CIGS薄膜太阳能电池简要介绍和发展现状

CIGS薄膜太阳能电池简要介绍和发展现状第1页/共77页第一章太阳能电池产业概述

第二章太阳能电池的种类

第三章CIGS薄膜太阳能电池介绍

第四章CIGS薄膜太阳能电池产业现状目录第2页/共77页第一章太阳能电池产业概述一、太阳能是人类未来能源的必然选择二、太阳能光伏电池的原理及材料要求三、我国太阳能利用现状及和主要发达国家的差距

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一、太阳能是人类未来能源的必然选择资源丰富：40分钟照射地球辐射的能量＝全球人类一年的能量需求洁净能源：与石油、煤炭等矿物燃料不同，不会导致“温室效应”，也不会造成环境污染使用方便：同水能、风能等新能源相比，不受地域的限制，利用成本低。第4页/共77页

不论以何种材料来制作电池，对太阳能电池材料一般的要求有：１、半导体材料的禁带不能太宽；２、要有较高的光电转换效率：３、材料本身对环境不造成污染；４、材料便于工业化生产且材料性能稳定。

电池工业化生产的工艺要求：太阳电池从研究室走向工厂，实验研究走向规模化生产是其发展的道路，所以能够达到工业化生产的特征应该是：１、电池的制作工艺能够满足流水线作业；２、能够大规模、现代化生产；３、达到高效、低成本。二太阳能光伏电池的原理及材料要求

定义：太阳能光伏发电的能量转换器是太阳能电池，又称光伏电池。太阳能电池发电的原理是光生伏打效应。当太阳光（或其他光）照射到太阳能电池上时，电池吸收光能，产生光生电子——空穴对。在电池内建电场作用下，光生电子和空穴被分离，电池两端出现异号电荷的积累，即产生“光生电压”，这就是“光生伏打效应”。若在内建电场的两侧引出电极并接上负载，则负载就有“光生电流”流过，从而获得功率输出。这样，太阳的光能就直接变成了可以付诸实用的电能。第5页/共77页资源储量：我国总面积2/3以上地区年日照时数大于2200小时，其中西藏、青海、新疆、甘肃、宁夏、内蒙古高原均为太阳能资源丰富地区；除四川盆地、贵州省资源稍差外，东部、南部及东北等其它地区都是资源较富和中等区。太阳能资源理论存储总量达每年17000亿吨标准煤，与美国相近，比欧洲、日本优越得多。

比重：2%→80%

太阳能与其他新能源相比在资源潜力和持久适用性方面更具优势，从长远前景来看，光伏发电是最具潜力的战略替代发电技术。现在占有量不足2%。相关专家预测，到本世纪后期，太阳能发电将在世界电能结构中占据80％的位置。成本：10-20元/度→1-2元/度现在硅价格约400美圆/千克，相当于8-9元/片（人民币），成本下降受限。薄膜太阳能电池是解决途径。

CIGS和Si电池相比：材料1/2，耗能1/3，如果采用国产设备，考虑到人力成本，总成本将在si的20%。三、我国太阳能利用现状及和主要发达国家的差距第6页/共77页第7页/共77页第二章太阳能电池种类一、硅系太阳能电池二、多元化合物薄膜太阳能电池三、有机聚合物太阳能电池

四、纳米晶化学太阳能电池

五、不同太阳能电池技术特点比较第8页/共77页一、硅系太阳能电池

根据硅片厚度的不同,可分为晶体硅太阳能电池和薄膜硅太阳能电池两大类。根据硅片厚度的不同,可分为晶体硅太阳能电池和薄膜硅太阳能电池两大类。根据硅片的厚度不同晶体硅太阳能电池薄膜硅太阳能电池单晶硅多晶硅非晶硅(a2Si)

非晶硅(a2Si)

非晶硅(a2Si)

非晶硅(a-Si)微晶硅(μc-Si)多晶硅(p2Si)薄膜多晶硅(p-Si)薄膜第9页/共77页第10页/共77页第11页/共77页单晶硅、多晶硅、硅薄膜的区别

