一、薄膜太阳能简述
近年来,国际太阳能光伏市场持续火热,生产电池片的多晶硅原料严重匮乏,促使许多有意进入该领域的厂商,甚至部分原有厂商在增加投资时,转而选择投入对多晶硅原料依赖较少的薄膜太阳能怀抱。中国厂商也不例外,至今已前后规划投资、建设了多座非晶硅薄膜太阳能电池厂,使中国这个全球{dy}大晶体硅太阳能电池产出国,又有望成为非晶硅薄膜太阳能领域的后起之秀。
然而,时间进入2008年第四季度,随着次贷危机的深化,国际光伏市场急速冷却,硅原料的价格也大幅下调,而许多新近投入薄膜太阳能的厂商却遇到建厂设备成本居高不下,融资难度加深的压为,出现未起跑气先喘的窘境,同时薄膜技术的省硅优势也受到质疑。但是,如从长远利益考量,笔者认为薄膜太阳能技术依然具有原材料来源广泛、生产成本相对低廉、便于大规模生产、转换效率受外界环境变化影响小等优势,且中国企业的生产、技术布局也已展开。在此之际,进一步坚持尤有必要。
薄膜太阳能的有利与不利
从2005年到2008年第三季度,全球范围内的太阳能电池市场一直呈现供不应求的盛况,整个产业链都在为满足市场强劲的需求而奋斗。然而,随着西班牙首轮能源补贴在9月份结束,市场需求开始传出警讯,而适时加深的全球金融风暴对多数产品销往欧洲的太阳光伏产业供应链冲击更大。太阳能电池开始跌价,市场信心严重削弱,就连以往一直居高不下的多晶硅原料现货价格也出现暴跌,月降约30%,从10月的每公斤400美元左右,下降到目前的每公斤100美元,此前该产品的价格曾经一度高达每公斤500美元。
这些问题不可避免地影响到中国太阳能业者,10月开始各类不利传闻就时有传出,包括:约有80%太阳能业者面临资金短缺问题,部分厂商已展开减产以保持利润,甚至已有厂商关门停工等。在美国上市的天和光能、吴锡尚德等公司也陆续发布了调降第四季度财测的报告及对2009年需求的警讯,其中预估龙头厂尚德第四季度毛利率为0%或微高,而其第三季度的毛利率为21.6%,两者相差21.6个百分点。此前更有媒体报称,从2007年起,、浙江昱辉、江苏CSI、天合光能、江苏林洋、河北晶澳、中电光伏、江西赛维和天威英利九家海外上市的太阳能企业总市值为176.16亿美元,但以2008年11月17日当日股价计算,上述九家企业的总市值仅为40.39亿美元,缩水77%。
而在此之前由于太阳能市场火热,决定投入该领域的新进业者,或者原有厂商有意增资扩产的大有人在,而且它们当中很多都因多晶硅原料缺乏,投入薄膜太阳能的生产。现在,多晶硅缺料的问题正在缓解,价格也大幅下降。这势必冲击各类薄膜电池在成本上的优势。其次,有资料显示,薄膜太阳能电池的设备投资,几乎是晶体硅电池设备投资额的10倍,xxxx周期也比后者长得多,筹资难度本就不低,受到金融风暴影响,筹资难度将更趋增高。另外,非晶硅电池在技术上依然存在转换效率相对较低且有衰减,实际量产后的质量控制不易,以及市场认知度相对较低等难题。现在市场竞争才刚鸣枪,各路企业出现未跑先喘的大有人在。
各类型太阳能电池市场占有率预测
不过,如从长远角度考量,薄膜太阳能光伏产业其实依然是一个具有前瞻性与可持续发展的行业。短期虽面临市场恐慌、供给过剩,但产业洗牌完成后,产业旺季需求很快会到来。而且太阳能又是各国政府大力支持的产业,金融海啸后,将是各国政府扩大投资,找寻成长产业推动需求,带动其它产业成长的重要行业,这也是何以各国政府持续延长再生能源补助案的原因。如美国的再生能源延长案已通过,补助延长8年。
至于薄膜太阳能技术,最主要的竞争优势则是在成本。薄膜材料需要的反应温度低,可以在玻璃、不锈钢板、陶瓷板、柔性塑料片上淀积,易于大面积生产。目前,在平板显示领域,基于大面积有源矩阵驱动的TFT-LCD工艺已十分成熟,可借鉴其大面积非晶硅均匀性成膜的工艺和设备,来生产薄膜硅太阳能电池。美国、欧洲和日本的半导体设备供应商,都在积极努力角逐这一市场。从5代线(基板规格1.1米×1.3米)起步,到8.5代(基板规格2.2米×2.6米)生产线。目前,中国已有京东方、上广电、龙腾光电三家厂商的三条5代TFT-LCD面板生产线实现量产,因此,我国在相关技术与设备上也已作了一定准备。当然,薄膜太阳能的特性是基于大量量产后的成本降低,成本竞争优势是长期的。
