能效“領(lǐng)跑者”制度實(shí)施方案下的CIGS

2015年初，發(fā)改委等八部門發(fā)布了《能效“領(lǐng)跑者”制度實(shí)施方案》。所謂能效“領(lǐng)跑者”是指同類可比范圍內(nèi)能源利用效率最高的產(chǎn)品、企業(yè)或單位。6月份，工業(yè)和信息化部、國(guó)家能源局、國(guó)家認(rèn)監(jiān)委聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于促進(jìn)先進(jìn)光伏技術(shù)產(chǎn)品應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)升級(jí)的意見(jiàn)》，首次提出光伏行業(yè)“領(lǐng)跑者”專項(xiàng)計(jì)劃。意見(jiàn)指出，“領(lǐng)跑者”先進(jìn)技術(shù)產(chǎn)品應(yīng)達(dá)到以下指標(biāo)：多晶硅組件和單晶硅組件的光電轉(zhuǎn)換效率分別達(dá)到16.5%和17%以上；高倍聚光光伏組件光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)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(zhuǎn)換效率分別達(dá)到12%、13%、13%和12%以上。三部委首次將“領(lǐng)跑者”計(jì)劃準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行量化，明確提出將以政策資金和政府采購(gòu)方式對(duì)“領(lǐng)跑者”先進(jìn)技術(shù)產(chǎn)品進(jìn)行政策傾斜。專家認(rèn)為，“領(lǐng)跑者”計(jì)劃可提高行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力，并有助于將龍頭企業(yè)從價(jià)格戰(zhàn)中解放出來(lái)。此時(shí)，光伏組件轉(zhuǎn)換效率的提升，將為企業(yè)帶來(lái)更多的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

提升發(fā)電效率——CIGS大有可為

業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為“太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率提高一個(gè)百分點(diǎn)，可使成本降低5%—7%”。市場(chǎng)上光伏電池技術(shù)路線以晶硅電池和薄膜電池兩種為主。目前多晶硅電池轉(zhuǎn)換效率能達(dá)到18%，單晶硅能達(dá)到20.4%。而長(zhǎng)期處于主流地位的多晶硅電池，在轉(zhuǎn)換效率上遇到了瓶頸，其轉(zhuǎn)換效率提升所需付出的投資成本越來(lái)越大。短時(shí)間內(nèi)提高光伏電池轉(zhuǎn)換效率的可能性很小，導(dǎo)致晶硅電池轉(zhuǎn)換效率多年以來(lái)停滯不前。

相對(duì)來(lái)說(shuō)，CIGS薄膜太陽(yáng)能電池目前處于初級(jí)發(fā)展階段，在技術(shù)提升上還有很大的空間。從全球來(lái)看，隨著近幾年薄膜技術(shù)的不斷進(jìn)步以及裝備性能的持續(xù)提升，薄膜發(fā)電技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的步伐亦逐漸加大。尤其是自CIGS薄膜電池開(kāi)始規(guī)�；�量產(chǎn)以來(lái)，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(guó)巴登符騰堡州太陽(yáng)能與氫能研究中心打破了銅銦鎵硒實(shí)驗(yàn)室效率的世界紀(jì)錄，并推升至20.8%，這個(gè)數(shù)字不但超越了多晶硅的20.4%，更說(shuō)明了CIGS在實(shí)際量產(chǎn)的效率水平上是可以超越多晶硅的。2014年9月，Manz集團(tuán)與ZSW開(kāi)展技術(shù)合作，把薄膜太陽(yáng)能實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)換率刷新為21.7%，這個(gè)數(shù)據(jù)更加具有里程碑的意義。目前，Manz集團(tuán)的量產(chǎn)冠軍CIGS組件的轉(zhuǎn)換效率達(dá)到16%，和多晶硅電池的主流效率處在了同一個(gè)等級(jí)。

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(lái)后就一直處于衰減的狀態(tài)，不過(guò)在包裝內(nèi)未見(jiàn)光時(shí)衰減非常慢，一旦開(kāi)始接受太陽(yáng)光照射后，衰減會(huì)急劇加快，衰減一定比例后逐漸穩(wěn)定下來(lái)。

