际太阳能光伏发电市场的迅速膨胀,处于行业上游的多晶硅价格加速上涨——2005年每公斤30美元,2008年最高价格已达到每公斤500美元。国内大批多晶硅生产企业大肆投资新建项目,从而导致政府在2009年警告行业出现产能过剩。

在这一背景下,工信部、发改委以及环保部在今年1月联合发布《多晶硅行业准入条件》,规定新建和改扩建项目投资中最低资本金比例不得低于30%,太阳能级多晶硅项目每期规模须大于3000吨/年,并对资源条件和能耗等作出严格规定。

中国太阳能光伏产业快速发展的背后,隐藏着原材料依赖进口、核心设备技术缺失、产品主要出口“三头在外”的严峻现实。多晶硅中国制造企业面临的处境并不乐观:一方面,全球太阳能光伏组件出货量持续下行,国外补贴低迷,江浙一带众多中小光伏企业正在经历国外退货之痛;另一方面,全球最大太阳能制造商——美国FirstSolar,掉头转向光伏组件另一材料——薄膜电池的趋向明显,2010年,这家企业凭借薄膜电池一举跻身全球组件产业前三强。

光伏组件晶硅似乎走到了一个十字路口——走向“硅”还是走向“膜”?

“淘汰晶硅的时代已经来了!”

“硅作为太阳能光伏主体的地位明显不可能了。”中国科学院院士、北京大学物理学教授甘子钊表示,中国硅发展到今天这一步确实应该冷静考虑,“估计4到5年后,会有一些新的光伏原材料代替现有的原材料,届时这类替代性产品将会有更低的成本。所以创新显得非常重要。”

“淘汰晶硅的时代已经来了!”全球太阳能年度报告执行主编、《阳光能源》(SunEnergy)杂志主编刘陇华表示,随着日本核泄漏危机,德国等欧洲国家纷纷关闭数座核电站,太阳能拯救世界的希望被再次放大,而今后攻克这一难题的关键,就在于人类能否研发出相关技术,破解现在光伏组件晶硅面临的高污染和高耗能困境和阻碍,这意味着太阳能技术变革时代已经来临。

中国驻世贸组织代表团参赞卢先堃这样评价中国光伏企业的软肋:“中国光伏企业一个重要软肋是缺乏技术,这是企业自身的问题,它们在欧洲市场的竞争主要靠价格和成本优势,缺乏核心技术优势,产品基本属于‘人有我有’,而非‘人无我有’。”

4月1日,扬州市天华光电科技有限公司遭遇了从事晶硅光伏产业以来最严重的“愚人节”式事件——公司按照合约将两集装箱太阳能组件如期发到意大利,不料,却接到对方压价的通知,并以退货相威胁。对方提出了一些完全不符合商业逻辑的理由,而隐藏在背后的真正原因是欧洲各国年初相继下调补贴,应用市场利润被强行压缩,当地应用商无钱可赚,不得不把市场压力向上游传导。

据了解,不仅这家企业遭遇如此尴尬,从3月到5月,包括中国、美国、印度在内的许多供货商在欧洲市场都遇到了类似问题。

英国IMS分析机构在5月10日的分析报告中指出,今年一季度,全球太阳能组件晶硅的出货量在持续增长两年之后,首次出现下降,同比下降10%,组件价格也开始迅速下降。该机构分析师山姆•威尔金森(SamWilkinson)如此描述销量和价格的下降对产业造成的影响:“经销商大量囤积组件,达到超过10亿瓦特的数量,现在只有降价清仓”。

与多晶硅产能过剩如影随形的是晶硅的高污染和高耗能——2009年9月,国务院要求抑制六大行业产能过剩的问题,其中包括多晶硅产业及风能设备。“事实上,国家发展太阳能新能源的目标并没有改变,只是提倡发展真正环保、低能耗的太阳能技术。”甘子钊表示,多晶硅在提炼过程中需要使用1100摄氏度高温才能完成,生产过程中消耗大量能源,存在两大物理弊端:一是硅吸收光子的跃迁是间接跃迁,天生效率不可能高,使用技术提高效能,会产生很大热量;二是硅在制作过程中,会产生严重的环境污染,消耗能量,“把硅作为光伏主流肯定不成熟。”

中国光伏产业的“薄膜”新动向

“硅已经走到了下一个路口”,在起草《全球太阳能产业报告》的过程中,刘陇华将光伏产业晶硅的发展和当年电视的显像管作比较,发现导致市场份额重新划分的根本原因不是利润空间等市场竞争因素,而是技术的革命性突破。

拿电视机发展历程来说,显像管技术(CRT)曾经被认为是不可替代的视频显像产品,但是随着技术发展的升级换代,已经被LCD、LED、PDP等更高端的显示技术逐步代替。正是由于这个革命性技术突破导致了产业主导权的转移,使得供需关系重新被定义,市场格局重新被划分。

