薄膜电池的现状与未来

来源:中国太阳能发电网 编辑:admin 薄膜电池的现状与未来
——强生光电沙晓林董事长在第三届江苏省青年科学家年会新能源论坛上的发言 各位领导、各位专家、教授: 太阳能以其能量巨大、清洁环保的优势,最终将成为最主要的新能源和替代能源,这已成为社会各界的共识。但太阳能发电的高成本、靠政府补贴才能得以推广的现状,又成为太阳能快速发展和普及应用的瓶颈

——强生光电沙晓林董事长在第三届江苏省青年科学家年会新能源论坛上的发言


各位领导、各位专家、教授:
  太阳能以其能量巨大、清洁环保的优势,最终将成为最主要的新能源和替代能源,这已成为社会各界的共识。但太阳能发电的高成本、靠政府补贴才能得以推广的现状,又成为太阳能快速发展和普及应用的瓶颈。近10多年来,风能发电得到快速发展,在我国,2004年风电装机规模只有50万KW,但到去年底,全国风电装机容量已达5000万KW,七年增长了近100倍,而在此期间,全国光伏安装不足100万KW,只及风电的2%。太阳能发电质量和时段均优于风电,为什么在国内太阳能发电又大幅落后于风电呢,其关键是成本高。目前,以晶硅为组件的光伏系统,发电成本不会低于1元人民币,但风电目前上网电价只有0.50-0.60元,相差近一倍。近年来,国家推进金太阳工程,实施了两次光伏地面电站招标,国家补贴了很多钱,但实施企业仍无利可图,其根本原因在于光伏发电成本居高不下。对此,国家能源局相关官员也表示,如果中国光伏发电上网价超过0.8元,目前国家很难补贴得起。去年以来,欧洲尤其是德国等许多国家,大幅调减太阳能发电补贴,也发出强烈信号。太阳能企业不要因眼前红火的市场而忽视了成本这一根本性问题。强生光电一直认为,太阳能发电能否在中国和发展中国家得到大规模应用,关键是发电成本和上网电价,平价上网是发展新能源的核心,也是光伏发电大规模应用的必要条件和必由之路。
  光伏发电能不能在3-5年左右实现平价上网,目前看法不一,但我们强生光电的回答是肯定的,并坚定不移地认为,太阳能上网电价可以在三年内降到0.60元左右,接近风电水平。随着火力发电成本的增加和减排要求的提高,光伏发电成本可能在2014年或2015年前后与火电上网电价交叉,实现真正意义上的平价上网。
  怎样使光伏发电实现平价上网的目标,我们认为,有几个条件十分重要:一是组件成本,二是系统成本,三是政策配套。
  从组件成本上看,我们更看好薄膜电池的低成本优势。非晶硅薄膜组件材料简单、工艺流程短,在生产中能耗低、无污染,最重要的是成本低。我们强生薄膜电池组件今年每瓦成本可降至0.7美元,这大约是目前晶硅组件和铜铟镓硒薄膜电池组件的60%。随着产能的扩大和转换率提高,我们有信心也有可能在2013年使每W生产成本降至0.5美元(包括设备折旧费),以此成本建设光伏系统,发电成本可控制在每度0.6元以内。
  从系统成本上看,要降低光伏发电成本,系统集成的成本优化也至关重要。目前,系统成本大幅降低的条件也已形成。两年前,大规格逆变器价格要达到3元/W左右,而目前招标价已降至0.8元/W,降幅达70%。我相信,到明年,小规格的在屋顶电站使用的逆变器市场价也可降至0.8元/W;地面光伏电站以钢材为主体的支架和安装费用,每MW费用约250万元,强生自主研发的混凝土支架只需150万元,可降本40%;每MW光伏系统EPC建设费用有望在3年内降至1000万元以内,为目前成本的60%。
  从政策配套上看,我们认为,国家电网对光伏发电并网要给予大力支持,政府在税收和投资利息等方面给予扶持,尤其是税收方面。我曾多次向有关部门反映,光伏发电不应采用增值税形式,应采取相对合理的定额税率。有了国家政策的扶持,光伏发电在三年左右时间内实现平价上网是完全可能的。