最好辨的是多晶。有点像大理石，一片结晶一片结晶地靠在一起，有点蓝。

薄膜就像一般计算机上采用的，颜色均匀，黑色多。

单晶和薄膜有点像，颜色均匀，但多为大面积，切成四方形，可是四角有截角，有些是圆形。单晶硅多晶硅非晶硅薄膜第12页/共77页二、多元化合物薄膜太阳能电池

为了寻找单晶硅电池的替代品,人们除开发了多晶硅、非晶硅薄膜太阳能电池外，又不断研制其它材料的太阳能电池。其中主要包括砷化镓III-V族化合物、硫化镉、碲化镉及铜铟硒薄膜电池等。1、尽管硫化镉、碲化镉多晶薄膜电池的效率较非晶硅薄膜太阳能电池效率高，成本较单晶硅电池低，并且也易于大规模生产，但由于镉有剧毒，会对环境造成严重的污染，因此，并不是晶体硅太阳能电池最理想的替代。

2、砷化镓III-V化合物及铜铟硒薄膜电池由于具有较高的转换效率受到人们的普遍重视。Ga(镓)\As（砷）属于III-V族化合物半导体材料，其能隙为1．4eV，正好为高吸收率太阳光的值，因此，是很理想的电池材料。铜铟硒CuInSe2简称CIS。CIS材料的能降为1．leV，适于太阳光的光电转换,另外，CIS薄膜太阳电池不存在光致衰退问题。因此，CIS用作高转换效率薄膜太阳能电池材料也引起了人们的注目。

第13页/共77页三、有机聚合物太阳能电池

以有机聚合物代替无机材料是刚刚开始的一个太阳能电池制造的研究方向。由于有机材料柔性好，制作容易，材料来源广泛，成本低等优势，从而对大规模利用太阳能，提供廉价电能具有重要意义。但以有机材料制备太阳能电池的研究仅仅刚开始，不论是使用寿命，还是电池效率都不能和无机材料特别是硅电池相比。能否发展成为具有实用意义的产品，还有待于进一步研究探索。第14页/共77页四、纳米晶化学太阳能电池

纳米TiO2晶体化学能太阳能电池是新近发展的，优点在于它廉价的成本和简单的工艺及稳定的性能。其光电效率稳定在10％以上，制作成本仅为硅太阳电池的1/5～1/10．寿命能达到2O年以上。

此类电池的研究和开发刚刚起步，不久的将来会逐步走上市场。

第15页/共77页１、硅太阳能电池：技术要求高，生产过程高能耗，存在环境污染。２、以无机盐如砷化镓III-V化合物、硫化镉等多元化合物为材料的太阳能电池：技术要求高，效率高，价格高，硫化镉存在污染问题，砷化镓III-V化合物电池最近几年发展迅速，主要用在太空领域。３、铜铟硒薄膜太阳能电池：技术要求高，效率高，无衰减，材料存量可以满足10GW/年的产量，最近发展迅速，美国ＮＲＥＬ在２００６年研制成功亚微米铜铟镓硒薄膜太阳能电池，其用铟量和ＩＴＯ玻璃相当，成本是单晶硅电池的１／３－１／５，将是未来太阳能电池的主要发展方向之一。４、功能高分子材料制备的大阳能电池：价格有优势，效率较低，存在衰减问题。近阶段大量利用的可能性不大。５、纳米晶太阳能电池等。主要在研究阶段。五、不同太阳能电池技术特点比较第16页/共77页五、不同太阳能电池技术特点比较种类转化效率优点缺点产业化阶段商业化实验室单晶硅15-1824.7±0.5技术成熟，转换效率高，性能稳定成本高大规模生产多晶硅13-1620.3±0.5比单晶硅成本低效率相对较低，原料成本较高大规模生产多晶硅薄膜10-1216.6±0.4廉价衬底可以制备，成本低于晶体硅效率相对较低中小规模生产非晶硅薄膜5-79.5±0.3光吸收率高，原料需求少，可廉价衬底，成本低，适宜大规模生产带宽大，长波不敏感，效率难提高，光致衰退中小规模