“对于光伏产业来说,面临着同样的问题。”刘陇华说,2008年的金融危机对市场产生的压力传导到整个产业层面,引发了一场始料未及的技术革新——多晶硅提纯技术。它使晶硅组件的价格持续下降,光伏发电成本逐步向自由市场化靠拢。但是,由于技术壁垒、供求关系、政策因素等种种原因,原料市场——多晶硅的价格指数大幅动荡。

刘陇华还发现,对政府的依赖也使光伏产业的发展像走钢丝一样,难以形成自由市场。在以晶硅材料主导的光伏产业界,企业家们总是在抱怨国家补贴太少。

“要实现超越,应该把投资的重心放在资助产业的科技创新上。”刘陇华表示,特别是要由政府立项,投入力量开展一批战略性科学技术的课题研发,改变本国产业在全球产业链分布中的位置。在全球市场处于低谷的今天,正是谋局产业链的最佳时机。

引领光伏发电的主要材料——晶硅,被人类开发150年后是否面临出局的风险?

5月10日,FirstSolar公司与中国电力新能源发展有限公司全资子公司——中电国际新能源控股有限公司签署战略合作框架协议,双方将合作开发中美两国及其他国际市场的太阳能光伏项目。

这一合作,被业界解读为中国光伏产业的“薄膜”新动向。

薄膜电池规模化生产瓶颈

替代能源最吸引人的领域之一是薄膜太阳能电池技术。今年4月,美国通用电气(GE)公司宣布,将斥资6亿美元打造一座大型的薄膜太阳能电池组件工厂,以成为太阳能产业的主要竞争者。这是通用电气公司在可再生能源领域再一次延伸触角。

非晶硅薄膜上世纪70年代中期开发成功,上世纪80年代其生产曾经达到高潮,当时占全球太阳能电池总量的20%左右,但由于非晶硅太阳能电池转换效率低于晶体硅太阳能电池等原因,其发展速度逐步放缓。而此后,国际学术界对于薄膜技术的研究一发而不可收。除了硅基的非晶硅薄膜外,以硫化镉、砷化镓为基材的薄膜电池逐步被开发出来。而同属于薄膜电池的铜铟镓硒(CIGS),具有成本低、能耗低、污染小、不衰减、弱光性能好等优点,平均转换效率可以达到12%,近两年来,引起诸多行业人士的重视。

为降低成本及保护环境,对太阳能薄膜技术的需求正在快速上升。生产多晶硅需要较多能源,而且能源回收期长达7年;非晶硅薄膜所采用的硅材料少于多晶硅所需的1%,能源回收期只需要1.5年,无论是对环境的破坏,还是污染物的排放量,均符合国家节能环保的要求。

铜铟镓硒(CIGS)被国际上称为“下一代非常有前途的新型薄膜太阳能电池”。中国首支CIGS薄膜太阳能集电管5月5日在第六届亚洲太阳能光伏工业展览会上亮相。“CIGS薄膜太阳能电池的应用是中国太阳能产业探索发展的方向。”甘子钊表示,中国薄膜太阳能技术的亮相,标志着这一具有自主知识产权的太阳能电池新产品,在中国开始迈向产业化的征程,堪称我国光伏产业发展中的一个新亮点。

然而,对太阳能的光伏发掘远未结束,业界开始忧虑CIGS薄膜电池的规模化生产问题。南开大学信息技术科学学院教授孙云承担着硅基薄膜和CIGS的科研项目。她表示,从研究看,CIGS薄膜电池理想转换效率能够达到20.3%,组件转换效率能够达到15.7%,但是原料少,形成产业比较困难。CIGS薄膜电池与硅基薄膜的生产工艺有一些不同,即机械划线,化合物半导体和中间过渡层不同,中间吸收层很容易造成元素失配等问题,这是CIGS薄膜电池规模化生产的瓶颈。

是否会出现多元化格局

中国科学院院士褚君浩认为,当前全球已发展到第三代光伏技术,第一代是晶体硅光伏技术,第二代是薄膜太阳能电池,第三代是包括染料敏化电池和有机电池的“新概念”光伏技术。前两代技术比较成熟,产业化道路也比较可观,第三代技术虽然比较绿色,但是市场化前景尚不明朗。未来的光伏电池市场应该是三代技术并存的多样化格局。

在太阳能产业面临灰色前景而无法快速前进之时,非晶硅薄膜电池似乎为多元化的能源应用格局打开了一扇门,事实上,这扇门在近半个世纪前已露冰山之一角——1974年,美国RCA实验室的科学家制成了世界上第一个可供实用的非晶硅太阳能电池,翻开了人类利用太阳能的崭新一页。

经过近二十年的努力,非晶硅太阳能电池的理论、工艺和实际应用都获得了重大进展,成为光伏界的一个重要竞争者。

“从长远来说,太阳能需要一场变革”,中国低碳经济发展促进学会副理事长马学禄表示,我们现在的光伏技术,在十年内达到和传统煤电同样的成本没有问题。未来太阳能发电的价格甚至会比燃烧化石燃料发电的价格更便宜。这意味着,一场能源部署的“革命”即将到来。
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