其次,与晶体硅太阳电池比较,非晶硅薄膜太阳能电池的温度转换系数低,即转换效率较不受气温影响,且受照度影响也较小,即在低照度下仍可维持较佳的转换效率。有数据统计,在装设相同瓦数的发电机组情况下,非晶硅薄膜的年度总发电量比传统结晶硅高出约10%。
薄膜太阳能电池还有一个重要优点是适合作与建筑结合的光伏发电组件:双层玻璃封装刚性的薄膜太阳能电池组件,可以根据需要,制作成不同的透光率,可以部分代替玻璃幕墙,而不锈钢和聚合物衬底的柔性薄膜太阳能电池适用于建筑屋顶等需要造型的部分。既具有漂亮的外观,又能发电,其透明导电薄膜还能很好地阻挡外部红外射线的进入和防止内部热能散失。城市土地的稀缺性,决定了薄膜太阳能具有更广阔的发展前景。
根据PVNET的估算,2010年薄膜太阳能电池将占全体太阳能电池产量的8%,而至2015年将上升至13%,到2020年时,薄膜太阳能电池的产量将占当年度太阳能电池总产量的30%。
中国薄膜产业正在崛起
目前,制造薄膜太阳能电池的生产技术非常多,已实现量产的技术主要有非晶硅、碲化镉(CdTe),铜铟镓硒(CIGS/CIS)三种,另外还有光敏化染料、砷化镓、高分子聚合物(Polymer)材质等不同薄膜太阳能电池技术,但均未达到量产条件。其中非晶硅薄膜太阳能电池技术所占市场份额{zd0},也是中国厂商发展薄膜太阳能电池的主要方向。
目前非晶硅薄膜太阳能电池的国际龙头厂商为美国的United Solar Ovonic和日本的Kaneka。但欧洲和日本的传统晶体硅太能能厂商也越来越重视对非晶硅薄膜太阳能电池的布局,在持续强化对非晶硅薄膜太阳能电池的研发和生产,进一步提升非晶硅产品的竞争力。比如夏普在2005年开始涉入非晶硅薄膜太阳能电池的大规模生产,2007年宣布把在大阪新工厂的产能增至年产量为1000MWp,2008年3月进一步宣布把整个集团的薄膜太阳能电池产能,扩大到年产量为6000MWp。德国晶体硅太阳能电池大厂Q-Cell,也已加入薄膜太阳电池的试产当中,其一方面与多晶硅厂REC共组薄膜公司CSG,另一方面又独自投资薄膜电池厂VHF,获15.5%股份,并投资非晶硅薄膜公司Calyxo。
中国大陆从上世纪80年代中后期就已引进非晶硅电池技术,此后中国的非晶硅电池产业一直处于稳步发展态势,并在进入本世纪后显示出快速发展的态势。近年来受益于世界光伏市场的拉动与薄膜电池产业技术不断走向成熟,特别是太阳能级多晶硅原料短缺的推动,加速了我国薄膜电池产业的发展。
2004年以前,中国薄膜电池产业以单结非晶硅电池为主。2004年天津津能开始引进2.5MWp技术水平更高的微非迭层电池(a-Si/uc-S)生产线。非晶硅电池产业进入快速发展时期。晶体硅太阳能电池大厂无锡尚德于2006年8月,在上海投入薄膜电池研发与制造中心的建设,LDK创办人彭小峰更以个人名义投资百世德太阳能,设立成立总产能达1GWp的薄膜太阳能电池厂,其余如常州源畅、赣能股份、河北新奥集团、烟台通用光伏、南通强生光电、保定天威集团等厂商,纷纷宣布涉足薄膜太阳能电池产业,掀起了一波薄膜太阳能电池投资热。
根据拓墣产业研究所的统计,截至2007年中国薄膜太阳能电池的年产能约为60MWp。但随着新奥光伏、南通强生光电等薄膜太阳能电池产线的建成投产,将大大提高中国薄膜太阳能电池的产能,至2008年底中国薄膜太阳能电池的年产能有望增长342%,达到265MWp。2009、2010年随着新奥、强生、天威、尚德等大尺寸薄膜电池产线的跟进,其年产能将持续增长,至2010年将达到2200MWp。由此,中国太阳能光伏产业格局将发生重大变革,薄膜太阳能电池占整个中国太阳能电池产能的比例,将由2007年之前的不足2%,到2010年有望接近20%。