铜铟硒类12-1519.5±0.5直接带隙，带宽小，大范围光谱响应，性能稳定

In稀有金属

实验室中试阶段

?碲化镉8-1016.5±0.5光谱响应好，性能稳定镉有毒，污染较大中小规模砷化镓-25.1±0.8带宽1.5eV，光谱响应特性核太阳光非常吻合，吸收率高，性能稳定成本高，用于太空领域染料敏化-10.4±0.3工艺简单，成本低使用液态电解质不方便，稳定性差实验室阶段第17页/共77页第18页/共77页第三章CIGS薄膜太阳能电池介绍一、第三代太阳能电池二、铜铟硒（CIS）薄膜太阳能电池介绍三、铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳能电池介绍

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学术界和产业界普遍认为太阳能电池的发展已经进入了第三代。第一代为单晶硅太阳能电池，第二代为多晶硅、非晶硅等太阳能电池，第三代太阳能电池就是铜铟镓硒CIGS(CIS中掺入Ga)等化合物薄膜太阳能电池及薄膜Si系太阳能电池。铜铟镓硒薄膜太阳能电池是多元化合物薄膜电池的重要一员，由于其优越的综合性能，已成为全球光伏领域研究热点之一。按制备材料的不同硅基太阳能电池多元化合物薄膜太阳能电池有机聚合物太阳能电池纳米晶太阳能电池主要:GaAsCdSCIGS目前,综合性能最好的薄膜太阳能电池硅基太阳能电池多元化合物薄膜太阳能电池有机聚合物太阳能电池硅基太阳能电池多元化合物薄膜太阳能电池纳米晶太阳能电池有机聚合物太阳能电池硅基太阳能电池多元化合物薄膜太阳能电池纳米晶太阳能电池有机聚合物太阳能电池硅基太阳能电池多元化合物薄膜太阳能电池纳米晶太阳能电池有机聚合物太阳能电池多元化合物薄膜太阳能电池硅基太阳能电池纳米晶太阳能电池有机聚合物太阳能电池多元化合物薄膜太阳能电池硅基太阳能电池纳米晶太阳能电池有机聚合物太阳能电池多元化合物薄膜太阳能电池硅基太阳能电池纳米晶太阳能电池有机聚合物太阳能电池多元化合物薄膜太阳能电池目前,综合性能最好的薄膜太阳能电池主要:GaAsCdSCIGS目前,综合性能最好的薄膜太阳能电池主要:GaAsCdSCIGS目前,综合性能最好的薄膜太阳能电池硅基太阳能电池纳米晶太阳能电池有机聚合物太阳能电池多元化合物薄膜太阳能电池主要:GaAsCdSCIGS目前,综合性能最好的薄膜太阳能电池一、第三代太阳能电池第20页/共77页二、铜铟硒（CIS）薄膜太阳能电池介绍简介铜铟硒太阳能薄膜电池（简称铜铟硒电池）是在玻璃或其它廉价衬底上沉积若干层金属化合物半导体薄膜，薄膜总厚度大约为2－3微米，利用太阳光发电。铜铟硒电池具有成本低、性能稳定、抗辐射能力强等特性，光电转换效率目前是各种薄膜太阳电池之首，正是由于其优异的性能被国际上称为下一时代的廉价太阳能电池，吸引了众多机构及专家进行研究开发。但因为铜铟硒电池是多元化合物半导体器件，具有复杂的多层结构和敏感的元素配比，要求其工艺和制备条件极为苛刻，目前只有美国、日本、德国完成了中试线的开发，但尚未实现规模化生产。第21页/共77页突出特点：CIS太阳电池有转换效率高、制造成本低、电池性能稳定三大突出的特点。转换效率高CIS薄膜的禁带宽度为1.04eV，通过掺入适量的Ga（镓）以替代部分In，成为CuIn1=xGaxSe2(简称CIGS)混溶晶体，薄膜的禁带宽度可在1.04～1.7eV范围内调整，这就为太阳电池最佳带隙的优化提供了新的途径。所以,CIS(CIGS)是高效薄膜太阳电池的最有前途的光伏材料。美国NREL使用三步沉积法制作的CIGS太阳能电池的最高转换效率为19.5%，是薄膜太阳电池的世界纪录。制造成本低吸收层薄膜CuInSe2是一种直接带隙材料，光吸收率高达105量级，最适于太阳电池薄膜化，电池厚度可以做到2～3Lm，降低了昂贵的材料消耗。CIS电池年产1.5MW，其成本是晶体硅太阳电池的1/2～1/3，能量偿还时间在一年之内，远远低于晶体硅太阳电池。电池性能稳定美国波音航空公司曾经制备91cm2的CIS组件，转换效率为6.5%。100MW/cm2光照7900h后发现电池效率没有任何衰减，西门子公司制备的CIS电池组件在美国国家可再生能源实验室(NREL)室外测试设备上，经受7年的考验仍然显示着原有的性能。第22页/共77页三、铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳能电池介绍

