CIGS薄膜电池何时“封后”？

        时常幻想，晶硅与薄膜就像皇宫里的皇后与妃嫔。一直以来，在太阳能电池的世界里，似乎薄膜太阳能电池只能是“妃嫔”，晶硅电池才是堂堂“皇后”，而CIGS成了妃嫔当中与“皇后”争宠的佼佼者。当然，现实中的晶硅与薄膜之争不像宫斗戏中的尔虞我诈、勾心斗角，它们相对纯真，只不过简单地想分个高低成为市场主角而已。

还记得9月份的光伏大佬喊话吗?天合光能的高纪凡、保利协鑫的舒桦、英利集团的宋登元等，无不力撑晶硅，直指薄膜路线薄弱之处。一时媒体围观的氛围，险些要走火。

不过，薄膜电池似乎也不甘落后。10月16日，德国高科技设备制造商Manz集团在北京宣布研制出CIGS薄膜太阳能电池实验室转换率由21%提升至21.7%，再次刷新世界纪录，不得不令人刮目相看。

我们知道，身为多元化合物薄膜太阳能电池的重要一员，CIGS薄膜电池技术是目前行业内公认的最具工业化前景的薄膜发电技术，更被国际称为下一时代最有前途的廉价太阳电池之一。它所具备的独一无二的优点，无不显示出其强烈的存在感。也正是这种日渐强烈的存在感与巨大潜力，让晶硅与薄膜之争更趋白热化。

只不过前些年，光伏薄膜组件的发展相对低迷，雪上加霜的是陆续有国内外公司关闭了薄膜业务，从最早的欧瑞康到近期的杜邦，都因薄膜业务无法带来有效利润增长而放弃。但即使是这样，以Manz等为代表的制造商却依旧大力推广薄膜，尤其是CIGS。

莫非其是想展示“明知山有虎，偏向虎山行”的霸气?笔者以为，怕是“醉过方知酒浓，爱过方知情重”。

优势对比

虽然有生产设备和技术瓶颈的制约，但在CIGS薄膜太阳能电池四十多年的发展中，其研发不断取得突破，相比于晶体硅电池的独特优势也在日益突显。有时甚至觉得CIGS可谓是点着晶体硅的“死穴”在发展。

比如，CIGS薄膜太阳能电池光吸收能力强，可吸收光谱波长范围广，与同一瓦数级别的晶硅太阳能电池相比，每天可以超出至少10%比例的总发电量。

又比如，晶硅电池有光致衰减的特性，其发电效能会逐渐减退，而CIGS太阳能电池则没有光致衰减特性，发电稳定性高。晶硅太阳能电池长时间发电后，或多或少存在热斑现象，维护费用高，而CIGS太阳能电池能采用内部连接结构，所需维护费用相对较低。

再比如，生产成本低，组件转换效率逼近晶体硅组件。主要构成CIGS太阳能电池的金属元素不是贵重金属，原材料需求量也不高，成本下降空间大，但其转换效率并不低，能源回收周期也短，这与成本下降有限的晶体硅电池相比，实在是很大的竞争优势。

实例对比

很多时候，笔者都觉得薄膜技术路线还很需要时间，现在各业内人士以及媒体的捧杀，都没有安安心心做出一个好的工程案例来得厚实。既然说到对CIGS的钟爱，笔者也查阅了一些过往实例。

据记载，2008年9月，西班牙建成了的3.24兆瓦铜铟镓硒电站，并成功运行。

在我国国内，也已经有人尝到了甜头。两年多前投建的云南石林1MWCIGS薄膜电池并网发电项目，到如今已经成功运行一年多了。我们来看一组数据：使用Manz组件的云南石林1MWCIGS薄膜电站，就占地面积来说，按照多晶硅组件转化率15%，CIGS组件14.6%来计算，CIGS占地面积是多晶硅的1.028倍，超出2.8%。虽然多晶硅单片转换效率已可超18%，但封装组件之后也仅有15-16%左右，而CIGS组件不存在封装的问题。假设日满发时间为4小时，发出10000千瓦时电量时，多晶硅组件面积为16666㎡，而CIGS模组为15566㎡，节约6.4%。计算模组单位面积(1㎡)发电量，同样假设满发时间4小时，则晶硅发电0.6千瓦时，CIGS发电0.642千瓦时，超出7%。

