李廷凯
■本报记者 成舸
近日，一组质疑国内某薄膜太阳能企业项目操作手法造假的报道，将本已紧张度日的光伏行业再次点燃。然而技术问题的不清不楚，却令晶体硅与非晶硅薄膜两种技术路线间的竞赛更加扑朔迷离。
抛开个别企业的操作手法不论，作为以技术和成本立足的战略性新兴明升之一，薄膜太阳能的技术特点和经济性究竟如何？其发展现状和未来趋势又将怎样？
《明升中国app报》记者就此专访了曾在美国从事多年薄膜太阳能研发的华裔app家李廷凯博士。他是原夏普美国研究院首席研究员，也是湖南共创光伏科技有限公司首席app家。
李廷凯认为，业界对该行业的理解普遍存在三大误区，并表示发展薄膜太阳能不能靠“讲故事”，也不能靠炫耀产能，只有在充分理解技术特性的基础上，凭有竞争力的产品说话才是正道。
高转化率不等于高发电量
众所周知，光电转化率作为太阳能电池的关键参数，自然越高越好。然而，当转化率只相差几个百分点时，是否意味着转化率高，发电量就一定高呢？李廷凯对此表示：不一定。
“在标准条件下测定的转化率高并不代表全年的发电量就一定高。”李廷凯说。事实上，发电量的高低除了与转化率有关外，还取决于环境因素和可发电的有效时间。
据了解，目前薄膜电池组件的商业转化率在10%上下，约低于晶硅电池组件5个百分点。然而国外一项实证研究显示，在多阴云雨天的英国牛津和光照强烈的西班牙东部，同样功率的电池组件，非晶硅薄膜太阳能电池的全年发电量比多晶硅电池反而多出13%和17%。在国内同类地区的一项研究也获得了类似结果。
“这主要是受‘弱光效应’和‘温度系数’的影响。”李廷凯解释称，由于采用非晶-微晶硅的叠层结构设计，使硅基薄膜太阳能电池的光谱响应从可见光扩展到了红外线区域，增大了光谱能量吸收效应。而薄膜电池对弱光的敏感度高，使得其无论在清晨、傍晚，还是阴云雨天等弱光环境下都能发电，因此，每天具有比晶硅电池长得多的发电时间，其实际发电量反而高于后者。另一方面，由于薄膜电池具有比晶硅电池低得多的温度系数，其转化率随温度升高的衰减远低于晶硅电池，这使得其在炎热的夏天或高温地区，其实际发电量也高于后者。
价格下跌不等于成本下降
近年来，多晶硅电池的主要原材料多晶硅料的价格一路走低，甚至一度跌破国际公认的30美元/公斤的成本线。这究竟是好是坏？市场释放出的这一信号，究竟预示着产能过剩还是技术进步？答案似乎都不是。
“目前国际上晶硅太阳能电池的成本仍然很高，高于薄膜太阳能电池。”李廷凯认为，国内的晶硅明升之所以出现今天的局面，主要由于行业自身盲目扩张导致的产能过剩，以及遍地开花的同质企业技术落后所致，欧美的“双反”贸易保护对其只是雪上加霜。
事实上，高纯硅作为重要的工业原料，近十余年随着电子半导体行业的持续繁荣和光伏明升的异军突起，市场需求一直居高不下。由于新兴市场对高纯硅纯度要求愈来愈高，其价格并未有实质性下降。
据记者了解，国际上对太阳能级高纯硅的纯度要求已提高到99.9999%，业内称之为“6N级多晶硅”，军事级高纯硅要求更是高达12N级，相当于每1万亿个原子当中，只允许混有1个杂质原子。然而，相关核心生产技术目前仍掌握在美、日、德等国手中，其生产成本也受其控制。
硅基薄膜太阳能电池虽仍离不开高纯硅，但其用量已大大降低。据李廷凯介绍，这种电池的主要原材料是玻璃和硅烷等气体，高纯硅用量仅为普通多晶硅电池的1%。这是因为制备薄膜电池时，只需使用大约1微米厚度的非晶/微晶硅即可吸收太阳光谱，而常规的晶硅电池往往需使用大约200微米的厚实硅晶体。此外，由于薄膜电池采用玻璃、不锈钢等廉价材料做衬底，进一步降低了生产成本。
太阳能电池没有“万灵丹”
虽然光能本身是清洁的，但在吸附、转化和发电等环节并非都是如此，部分高耗能和高污染环节的存在，使得某些太阳能电池如昙花一现，其明升m88力并不长久。而应用上的差异性，则注定了绝非凭一种技术便可通吃所有市场。
今年3月，美国能源部直属的NERL再生能源实验室根据其对全球各顶级研发机构的权威测定数据，发布了一份最新太阳能电池技术演进图。在这张从1975年一直延伸至2011年的图中，多种技术路线竞相“争渡”，此消彼长。
记者从图中看到，单晶硅的光电转化率曾一度最高，但在2000年左右其研发却画上了休止符，多晶硅技术的研发则维持至2005年左右宣告结束。薄膜电池领域亦然，其中CdTe（镉—碲）技术由于重金属镉的毒性存在，2002年左右其转化率曲线也已停滞，在日本、欧洲各国市场还曾一度被禁。
30多年来唯一没有断开的绿色曲线，便是硅基薄膜和GIGS（铜铟镓铯）两种薄膜电池技术。不过在李廷凯看来，GIGS电池由于过分依赖稀有金属，加之四组元素共晶，且共晶温度高于500℃，不仅工艺复杂，成本也极为高昂，难以大规模生产应用，应更适合细分市场。而硅基薄膜太阳能电池则因其设备和工艺技术成熟、环境友好、资源消耗及生产成本低等特点，被业界公认为第二代绿色太阳能电池的代表，当前渐热的光伏建筑一体化正是其大显身手的最佳舞台。
在我国，政府对分布式光伏建筑已渴望得太久。今年年初出台的国家光伏明升“十二五”发展规划明确提出，要“培育以小型光伏系统、离网应用系统、与建筑相结合的光伏应用系统等为主的多样化市场”，同时“引导多晶硅等明升向西部地区转移”。李廷凯认为，这种差异化策略正是基于对多种太阳能电池技术的清醒考量，唯有这样，我国的光伏明升才能经受住瞬息万变的国际市场考验，真正变得“健康”和“强壮”。
《明升中国app报》 (2012-12-13 第7版 能源周刊)