以铜铟镓硒为吸收层的高效薄膜太阳能电池，简称为铜铟镓硒电池CIGS电池。其典型结构是：Glass/Mo/CIGS/ZnS/ZnO/ZAO/MgF2。（多层膜典型结构：金属栅/减反膜/透明电极/窗口层/过渡层/光吸收层/背电极/玻璃）

CIGS薄膜电池组成可表示成Cu(In1-xGax)Se2的形式，具有黄铜矿相结构，是CuInSe2和CuGaSe2的混晶半导体。第23页/共77页CIGS的晶体结构CuInSe2黄铜矿晶格结构CuInSe2复式晶格:a=0.577,c=1.154直接带隙半导体，其光吸收系数高达105/cm量级通过掺入适量的Ga以替代部分In，形成CulnSe2和CuGaSe2的固熔晶体Ga的掺入会改变晶体的晶格常数，改变了原子之间的作用力,最终实现了材料禁带宽度的改变，在1.04一1.7eV范围内可以根据设计调整，以达到最高的转化效率第24页/共77页CIGS薄膜太阳电池与CIS系、Si系、CdTe系薄膜电池相比具有如下显著的优点:(1)CIGS是由Ga取代CIS中部分的In得到黄铜矿结构的四元化合物，因此能进行带隙剪裁。太阳能理想的吸收禁带宽度为1.45～1.5eV，而CIGS的禁带宽度可在1.02～1.68eV范围内调整，这就为薄膜太阳电池最佳带隙的优化提供了新的途径。可带隙调整是相对于Si系和CdTe系太阳电池的最大优势。(2)CIGS是直接带隙材料，已知的半导体材料中光吸收系数最大，最适合薄膜化。CIGS膜厚度1～2μm时就可以将太阳光全部吸收，大大降低了材料的成本，而多晶硅膜太阳电池其膜厚通常在20～30μm。(3)CIGS薄膜不会产生光致衰变现象即没有S－W效应(StaeblerWronski效应)。日本的NASDA进行了模拟宇宙环境的电子和中子照射实验，证明了CIGS薄膜太阳电池的抗辐射能力远高于InP系、GaAs系和Si系太阳电池。因此CIGS薄膜太阳电池可用于地面和太空中，比其他薄膜电池应用广泛。(4)CIGS薄膜可用钠钙玻璃作衬底，不仅成本低、膨胀系数相近、还因微量的Na掺杂而提高电池的转换效率和成品率。CIGS薄膜在玻璃衬底上形成缺陷很少的、晶粒巨大的高品质结晶，而这种晶粒尺寸是一般的多晶薄膜根本无法达到的。第25页/共77页CIGS薄膜太阳能电池的优点材料吸收率高,吸收系数高达105量级,直接带隙,适合薄膜化,电池厚度可做到2~3微米,降低昂贵的材料成本光学带隙可调.调制Ga/In比,可使带隙在1.0~1.7eV间变化,可使吸收层带隙与太阳光谱获得最佳匹配抗辐射能力强.通过电子与质子辐照、温度交变、振动、加速度冲击等试验,光电转换效率几乎不变.在空间电源方面有很强的竞争力稳定性好,不存在很多电池都有的光致衰退效应电池效率高.小面积可达19.9%,大面积组件可达14.2%弱光特性好.对光照不理想的地区犹显其优异性能.第26页/共77页CIGS电池的发展历史及研究现状70年代Bell实验室Shaly等人系统研究了三元黄铜矿半导体材料CIS的生长机理、电学性质及在光电探测方面的应用1974年，Wagner利用单晶ClS研制出高效太阳能电池,制备困难制约了单晶ClS电池发展1976年，Kazmerski等制备出了世界上第一个ClS多晶薄膜太阳能电池80年代初，Boeing公司研发出转换效率高达9.4%的高效CIS薄膜电池80年代期间，ARCO公司开发出两步(金属预置层后硒化)工艺，方法是先溅射沉积Cu、In层，然后再在H２Se中退火反应生成CIS薄膜，转换效率也超过10%1994年，瑞典皇家工学院报道了面积为0.4cm２效率高达17.6%的ClS太阳能电池90年代后期，美国可再生能源实验室(NREL)一直保持着CIS电池的最高效率记录，并1999年，将Ga代替部分In的CIGS太阳能电池的效率达到了18.8%，2008年更提高到19.9%ＣＩＧＳ薄膜太阳能电池发展的历程第27页/共77页CIGS的光学性质及带隙CIS材料是直接带隙材料，Cu(In,Ga,Al)Se2,其带隙在1.02eV-2.7eV范围变化，覆盖了可见太阳光谱In/Ga比的调整可使CIGS材料的带隙范围覆盖1.0一l.7eV，CIGS其带隙值随Ga含量x变化满足下列公式其中，b值的大小为0.15一0.24eVCIGS的性能不是Ga越多性能越好的，因为短路电流是随着Ga的增加对长波的吸收减小而减小的。当x=Ga/(Ga+In)<0.3时，随着的增加，Eg增加，Voc也增加;x=0.3时带隙为1.2eV;当x>0.3时，随着x的增加，Eg减小，Voc也减小。

