導(dǎo)語:在今年三月份,歐洲光伏學(xué)術(shù)界與產(chǎn)業(yè)界創(chuàng)建了CIGS Sharc25計劃。其宗旨是研究和開發(fā)超過晶硅轉(zhuǎn)換率的CIGS技術(shù),其效率轉(zhuǎn)換率將達(dá)到25%。在最近歐洲布魯塞爾光伏技術(shù)平臺年會上針對歐洲光伏技術(shù)危機(jī),又在討論制定一個XGWP計劃,即要建立一個歐洲千兆瓦級工廠,集研發(fā)和制造一體化,選擇的技術(shù)路線原則上是最具顛覆性的技術(shù)。歐盟薄膜太陽能之父拉爾斯.斯托特先生在三年前就指出,光伏產(chǎn)業(yè)危機(jī)突破口是技術(shù)薄膜化。
在晶硅技術(shù)轉(zhuǎn)換效率和應(yīng)用環(huán)境面臨瓶頸的同時,歐洲學(xué)術(shù)界啟動CIGS Sharc25計劃的背景是什么?對中國光伏產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生的影響是什么?
CIGS在歐洲產(chǎn)官學(xué)界是已經(jīng)關(guān)注非常久的新世代太陽能技術(shù),一直被公認(rèn)是主流晶硅電池之外,最具備量產(chǎn)水平的光伏電池技術(shù)。最近在技術(shù)上取得大幅進(jìn)展后,各界期盼趁此熱潮,藉此將CIGS技術(shù)繼續(xù)推進(jìn),因此CIGS Sharc25的目標(biāo)是在最短時間內(nèi)把CIGS薄膜太陽能電池的效率達(dá)到25%,使CIGS薄膜太陽能的技術(shù)能超越主流的晶硅技術(shù),進(jìn)而在成本上占有優(yōu)勢,搶占市場份額。
中國長久以來以生產(chǎn)及研究晶硅技術(shù)為主,晶硅在光伏產(chǎn)業(yè)上發(fā)展歷程已久,上下游產(chǎn)業(yè)鏈完整且技術(shù)相當(dāng)成熟,而當(dāng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展到如此成熟的今天,這些優(yōu)勢已造成了種種限制。而限制就在于提升效率與降低成本,想要將整體產(chǎn)業(yè)突破現(xiàn)狀的代價相對的越來越高。目前中國晶硅產(chǎn)業(yè)所面臨的困境為:
貿(mào)易障礙:晶硅投入門坎較低,因此競爭者多,面對中國龐大的產(chǎn)能,世界各國更爭相在貿(mào)易關(guān)卡上限制中國制造的光伏組件。
產(chǎn)能過剩:投入者多,導(dǎo)致了今日的產(chǎn)能過剩,使得光伏產(chǎn)業(yè)進(jìn)入整并時期。
因此,如何突破變得至關(guān)重要,而歐洲的CIGS Sharc25計劃預(yù)計會對中國光伏產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生雙重的效應(yīng)。一方面是對于歐洲各國積極開發(fā)下一世代光伏技術(shù)感到芒刺在背,另一方面也能刺激中國光伏產(chǎn)業(yè)急需升級的思考與討論。
值得關(guān)注的是歐洲“CIGS Sharc25”計劃,并沒有把Solibro(被漢能收購)和Avancis(被中建材收購)兩家公司列入?yún)⑴c企業(yè)研發(fā)名單中,理由是這兩家公司已被中國公司收購,不屬于歐洲企業(yè)。這是否屬于技術(shù)封鎖?其背后是否有更為深刻的原因?Manz對國內(nèi)投資企業(yè)的技術(shù)輸出是否會因此受到“CIGS Sharc25計劃”的限制?
中國公司在面對申請以歐盟為出資主體的科研計劃,或許會受到一些限制,不過仍需更深入探討其相關(guān)法令,才能清楚其對非歐洲公司的規(guī)定。
目前并沒有看到對于Manz技術(shù)轉(zhuǎn)移有所限制,因?yàn)镸anz與ZSW之間有獨(dú)家的轉(zhuǎn)授權(quán)協(xié)議。
目前很有投資企業(yè)對Manz公司向國內(nèi)輸出CIGS生產(chǎn)技術(shù)是有疑慮的,畢竟Manz公司是典型的歐洲公司。如:真正向投資企業(yè)交底多少技術(shù)?技術(shù)升級是否有附加成本?投資后期Manz與投資企業(yè)的關(guān)系?