此外,台湾地区的太阳能产业也受到缺硅风暴的严重波及,投入薄膜太阳能的生产。目前台湾地区投入太阳能产业的厂商以具有联电投资的联相与大同集团的绿能最受瞩目,其中绿能与美商应材(Applied materials)合作,直接投入8.5代玻璃基板的薄膜产线,是台湾地区厂商中最为积极者。此外,还包括由台湾光华开发独立分出的大丰能源科技、大亿科技转投资的大亿光能、中环投资的富阳光电,以及威奈联合、鑫笙、旭能等业者。
除了非晶硅薄膜太阳能电池外,碲化镉(CdTe)是另一种已有实际量产的薄膜太阳能电池技术,它也是薄膜电池中历史最久、被密集探讨最多的一种。目前投入碲化镉技术生产,规模{zd0}的当属美国,2009年预估产能达1GWp,且转换效率可望达10%,另一家已量产CdTe薄膜太阳能电池厂为德国的Antec Solar,但产能为4MWp。除了First Solar和Antec Solar外,美国的Primestar Solar跟NREL和DOE合作,也投入 CdTe薄膜太阳能电池的生产。
铜铟镓硒(CIGS/CIS)薄膜太阳能技术由于具有高光电转换效率和低材料成本,后势发展也颇受业界注目。其中日本厂商昭和壳牌石油(Showa Shell)也于2007年开始进入铜铟镓硒领域,日前宣布将投入超过9亿美元,建造全球{zd0}铜铟镓硒薄膜太阳能电池厂,预估年产能1GWp,此外,该领域的厂商还有德国Wurth Solar、美国Miasole等。不过,上述两种技术还都存在工艺复杂,投资成本高、关键原料碲的xx运藏量有限,镉的毒性等使人们无法放心的接受等问题,尚待解决。
二、薄膜太阳能材料解决方案
上海常祥实业作为3M再生能源事业部的{dj0}合作伙伴,全面代理3M太阳能胶带、3M电池组件背膜、3M聚光发电系统、3M太阳能模组封装材料、3M太阳能表面氟涂层等产品;再加上Uninwell Internationa的AlwayStone和Solarcare太阳能系列导电银浆、导电银铝浆、导电铝浆和FreeCare ITO靶材等,成为薄膜太阳能材料行业{wy}一家能提供整合方案的服务商。
上海常祥实业有限公司是3M{dj0}授权经销商,全面代理3M{dy}、二、五、六、七组的各类新、奇、特产品,产品包括:3M双面胶带、3M单面胶带、3M太阳能材料、3M无基材胶膜、3M胶粘剂、3M氟橡胶、3M氟化学品、3M保护膜、3M光学胶膜、3M研磨材料、3M抛光材料等;同时代理Uninwell International导电银胶、导电银浆、钯银浆料、太阳能导电浆料、异方性导电胶、底部填充胶、贴片红胶、Tuffy胶、导电相变材料、导热相变材料等。
上海常祥实业是集研发、生产、服务为一体的专业能效管理综合服务商,公司定位为PV太阳能电池组件,风能,生物能,LCM,LED发光二极管,TP触摸屏,PCB,FPC,光通讯器件,电子标签,电子纸,智能卡封装,EL冷光片,无源器件,封装测试,SMT表面贴装,摄像头,手机组装,电脑装配,数码产品,半导体芯片,传感器,电气绝缘,汽车电子,医疗电子等行业的xx客户提供整合解决方案和服务。公司在全球拥有141家世界500强客户。为了更好的为尊崇的您提供优质服务,公司在上海、深圳、东莞、广州、北京、天津、大连、成都、西安、厦门、武汉、苏州、南京、宁波、杭州、青岛等设有营销网络。
上海常祥新能源事业部作为全球{dy}家提出薄膜太阳能材料整体解决方案的企业,竭诚为太阳能行业提供以下优势产品:
1、Uninwell
International
AS-999-900系列,高温烧结型银浆,单晶硅,多晶硅太阳能电池专用,也可用于高温烧结的场合;