G.Hanna等也认为x=0.28时材料缺陷最少，电池性能最好。第28页/共77页CIGS薄膜太阳能电池的结构金属栅电极减反射膜(MgF2)窗口层ZnO过渡层CdS光吸收层CIGS金属背电极Mo玻璃衬底低阻AZO高阻ZnO金属栅电极减反射膜(MgF2)金属栅电极减反射膜(MgF2)金属栅电极窗口层ZnO减反射膜(MgF2)金属栅电极窗口层ZnO减反射膜(MgF2)金属栅电极过渡层CdS窗口层ZnO减反射膜(MgF2)金属栅电极过渡层CdS窗口层ZnO减反射膜(MgF2)金属栅电极光吸收层CIGS过渡层CdS窗口层ZnO减反射膜(MgF2)金属栅电极光吸收层CIGS光吸收层CIGS过渡层CdS光吸收层CIGS过渡层CdS光吸收层CIGS窗口层ZnO过渡层CdS光吸收层CIGS金属栅电极减反射膜(MgF2)金属栅电极减反射膜(MgF2)金属栅电极窗口层ZnO减反射膜(MgF2)金属栅电极金属栅电极减反射膜(MgF2)金属栅电极减反射膜(MgF2)金属栅电极窗口层ZnO减反射膜(MgF2)金属栅电极金属栅电极减反射膜(MgF2)金属栅电极减反射膜(MgF2)金属栅电极窗口层ZnO减反射膜(MgF2)金属栅电极窗口层ZnO减反射膜(MgF2)金属栅电极过渡层CdS窗口层ZnO减反射膜(MgF2)金属栅电极过渡层CdS窗口层ZnO减反射膜(MgF2)金属栅电极光吸收层CIGS过渡层CdS窗口层ZnO减反射膜(MgF2)金属栅电极光吸收层CIGS过渡层CdS窗口层ZnO减反射膜(MgF2)金属栅电极金属背电极Mo光吸收层CIGS过渡层CdS窗口层ZnO减反射膜(MgF2)金属栅电极窗口层ZnO减反射膜(MgF2)金属栅电极过渡层CdS窗口层ZnO减反射膜(MgF2)金属栅电极过渡层CdS窗口层ZnO减反射膜(MgF2)金属栅电极光吸收层CIGS过渡层CdS窗口层ZnO减反射膜(MgF2)金属栅电极金属背电极Mo光吸收层CIGS过渡层CdS窗口层ZnO减反射膜(MgF2)金属栅电极金属背电极Mo光吸收层CIGS过渡层CdS窗口层ZnO减反射膜(MgF2)金属栅电极玻璃衬底金属背电极Mo光吸收层CIGS过渡层CdS窗口层ZnO减反射膜(MgF2)金属栅电极第29页/共77页CIGS薄膜太阳能电池的结构第30页/共77页结构原理减反射膜：增加入射率AZO：低阻，高透，欧姆接触i-ZnO：高阻，与CdS构成n区CdS：降低带隙的不连续性，缓冲晶格不匹配问题CIGS：吸收区，弱p型，其空间电荷区为主要工作区Mo:CIS的晶格失配较小且热膨胀系数与CIS比较接近第31页/共77页铜铟镓硒（CIGS）太阳电池制备主要设备及主要测试设备：磁控溅射设备：制备Mo电极、CuInGa合金预制层、本征i-ZnO和搀杂AL-ZnO(ITO)透明导电层、上电极ＡＬ硒化装置：对CuInGa合金预制层进行硒化，形成Ｎ型的吸收层CuInxGa1-xSe2水浴反应槽：制备过渡层CdS或ZnS测试设备主要有：台阶仪，SEM，XRD,RAMAN、分度光透射仪、I-V分析系统等第32页/共77页第33页/共77页铜铟镓硒（CIGS）太阳电池制造工艺路线

