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                      硅薄膜太陽能電池拉動硅烷(SiH4)需求

                      2008-10-8 15:05:00

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                         薄膜太陽能電池作為一種新型太陽能電池,由于其原材料來源廣泛、生產成本低、便于大規模生產,因而具有廣闊的市場前景。近年來,以玻璃為基板的非晶硅薄膜太陽能電池憑借其成本低廉、工藝成熟、應用范圍廣等優勢,逐漸從各種類型的薄膜太陽能電池中脫穎而出,在全球范圍內掀起了一波投資熱潮。大尺寸玻璃基板薄膜太陽能電池投入市場,必將極大地加速光伏建筑一體化、屋頂并網發電系統以及光伏電站等的推廣和普及。
                          非晶硅薄膜太陽能電池優勢漸顯
                          由于晶體硅太陽能電池的成本隨著硅材料價格的連年上漲而不斷提高,各類薄膜太陽能電池成為全球新型太陽能電池研究的重點和熱點。
                          薄膜太陽能電池中最具發展潛力的是非晶硅薄膜太陽能電池,非晶硅材料是由氣相淀積形成的,目前已被普遍采用的方法是等離子增強型化學氣相淀積(PECVD)法。此種制作工藝可以連續在多個真空淀積室完成,從而實現大批量生產。由于反應溫度低,可在200℃左右的溫度下制造,因此可以在玻璃、不銹鋼板、陶瓷板、柔性塑料片上淀積薄膜,易于大面積化生產,成本較低。
                          與晶體硅太陽電池比較,非晶硅薄膜太陽電池具有弱光響應好,充電效率高的特性。非晶硅材料的吸收系數在整個可見光范圍內,幾乎都比單晶硅大一個數量級,使得非晶硅太陽電池無論在理論上和實際使用中都對低光強有較好的適應。越來越多的實踐數據也表明,當峰值功率相同時,在晴天直射強光和陰雨天弱散射光環境下,非晶硅太陽能電池板的比功率發電量均大于單晶硅、非晶硅薄膜太陽電池。更有數據表明,在相同環境條件下,非晶硅太陽電池的每千瓦年發電量要比單晶硅高8%,比多晶硅高13%。
                          薄膜太陽能電池最重要的優勢是成本優勢。據多家企業和機構的測算,即使在5MW的生產規模下,非晶硅薄膜太陽電池組件的生產成本也在2美元/瓦以下,而單線產能達到40MW-60MW甚至更高的全自動化生產線,其產品生產成本則更低。而相對于平均3.5美元/瓦的國際市場銷售價格而言,其利潤空間可想而知。
                        影響非晶硅薄膜太陽能電池應用的最主要問題是效率低、穩定性差。與晶體硅電池相比,每瓦的電池面積會增加約一倍,在安裝空間和光照面積有限的情況下限制了它的應用。而其不穩定性則集中體現在其能量轉換效率隨輻照時間的延長而變化,直到數百或數千小時后才穩定,這個問題在一定程度上影響了這種低成本太陽能電池的應用。
                        隨著研究機構和產業界關注度的提高和投入的大幅度增加,相信在近幾年內硅薄膜太陽電池的產品技術將會有所突破。預計到2009年,采用“非晶硅+微晶硅”技術的疊層薄膜電池的光電轉換效率將達到10%,而組件的成本將低于1美元/瓦。

                          企業投資力度迅速加大
                          基于近年對太陽電池市場發展的良好預期以及硅薄膜電池良好的技術特性和成本優勢,許多設備供應商、太陽電池生產企業、有關研究機構等都紛紛投資,掀起了一陣投資熱潮。
                          由于TFT-LCD(薄膜晶體管液晶顯示器)工藝已十分成熟,其大面積非晶硅均勻性成膜的工藝可移植到硅薄膜電池的生產中。目前通常做法是采用TFT-LCD工藝中用于薄膜晶體管生產的設備,來生產非晶硅薄膜太陽能電池。美國、歐洲和日本的半導體設備供應商,都在努力角逐這一市場。上述供應商除了全力開展市場競爭外,也紛紛通過兼并重組、招攬人才等手段加大對產品、工藝、設備的研發力度,力爭在長期的市場競爭中占得持續的競爭優勢。
                          在企業投資方面,不少晶體硅電池的生產廠家在繼續做大做強原有產品的同時,也將目光轉向硅薄膜電池,意圖完善和豐富自己的產品線。有意思的是,有更多的原本不是太陽電池行業的企業,在整個太陽電池投資熱的鼓舞下,紛紛選擇硅薄膜太陽電池作為他們進入這個行業的切入點,力圖在這塊新生的市場上謀得一席之地。這些新進入者為太陽電池行業帶來了全新的面貌,同時也加劇了行業的競爭和風險。據不完全統計,僅在中國就有至少9個新增的硅薄膜電池投資項目正在實施,設計年生產能力總和達900MW左右,而有意投資并正在進行項目前期策劃的則更多。