AS -999-800系列,高温烧结型银浆,单晶硅,多晶硅太阳能电池专用,也可用于高温烧结的场合;
AS -999-700系列,高温烧结型银浆,单晶硅,多晶硅太阳能电池专用,也可用于高温烧结的场合;
AS -999-600系列,高温烧结型银浆,单晶硅,多晶硅太阳能电池专用,也可用于高温烧结的场合;
AS -999-400系列,中温烧结型银浆,单晶硅,多晶硅太阳能电池专用,也可用于中温烧结的场合;
AS -888-800系列,高温烧结型银铝浆,单晶硅,多晶硅太阳能电池专用,也可用于高温烧结的场合;
AS -888-400系列,中温烧结型银铝浆,单晶硅,多晶硅太阳能电池专用,也可用于中温烧结的场合;
AS -777-800系列,高温烧结型铝浆,单晶硅,多晶硅太阳能电池专用,也可用于高温烧结的场合;
AS -777-400系列,中温烧结型铝浆,单晶硅,多晶硅太阳能电池专用,也可用于中温烧结的场合;
SC-666-25系列 双组分,A:B=1:1;特别适合非晶硅薄膜太阳能电池用,适合涂布工艺;
SC-666-50系列,可以在50度的温度下30分钟固化,用于不能耐高温的场合;
SC -999-70系列,低温快速固化,能粘结多种难粘基材;
SC -666-80R系列,低温快速固化,对各种材质的薄膜太阳能电池基材都很很好的粘结性能,具有很好 的导通粘结效果,极好的丝印效果,薄膜太阳能电池专用;
SC-666-80系列,可以在80度的温度下30分钟固化,极大提供生产效率;
SC -666-120系列,中温固化,特别适合染料敏化二氧化钛太阳能电池用。具有很好导通效果和附着力,很好的丝网印刷性,很高的xxx,薄膜太阳能电池专用;
SC -666-150系列,中温固化,具有很好导通效果和附着力,很高的xxx,薄膜太阳能电池专用;适合点胶工艺;
SC-666-180系列,为高温快速固化,可以在180度的温度下30秒快速固化,极大提高工作效率;
SC -666-200系列,高温快速固化,200度20秒就能固化,极大生产提高效率,薄膜太阳能电池专用。
SC -666-400系列,中温烧结型,碲化铬太阳能电池专用,也可用于中温烧结的场合;
SC-666-UV系列,UV紫外线光固化型导电浆料,可以广泛应用于热敏器件和不需要加热固化的部件的粘接导通,特别适用于大规模流水线作业。
AS -333-400系列,低温烧结型铝浆,薄膜太阳能电池专用,导电铝浆;
2、3M Mirror Film(镜面反射膜ESR)
用于光热发电镜场及低倍聚光组件
高反射率:94% 凹半球面反射;
96% 镜面反射 (浮法玻璃镜面: 94%)
耐候性: 曝晒实验 >13 年
3、3M VHB Tapes (VHB泡棉胶带)-3M 2000,3000,4000系列VHB胶带
超强粘结力,持久的耐候性,>20年的户外经验简便,自动化的工艺
l 具有足够的粘结力以取代机械固定方式
l 丙烯酸结构保证了持久的耐候性
l 较强的初粘力,相比液体结构胶不需额外的固定和交联时间
l 很强的延展性,不受粘附物热膨胀的影响
l 闭孔泡棉结构,具有较强的耐水性
4、3M EPE Film(EPE复合膜)
用于组件内部焊带分隔,绝缘,固定
l 为现有层压工艺量身设计
l 和EVA胶膜xx融合
l 可靠的绝缘性能和尺寸稳定性
l 无UV黄变
l 出色的高温及湿热性能
5、3M Tapes for Cosmetic Applications(美观胶带)-3M861ST/3M 853Y
电池片的固定,背板颜色遮避(美观)
l 无UV黄变
l 无起泡现象
l 持久的粘结力
l 出色的高温及湿热性能
6、3M Conductive Foil Tapes(导电胶带)-3M1345
l 复合胶带,含金属薄片(镀锡铜),保证出色导电能力
l 优秀的材料具有出色的抗腐蚀特性
l 常温使用,快速简捷
l 可实现连续自动化生产
l UL 认证材料