就先進(jìn)性而言,Manz在技術(shù)上絕對會轉(zhuǎn)移當(dāng)今最先進(jìn)的銅銦鎵硒技術(shù),再加上Manz與ZSW仍非常積極投入研發(fā),后續(xù)仍能持續(xù)提供客戶技術(shù)升級服務(wù)。此點(diǎn)可由Manz與ZSW在近幾年來不斷在小面積尺寸與量產(chǎn)尺寸的銅銦鎵硒電池上打破世界紀(jì)錄來證明。
就完整性而言,Manz會將累積十幾年量產(chǎn)設(shè)備、工藝開發(fā)技術(shù)及量產(chǎn)所需要的知識產(chǎn)權(quán)毫無保留的轉(zhuǎn)移,是一個能快速讓客戶上手的整合性輸出。
未來的技術(shù)升級是有償?shù)姆?wù),因?yàn)檠芯颗c開發(fā)本身也需要成本。不過我們認(rèn)為技術(shù)升級必須是雙贏的局面,也就是提升方案所需的費(fèi)用必須讓能讓客戶在短期內(nèi)回收。
一旦與客戶合作,就成為了伙伴關(guān)系,目標(biāo)是要共同打開銅銦鎵硒市場。因此Manz會傾全力幫助客戶的員工招聘與訓(xùn)練、材料本地化驗(yàn)證或共同研發(fā)項(xiàng)目的開展等。未來Manz仍可做為提供客戶后續(xù)技術(shù)升級的選項(xiàng)之一,或是形成戰(zhàn)略聯(lián)盟,快速擴(kuò)產(chǎn)以達(dá)經(jīng)濟(jì)規(guī)模??傊覀儗τ谂c客戶的后續(xù)態(tài)度不但是全力支持,而且與之的關(guān)系保持開放心態(tài)。
目前整個薄膜光伏尤其是CIGS產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,讓整個光伏行業(yè)看不清楚。例如今年國內(nèi)包括中建材合肥生產(chǎn)線、神華、廣西地凱、云南龍宮光伏都開始布局CIGS光伏生產(chǎn)線。而與次同時,臺積電則宣布退關(guān)閉旗下CIGS生產(chǎn)線。一邊是企業(yè)密集布局,一邊是企業(yè)的逃離。作為CIGS解決方案的提供商,如何看待這兩種現(xiàn)象?
一個產(chǎn)業(yè)的形成,一定有人看好加入,而加入的廠商會有失敗也會有成功,這是屬于正常的產(chǎn)業(yè)生態(tài)發(fā)展。如:CdTe在還沒形成規(guī)模化產(chǎn)業(yè)前,投入廠商更多,可惜最終只有First Solar取得最終的勝利。目前CIGS發(fā)展型況類似,有些人因?yàn)榧夹g(shù)或資金問題,選擇退出,但有更多人反而逆勢布局,尤其在去年ZSW宣布以21.7%打破世界紀(jì)錄之后,激起更多人的熱情,我們感覺在銅銦鎵硒的投資上有升溫的趨勢。
通過近些年的發(fā)展,CIGS突破了哪些瓶頸?
在技術(shù)上,以ZSW創(chuàng)造21.7%世界紀(jì)錄為底的后處理工藝(post deposition, PDT)的發(fā)現(xiàn)與優(yōu)化是最大的進(jìn)展。一般推測,此一工藝優(yōu)化了本身pn的結(jié)構(gòu),使得后續(xù)更多的效率提升方案一一被提出也在實(shí)驗(yàn)室研發(fā)當(dāng)中。
在量產(chǎn)工藝方面,Manz實(shí)現(xiàn)了全激光的刻劃工藝,大幅降低死區(qū)面積。除此之外,Manz在大面積尺寸的當(dāng)中,也確認(rèn)了如PDT工藝、鎵濃度元素調(diào)變或CIGS厚度減薄的量產(chǎn)可能性。
可以確認(rèn)的是,研發(fā)與量產(chǎn)的腳步并不會停止,而會更快速的迎頭趕上并超越晶硅的組件效率!