  为了推动真正意义上的光伏发电平价上网,强生光电近年来做了几件事:
  一是在非晶薄膜电池装备制造和工艺提升方面寻求突破。前两年,国内大约引进了10多条薄膜电池生产线,平均每条线费用达到1亿美元。我们通过自主创新,并与美国最优秀的真空企业合作,在国内整合和制造PECVD炉等核心装备。目前,35MW生产线,包括公用工程等,全部投资不到1000万美元,仅为引进设备的10-15%。我司研发生产的1.1X1.4m大面积薄膜电池的PECVD沉积炉,是目前世界上唯一的采用箱式结构、一次性可生产48片大面积组件的生产设备,该设备已列为省科技成果转化项目,在实施期内,通过不断研究和改进,将使膜层均匀度和转换率进一步提升。薄膜电池核心装备的自行研发、制造和整线配置实现国产化,将使薄膜电池设备折旧费降至每W0.05美元以内,这为从根本上降低组件成本创造了条件;
  二是在开发新型薄膜电池技术方面做好文章。强生于2009年即制造出世界第一片单层薄膜电池,并在60多个国家申请了专利,这种电池将使光伏组件重量降低一半,成本大幅降低;最近,我们又与江苏大学合作,研发新型柔性高效率低成本非晶薄膜电池。该电池的工艺技术完全改变了传统薄膜电池的生产工艺路线,是一项重大的技术突破。该电池不仅重量轻,而且可以自由组合构成不同的面积和功率,并首次将黑硅技术运用到薄膜电池生产工艺中。“黑硅”是电子产业一种革命性的新材料,与传统硅晶片制作的感测器相比,黑硅晶片对光的敏感度要提升100到500倍,能吸收的可见光要比现有硅片电池多一倍,按照理论计算,通过黑硅膜技术,可使薄膜电池吸收光量从现在基础上提升30-50%。我们认为,在目前微晶叠加技术尚不成熟、设备投入过大、微晶层生长效率太低、生产成本过高的情况下,引入纳米黑硅涂覆技术,可实现真正意义上的低成本、高效率。该项目已申报国家863计划。
  三是在光伏应用领域大胆创新。很多人认为,薄膜电池虽然成本低,但转换率也低,建设地面电站的支架和安装成本高,抵消了薄膜电池成本优势。但从强生在甘肃金塔建设的3MW金太阳示范项目的实践看,明年地面电站的全部EPC总包费用可以控制在1200万元以内,2013年可进一步降至1000万元。按该地区25年发电4000万度电计算,每度电成本投入只有0.30元,加上投资利息、税收、维护费用和业主利润,总成本可控制在0.55元以内;还有人认为,薄膜电池放在荒地多、光照好的地区建设地面电站尚可选择,但在屋顶安装费用高、划不来。对此,强生光电也有创新的应对措施。最近,我司开发了一种独特的屋顶光伏组件,运用单层薄膜组件技术,并与EVA玻纤防水材料压合,发明了世界第一片与建筑安装材料一体化的组件产品。该产品的重量只有晶硅薄膜组件的一半,而且,使用该产品可大量节省安装费用,大幅降低安装成本。该产品不仅具有一般薄膜光伏组件发电特性,而且具有防水、防火、隔热等功能,实现了真正的光电建筑一体化。使用单层复合型薄膜电池,其屋顶系统的成本今年就可以控制在每W12元以内。我们算了一笔帐,如安装在厂房、仓库等大型建筑屋顶,按江苏地区光照强度和25年使用寿命计算,发电成本只有0.48元,加上投资利息、税收和业主利润,每度电总成本0.8元左右,接近江苏工业用电价格。近期,国家选定13个开发区作为屋顶光伏应用的示范区,根据相关补贴政策发电成本在逐步降低,我司将积极推广这一专利技术成果,大幅降低屋面光伏电站的安装成本,有力促进金太阳工程的有效推进。
  我们相信,非晶硅薄膜技术和新型光伏系统应用技术,将为光伏发电实现平价上网创造条件,非晶硅薄膜电池也一定能成为优秀的光伏组件而获得更快发展。


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