此外，个人安装CIGS薄膜电站也已有案例。一名叫做倪欢的从剑桥毕业回国的低碳行业研究者，利用CIGS薄膜太阳电池的发电方案在位于一楼的家中庭院安装了光伏电站，并且成功并网发电，成为国内首位安装CIGS薄膜太阳电池的家庭用户，也成了CIGS业内名人。以下是倪欢家中CIGS薄膜太阳电池电站基本数据：

这些案例，想必对加快CIGS的商业应用不仅有参考意义，还有刺激作用。

潜力对比

回到现实，光伏发电中的太阳能电池仍是以晶体硅太阳电池为主，市场份额曾一度达到90%左右，说来薄膜也是“压力山大”。

不过近年来，CIGS薄膜电池增长迅速，占全球薄膜电池产量的比重从2011年的20.5%迅速上升至2013年的40.39%。据OFweek行业研究中心数据显示，2013全球薄膜太阳能电池产能达到8.4GW，产量约为4GW，产能、产量均较2012年提高了20%，薄膜发电在全球范围内发展呈稳健发展态势。在未来一段时间，薄膜发电还有很大的提升空间和潜力。

从应用来看，屋顶或者地面，城市或者郊区都可以装置光伏发电设备，在光伏建筑一体化领域更是具有较大的市场潜力。拿我国来说，根据国家统计局数据测算，到2020年，我国城乡房屋建筑面积约为890亿平方米，以东、南、西墙墙面积的15%、屋顶面积的10%计，直接市场规模超过10万亿元，间接市场规模达30万亿元，相当于我国汽车市场的3-5倍。即使按照10%的转化率和太阳能平均每年1300个发电小时计算，装机规模相当于368个葛洲坝或45个三峡，可替代全社会30%左右的年用电需求。CIGS薄膜太阳能电池转换率高、性能稳定、制造成本低、抗辐射能力强、弱光发电性好、质量轻、柔性可弯曲、色彩可调，在光伏建筑一体化，BIPV或者BAPV方面，单位面积的发电量上CIGS很占优势，在垂直角度等不利于光伏组件发电的情况下，CIGS模组的弱光效应会体现得更为明显，发电量比晶硅模组更高。这在云南石林光伏电站中已经得到过证实。

无论是兆瓦级地面电站、屋顶分布式电站，还是光伏幕墙，CIGS薄膜电池组件都是一个不错的选择--既具备高效发电功能又具有视觉观赏性，岂不美哉?

结语

一直以来，晶硅电池与太阳能薄膜这两条光伏发电技术路线，在成本与转化率方面一直都在竞赛，但是主导市场的“王位”只有一个。这也导致对于太阳能薄膜的偏见一直都有，看衰薄膜的也大有人在，从“晶硅VS薄膜”类似的论战中可见一斑。

但是笔者认为，两者绝不是有你无我的“敌人”--真的没有宫斗戏那么精彩。一个再好的产品也始终难以满足众口，更何况不进则退，晶硅一旦失去成本优势，此消彼长，薄膜的需求则随之骤增，“王位易主”也不是没有可能的事。CIGS之于晶硅，是一种互补，也可以是一种超越。尽管起步与发展都比晶硅电池慢，其天生的特色却是晶硅无法比拟的。以CIGS为首的薄膜路线“不入流”应该是短暂的，谁能成为未来光伏市场的领导者，还得看谁能带来更大的商业价值，谁能保障终端用户最大的利益。这其中，以Manz为代表的光伏企业似乎已经给出了答案。