國內(nèi)一些專家認(rèn)為臺積電的失敗是技術(shù)路線的失敗,Manz是否認(rèn)同?什么是濺射后硒化工藝(兩步法)和共蒸鍍工藝(一步法)。目前這兩種技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀怎樣?Manz主張的技術(shù)路線是?
我們也認(rèn)同主要問題還是在技術(shù)路徑的選擇。深入分析,臺積電的退出大概可分為三個層面的問題:
A. 技術(shù)路線的錯誤,導(dǎo)致成本無法有效下降
臺積電的聲明稿表示,旗下臺積太陽能是市場后進(jìn)者,缺乏經(jīng)濟(jì)規(guī)模,雖然轉(zhuǎn)換效率具領(lǐng)先優(yōu)勢,但在成本上不具競爭力。臺積公司經(jīng)審慎評量后認(rèn)定,即便是執(zhí)行最精進(jìn)的成本減抑計劃,亦恐難逆轉(zhuǎn)成本劣勢。其實(shí)探究背后原因,在于其技術(shù)路線采用的是兩步法,也就是第一步升溫將銅銦鎵(CIG)濺射到靶材后降溫破真空之后,在接下來把濺射好的CIG化合物材料在有硒環(huán)境之下再升溫進(jìn)行硒化反應(yīng),這技法期能將銅銦鎵硒四種元素按預(yù)期比例均勻混合后沉積降溫。這種工藝路線最大的關(guān)鍵是要使CIG化合物達(dá)到完全硒化的難度很高,造成最終良品率低,轉(zhuǎn)換效率不穩(wěn)定,生產(chǎn)成本過高,產(chǎn)品不具競爭力。
對實(shí)際的兩步法工藝進(jìn)行剖析,有兩部分的成本是非常高的,其關(guān)鍵在于硒化工藝:
1. 硒化爐是所有兩步法的瓶頸,一次硒化的工藝時間是為數(shù)十個小時!
2. 因?yàn)槲に嚨年P(guān)系,若采用普通的鈉玻璃容易使得玻璃嚴(yán)重翹曲,所以背板玻璃必須使用強(qiáng)化玻璃,使得成本墊高
B. 欲復(fù)制其成功的半導(dǎo)體經(jīng)驗(yàn)在綠能產(chǎn)業(yè),但高毛利的半導(dǎo)體業(yè)與成本為優(yōu)先考慮的太陽能產(chǎn)業(yè)不同
臺積電2009年起投入新能源開發(fā),2011年分割成立LED事業(yè)的臺積固態(tài)照明,以及太陽能事業(yè)的臺積太陽能,皆難以獲利,今年(2015年)1月臺積電才將旗下臺積固態(tài)照明股權(quán)售予臺灣晶電公司,如今臺積太陽能又吹熄燈號,等于臺積電在綠能領(lǐng)域的兩大事業(yè)經(jīng)營皆黯然收場。臺積電在半導(dǎo)體本業(yè)一向以技術(shù)領(lǐng)先、管理嚴(yán)格、產(chǎn)能高、良率好而蜚聲于中外業(yè)界,但其實(shí)隔行如隔山。臺積電以過往的半導(dǎo)體成功經(jīng)驗(yàn)來打造一個半導(dǎo)體級的太陽能廠房,使得還沒進(jìn)入產(chǎn)業(yè)就先墊高投資成本,從此就能看得出其思維與太陽能領(lǐng)域處處計較成本的思維格格不入!