清洁—基膜—单元或多元磁控溅射—沉积—硒化—防护膜—随机检测—印刷—切割—检测—组装—检测—包装。第34页/共77页CIGS薄膜太阳能电池的制备CIGS薄膜太阳能电池的底电极Mo和上电极n-ZnO一般采用磁控溅射的方法,工艺路线比较成熟最关键的吸收层的制备有许多不同的方法，这些沉积制备方法包括:蒸发法、溅射后硒法、电化学沉积法、喷涂热解法和丝网印刷法补充:磁控溅射衬底温度保持在约350℃左右，真空蒸发In，Ga，Se三种元素，首先制备形成(In，Ga)Se预置层。将衬底温度提高到550一580℃，共蒸发Cu，Se，形成表面富Cu的ＣＩＧＳ薄膜。保持第二步的衬底温度不变，在富Cu的薄膜表面再根据需要补充蒸发适量的In、Ga、Se，最终得到ＣｕＩｎ１－ｘＧａｘＳｅ２的薄膜。三步共蒸发法第35页/共77页

现在CIGS组件处于产业化初级阶段，主要是美国、德国和日本等发达国家公司。其工艺各具特色，主要采用的都是真空溅射技术，区别主要是制备CIGS吸收层的部分工艺差别。下表给出了主要公司生产工艺比较。可以看出，最主流形式是溅射金属预制层后硒化工艺。该工艺对溅射设备防腐要求低，维护简单，生产过程更容易控制。也有采用四元化合物靶直接溅射CIGS的研究，由于设备防腐要求高，吸收层存在缺陷，溅射后仍需要热退火处理，这种方法现阶段没有表现出产业化优势。第36页/共77页CIGS国内发展现状经过近20年的努力,我国在光伏发电技术的研究方面，开发储备了一定的技术基础,先后在实验室制备出了晶硅高效电池，多晶硅电池，非晶硅电池，以及CdTe和CIGS等等。国内最早开展CIGS研究的是南开大学，先后承担了国家“十五”“863”等重点课题。在“铜铟硒太阳能薄膜电池实验平台与中试线”和天津市的支持下，南开大学光电子薄膜器件与技术研究所的研究取得了关键性突破，其采用共蒸发法制备的CIS薄膜电池效率在2003年达到了12.1%。2008年12月，位于天津滨海新区的“国家863铜铟硒薄膜太阳电池中试基地”研制出29×36cm2的CIGS太阳电池组件，转换效率达到7%。最近几年，国内也有一些单位，如清华大学、北京大学、华东师范大学等，也在开展CIS、CIGS薄膜太阳能电池制备工艺方面的研究工作,但是整体水平与国外的差距是非常大的。第37页/共77页3、CIGS薄膜太阳能电池应用展望CIGS薄膜太阳能电池的底电极Mo和上电极n-ZnO一般采用磁控溅射的方法，工艺路线比较成熟。最关键的吸收层的制备必须克服许多技术难关，目前主要方法包括：共蒸发法、溅射后硒化法、电化学沉积法、喷涂热解法和丝网印刷法等。现在研究最广泛、制备出电池效率比较高的是共蒸发和溅射后硒化法，被产业界广泛采用。本征缺陷、杂质、错配等均可影响CIGS材料的性能。制备性能优良的CIGS太阳能电池，要尽量提高电池器件短路电流、开路电压、包括填充因子等。由于CIGS吸收层优异的光电特性，其短路电流一般可达30～40mA/cm2，决定短路电流的另一个主要因素就是电池器件的串联电阻，主要由上下电极的体电阻，各层接触电阻构成。制备器件工艺中，主要需要优化Mo电极、低阻ZnO的制备工艺，包括各层之间的匹配。作为异质结薄膜太阳能电池，控制其结特性将是制备高效电池核心。制备性能优良CIGS薄膜太阳能电池的关键是提高器件的开路电压。主要是尽可能减少器件的短路现象(漏电)。关键是要提高器件的并联电阻。