                          原材料成本應最受關注

                          盡管目前看來硅薄膜電池的利潤空間很大,但面對如今這樣瞬息萬變的用戶市場和原材料供應鏈環境,任何一個希望涉足這個領域的人都應該清楚地認識到所面臨的風險在哪里,從而有效地規避和防范這些風險。
                        利用國際知名仿真軟件公司的相關工具軟件,并以收集到的生產成本等數據為基礎,我們搭建了一個非晶硅薄膜太陽能電池生產線的仿真模型。利用該模型的成本分析功能,我們不僅可以得到單位產品的成本及其構成情況,還可以按照國際通行的原則將各項支出分攤到各個加工工序,從而清晰看到各項支出所占整體成本的比例及其發生的原因,從而準確地評估其風險程度,為投資決策和生產經營作參考。
                        內部收益率是衡量投資項目經濟效益情況的重要指標之一。按目前的市場條件分析,一條年產40MW-60MW硅薄膜電池生產線項目的內部收益率遠大于12%的行業基準收益率。盡管如此,市場和技術方面的不確定性都會對投資帶來巨大的風險。因此,我們在模型仿真時還著重對項目內部收益率進行了敏感性分析。分析結果如圖二所示,產品的銷售價格是最敏感的因素。實際上這并不令人感到意外,任何一種產品生產的效益都直接決定于銷售收入和產品成本。對于太陽能電池來講,產品的光電轉換效率也是決定電池組件銷售價格的重要因素。如果假定每瓦太陽能電池的售價不變,當光電轉換效率從6%提高到6.5%時,一片組件的銷售價格就提高了8%,而其生產成本幾乎是相同的,這顯然會對項目的收益產生很大的影響。
                          由于在不同時間、不同地點其客觀條件各不相同,具體數據并不是一成不變的,在一些特殊的條件下甚至可能需要做較大的調整,但通過上述分析揭示的某些問題,應該是具有普遍的參考價值的。

                          面對投資熱尚需冷靜思考

                          在太陽能電池投資熱潮中,硅薄膜電池似乎成了熱點中的熱點。有專家指出,薄膜太陽電池在未來5年-10年內將以50%左右的年平均增長率增長,到2030年將占整體太陽能電池份額的30%以上。
                          但硅薄膜太陽電池并不是包賺不賠的產業,除了在市場、成本、技術方面的風險外,在資金需求、供應鏈組織、生產動力供應和技術人才等方面都有較高的門檻。
                          在資金需求方面,一條40MW-50MW的非晶硅薄膜電池生產設施的總投資在10億元左右,而公認的經濟規模應在300MW-500MW。這要求投資方不僅能夠籌集足夠的初始投資,還應為未來兩三年內持續投資做好準備。
                          在供應鏈組織方面,生產所需的高透光率的超白玻璃、高純硅烷等都只有有限的供應來源。生產企業必須保證穩定且廉價的材料供應,否則,近年來出現的爭搶硅材料的一幕難免會再次上演。
                          技術人才一直是薄膜太陽電池發展的瓶頸之一。除電池本身的結構設計、分析檢測需要大量專業人員外,化學氣相淀積、真空濺射、激光刻線等特殊工藝以及包括多種特殊氣體、高純水、凈化空調系統等在內的廠務支持系統,都需要大量有專業知識背景和實際操作經驗的員工。由于目前大量的項目正在興建,吸引人才的競爭也變得空前激烈。
                          總之,硅薄膜太陽電池投資熱的興起已成為不爭的事實。但每一個欲投身其中的企業都應該全面分析自己所面臨的機遇和挑戰,充分估計收益和風險,理性客觀地做出自己的投資決策,這也是行業健康、持續發展的基礎。

                       
                       
                       
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