C. 競爭激烈的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),使得臺積電必須回防主要產(chǎn)業(yè)
臺積電在半導(dǎo)體本業(yè)正面臨強(qiáng)烈的競爭,除了大陸政府也正準(zhǔn)備以國家的力量扶植自身半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)外,許多半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)分析師紛紛認(rèn)為臺積電在高階制程領(lǐng)域,主導(dǎo)地位正在受到?jīng)_擊,包括來自Intel及三星的威脅及本身半導(dǎo)體技術(shù)難度的挑戰(zhàn)。尤其,三星的14奈米制程良率已經(jīng)超越臺積電,達(dá)到七成左右,這是最近關(guān)鍵壓力所在。臺積電表示,在結(jié)束臺積太陽能營運(yùn)之后,接下來將更專注于晶圓代工本業(yè),全力衝刺12吋廠產(chǎn)能布建,包括大陸12吋晶圓廠投資。目前臺積電正積極進(jìn)行臺灣南科及中科12吋晶圓廠產(chǎn)能擴(kuò)建,做為先進(jìn)制程生產(chǎn)重鎮(zhèn),預(yù)料下月也會提出登"陸"興建首座12吋晶圓廠投資,更鞏固全球晶圓代工龍頭地位。而因應(yīng)擴(kuò)廠急需的大量人力需求,臺積半導(dǎo)體邀聘所有廠內(nèi)約365名同仁至母公司任職。
Manz采用的是一步法,能在同一個腔體上同時完成CIGS的鍍膜,沒有硒化的問題,自然轉(zhuǎn)換效率提高。更重要的是,在量產(chǎn)上,一步法能后續(xù)體現(xiàn)PDT的工藝,后續(xù)技術(shù)提升相當(dāng)令人期待,但目前并沒有兩步法能使用PDT工藝的方法。
光伏摩爾定律就是效率轉(zhuǎn)換率每提升一個百分點(diǎn),成本下降8%左右。它是由技術(shù)進(jìn)步而帶來的巨大經(jīng)濟(jì)效益,同時和產(chǎn)能規(guī)模也有直接關(guān)系。CIGS的產(chǎn)能規(guī)模是否是決定投資企業(yè)成敗的關(guān)鍵?門檻是怎樣的?什么樣的企業(yè)符合投資CIGS技術(shù)的前提?
是的,提升產(chǎn)能規(guī)模使之達(dá)到經(jīng)濟(jì)規(guī)模也是能使成本下降的途徑之一。以Manz的規(guī)劃而言,一個約150MW年產(chǎn)能的工廠,生產(chǎn)成本約為0.4$/W(2塊5人民幣)左右,已經(jīng)可以體現(xiàn)薄膜太陽能的成本優(yōu)勢,能達(dá)到平價上網(wǎng)。隨著技術(shù)的提升與持續(xù)的產(chǎn)能投資,約700MW左右可再使成本下降約超過12%,來到0.35$/W。若產(chǎn)能再提升達(dá)到GW等級,就更加速了上下游的產(chǎn)業(yè)鏈整合,實(shí)現(xiàn)0.2$/W(甚至更低)的銅銦鎵硒組件是指日可待的。
欲藉由產(chǎn)能規(guī)模來實(shí)現(xiàn)快速的成本下降,背后支撐的是以堅強(qiáng)的信念及較大的資金投入,因此需要規(guī)模大的公司一起實(shí)現(xiàn)。
目前中國國家能源局已經(jīng)啟動了光伏“領(lǐng)跑者計劃”,其中對發(fā)電項(xiàng)目提出建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)進(jìn)步及成本下降目標(biāo)等要求,通過競爭性方式選擇技術(shù)能力和投資經(jīng)營實(shí)力強(qiáng)的開發(fā)投資企業(yè),企業(yè)通過市場機(jī)制選擇達(dá)到“領(lǐng)跑者”技術(shù)指標(biāo)的光伏產(chǎn)品。如:多晶硅電池組件和單晶硅電池組件的光電轉(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。如何看待“領(lǐng)跑者計劃”對于CIGS產(chǎn)業(yè)在國內(nèi)發(fā)展的促進(jìn)作用。
我們非常認(rèn)同領(lǐng)跑者在計劃上的規(guī)劃。領(lǐng)跑者計劃設(shè)定最低效率門坎一方面是藉由政策強(qiáng)迫產(chǎn)業(yè)升級,另一方面也是避免劣幣驅(qū)逐良幣(有些號稱為銅銦鎵硒產(chǎn)品的組件效率甚至比硅基薄膜組件來得低)的現(xiàn)象產(chǎn)生,對于健全產(chǎn)業(yè)鏈有一定的效用。
以Manz的技術(shù)而言,我們提供量產(chǎn)平均高達(dá)14.6%組件效率(尺寸為1.2*0.6平方米)的技術(shù),比領(lǐng)跑者計劃規(guī)定的13%高出甚多,因此對于Manz的銅銦鎵硒技術(shù)來說,并不是問題。