影响并联电阻的主要因素有：电池内部缺陷、晶粒小、导致晶界过多、晶粒排列不紧密、层间晶格不匹配、复合中心多、电池周界的漏电流等。在制备器件中，主要是控制CIGS吸收层化学成分比，制备晶粒大、排列紧密、表面平整的吸收层;优化过渡层CdS、缓冲层高阻ZnO的制备工艺;避免杂质、缺陷引起的复合等。第38页/共77页最近几年，原子层沉积技术(ALD)快速发展，它是一种类似CVD的化学沉积制备薄膜的方法。主要优点是制备的薄膜更加致密，缺陷更少，对衬底表面没有任何要求。如果用这种方法制备CIGS薄膜太阳能电池的缓冲层ZnS，不仅可以实现电池的无镉化，避免废水处理等不利因素，还可以实现电池制备工艺的流水化。整个工艺过程可以实现全真空化，提高电池转化效率，同时提高电池的生产效率。按照这一技术路线，电池组件的效率有希望达到15%到18%的水平。IBM公司的研究部门正在开发常温下制造CIGS太阳能电池的工艺，光电转换效率的目标也在15%以上。随着技术的发展和研究的深入，CIGS电池的性能将会快速提高，即将成为未来薄膜太阳能组件的主流产品。第39页/共77页市场调研公司Solarbuzz对未来五年，直至2018年的CIGS产能分析。第40页/共77页问题以及前景CIS光伏材料优异的性能吸引世界众多专家研究了20年,直到2000年才初步产业化,其主要原因在于工艺的重复性差,高效电池成品率低。CIS(CIGS)薄膜是多元化合物半导体,原子配比以及晶格匹配性往往依赖于制作过程中对主要半导体工艺参数的精密控制。目前,CIS薄膜的基本特性及晶化状况还没有完全弄清楚,无法预测CIS材料性能和器件性能的关系。CIS膜与Mo衬底间较差的附着性也是成品率低的重要因素。同时在如何降低成本方面还有很大空间。以上这些都是世界各国研究CIS光伏材料的发展方向。第41页/共77页国家产业政策的支撑。国家科技部在“十二五”发电科技专项规划明确指出“在国际上已经产业化和商业化应用的CIGS，在我国还是空白”。在“十二五”期间对CIGS必须要有两项重大突破，第一是CIGS的产业化的突破，第二是商业化应用的突破。从国家层面已认定CIGS为新一代太阳能光伏技术。目前掌握CIGS核心技术和量产的只有德国、日本和美国等为数不多的国家和地区。第42页/共77页第四章CIGS薄膜太阳能电池产业现状第43页/共77页汉能CIGS薄膜太阳能电池转换率提升至19.6%北极星太阳能光伏网讯:汉能太阳能公布，其就MiaSolé技术已成功开发新的操作系统，并取得突破成绩，包括其使用MiaSolé技术之商业化生产GG-04玻璃太阳能组件已取得Intertek及UL之UL1703认证，确认其转换效率高达15.5%，温度系数亦降低至-0.40%/C以下;以及使用MiaSole技术之Flex-01柔性太阳能组件已取得UL发出之IEC61646及IEC61730认证。此外，继Solibro的CIGS薄膜太阳能技术达至18.7%光伏组件效率后，其0.5平方厘米面积的CIGS薄膜太阳能实验室电池也已提升至19.6%转换效率，并获独立研究机构FraunhoferInstitute所确认。第44页/共77页薄膜电池效率首超多晶硅太阳能电池德国太阳能与氢能研究中心(以下简称ZSW)开发出了一款新型薄膜太阳能光伏电池。ZSW研究员将CIGS薄膜太阳能电池的效率提高到了20.8%。这一数字创下薄膜太阳能电池光电转换效率新纪录。薄膜电池效率第一次超过了主导市场的多晶硅太阳能电池。