7、3M Dielectric Tapes(绝缘胶带)-3M 3514 胶带
汇流线的绝缘(薄膜电池)
l 无UV黄变
l 无起泡现象
l 持久的粘结力
l 出色的高温及湿热性能
8、3M Optically Clear Adhesive(透明胶粘剂)-821X、107X、818X、819X、826X、2175
l 透光率 >99%, 雾度小于 0.1%
l 折射系数接近玻璃材质 ~1.47
l 对各种表面都有出色的黏附力
l 能够经受湿热,UV等各种加速老化测试
l 用于低倍聚光组件中光学附件的粘结
9、导热系统
l l Uninwell
International
l Uninwell International 高导热陶瓷基板,金属基板等,导热系数{zg}可达228w。
l 3M Thermal interface materials(导热胶)-3M2707/3M2810
l 3M导热垫片和导热胶带
1)导热胶带
3M高粘结强度的散热胶带:8805、8810、8815、8820
3M中等粘结强度的散热胶带:9882、9885、9890
3M超柔软散热胶带:9889FR
3M高导热胶带:8940、8943
2)导热垫片
5516、5516S、5519、5519S、5591S、5592、5592S、5595、5595S
3M导热垫片(丙烯酸弹性体)
5589H、5590H
10、3M Labels(标签)-3M7871/7868 标签
11、3M Structural Adhesives, Sealants, and Potting
12、3M Tapes for Cable Attachment(线缆固定胶带)
13、3M Dual-Lock™ Reclosable Fasteners(双重可调紧固件)
14、3M Tapes for module assembly(组件胶带)
15、Uninwell International
用于薄膜太阳能电池电极的绝缘防护,涂层薄,电腐蚀低,密封效果好
16、THV材料
1.氟含量超过70%{zy1}的耐化学性、耐候性以及回弹性
2.水溶聚合,无有害残留物更环保
3.更好的阻燃性能(UL 94-0)
4.更好的与各类表面持久粘合
5.UL认证材料
17、EVA材料
1.持久的粘结强度和耐老化性能
2.出色的抗渗透性能
18、PET材料
1.良好的抗击穿性
2.出色的柔韧性和贴合性能
3.3M核心技术产品
19、ACP&ACF
用于特殊薄膜太阳能电池的电极连接。
ACP:Uninwell BQ-6996系列
ACF:9703、9705、9706、7303、5303、7393、7379、7371、7376、7378、8794、5363、7313、7396、5552R
20、3M测试胶带
、Uninwell密封胶
22、Uninwell 导电氧化物(TCO)
以上产品可以广泛用于以下太阳能行业:
一、刚性平板(c-Si)太阳能电池,即太阳能电池:单晶硅、多晶硅
二、薄膜、化合物、聚合物、染敏化料、纳米太阳能电池
1、铜铟镓硒(CIGS)系薄膜太阳能电池
2、染料敏化二氧化钛(DSSC色素增感)型太阳能电池
3、碲化镉(CdTe)系薄膜太阳能电池
4、砷化镓(GaAs)系薄膜太阳能电池
5、硒铟铜(CIS)系薄膜太阳能电池
6、聚合物多层修饰电极型太阳能电池
7、纳米晶化学太阳能电池
8、非晶硅薄膜(a-Si thin film)太阳能电池
9、多晶硅薄膜(poly-Si thin film)太阳能电池
(CPV)
四、光热镜场太阳能电池(CSP)
五、集热太阳能电池系统(STC)
六、叠层、色散聚焦太阳能电池
七、荧光光波导等效聚焦太阳能电池
中国大陆及台湾地区薄膜太阳能领域部分厂商
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