            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(gè)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(kāi)始使用的最初幾天內(nèi)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(zhǎng)期使用中出現(xiàn)的極緩慢的功率下降，產(chǎn)生的主要原因與電池緩慢衰減有關(guān)，也與封裝材料的性能退化有關(guān)。通常來(lái)說(shuō)，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(guó)標(biāo)規(guī)定25年的生命周期內(nèi)衰減不超過(guò)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(yán)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(dá)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(jiàn)光致衰減對(duì)電站發(fā)電效率影響巨大。

相對(duì)晶硅電池光致衰減的硬傷，CIGS（銅銦鎵硒）薄膜電池就沒(méi)有這方面的擔(dān)憂了。薄膜太陽(yáng)能電池沒(méi)有光致衰減特性，發(fā)電穩(wěn)定性高。這一優(yōu)勢(shì)已在國(guó)內(nèi)首座CIGS薄膜電站－云南石林電站得到了驗(yàn)證。從使用Manz CIGS組件的云南石林1MW電站來(lái)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(jīng)歷了兩年的風(fēng)吹日曬，雨霧侵蝕后，并沒(méi)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(yīng)和陰影遮擋，也會(huì)影響光伏電站的發(fā)電效率。熱斑效應(yīng)是指光伏組件在陽(yáng)光照射下，由于部分組件受到遮擋無(wú)法工作，使得被遮蓋的部分升溫遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于未被遮蓋部分，致使溫度過(guò)高出現(xiàn)燒壞的暗斑。選擇晶硅電池做材料時(shí)，如果部分位置有遮擋，此時(shí)的旁路二極管沒(méi)有起作用，雖然陰影的程度沒(méi)有達(dá)到二極管的反向?qū)�通電壓，這時(shí)產(chǎn)生的熱斑效應(yīng)雖然不足以對(duì)組件造成破壞，但長(zhǎng)期處于這種狀態(tài)的電池組件會(huì)遭到明顯的損壞，而CIGS（銅銦鎵硒）薄膜太陽(yáng)能電池能采用內(nèi)部連接結(jié)構(gòu)，可避免此現(xiàn)象的發(fā)生。

技術(shù)為王——CIGS引領(lǐng)高投資回報(bào)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(nèi)部收益率。而Manz所生產(chǎn)的CIGS可使內(nèi)部收益率達(dá)到15%以上。這源于Manz是唯一在德國(guó)擁有同樣玻璃尺寸生產(chǎn)線的設(shè)備供貨商，可做中國(guó)客戶本土化材料的認(rèn)證平臺(tái)，并協(xié)助客戶快速取得TUV認(rèn)證，當(dāng)客戶的設(shè)備在當(dāng)?shù)匕惭b完成后，材料本土化的認(rèn)證也已經(jīng)完成，在產(chǎn)能正式展開(kāi)時(shí)，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(chǎn)的規(guī)格，大幅縮短客戶自行摸索的時(shí)間;同時(shí)可快速實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)規(guī)模，當(dāng)銅銦鎵硒產(chǎn)業(yè)達(dá)到規(guī)�；�之后，材料供應(yīng)鏈會(huì)日趨成熟，生產(chǎn)廠商議價(jià)能力會(huì)提高，為材料成本再下將提供動(dòng)力。

據(jù)介紹，Manz集團(tuán)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(chǎn)線的供應(yīng)商，年產(chǎn)能可從64兆瓦擴(kuò)展到600兆瓦。與晶硅生產(chǎn)系統(tǒng)相比，Manz CIGS生產(chǎn)線總投資更低，顯著縮短工廠部署時(shí)間，且生產(chǎn)成本之低廉在業(yè)內(nèi)可謂無(wú)可比擬。在未來(lái)，Manz CIGS技術(shù)都可以為客戶提供絕對(duì)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(rùn)率。

技術(shù)是光伏企業(yè)進(jìn)入光伏“領(lǐng)跑者”計(jì)劃的一塊敲門磚，此時(shí)，在提升光伏組件發(fā)電效率及提高內(nèi)部收益率方面擁有優(yōu)勢(shì)的CIGS，將獲得更多業(yè)內(nèi)人士的肯定與關(guān)注。