CIGS薄膜技术的技术和经济开发潜力不可限量巴登符腾堡州的这项新研究很有可能进一步降低未来开发太阳能的成本。这块大小为0.5平方厘米(实验用电池的通用大小)的创纪录CIGS薄膜太阳能电池从实验室诞生。电池是利用实验室设备通过共蒸发法而制成，共蒸发法原则上可被转化为工业生产工艺流程。ZSW光伏部门负责人同时兼任董事会成员的教授，MichaelPowalla博士兴奋地表示，“我们的新电池表明了CIGS薄膜技术在技术上和经济上的潜力是不可限量的。”CIGS处于领先地位斯图加特科学家研制出的这一款太阳能电池打破了他们之前以玻璃为基板的CIGS太阳能电池20.3%效率的纪录。而更重要的是，这一成果在性能上还优于效能为20.4%的多晶硅太阳能电池。多晶硅电池独领风骚，主导市场已有将近30年的历史。如今已被CIGS超越，老大地位将被取而代之。这些结果已被德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所(ISE)证实。在接下来几年里，商用GIGS太阳能电池组件效率达到16%到18%将成为可能。ZSW现在正致力于优化工艺程序，将其应用到电池组件应用上。Powalla表示：“要在实际产品中表现出出更高的效率，CIGS薄膜太阳能电池还有一段路要走。”“但是在接下来的几年，效率达到16%-18%的商用太阳能电池组件将成为可能。”现有的市场标准CIG太阳能电池组件效率在14%到15%之间--组件的效率总是会比单一的太阳能电池表现的效率要低。这一世界纪录再次强调了创新能力的重要性，“巴登符腾堡制造”将与中国对手一争高下。第45页/共77页德国研发高效CIGS薄膜电池效率达到20.8%

据报道，ZSW开发出了一款新型薄膜太阳能光伏电池，其效率达到20.8%，超过现有多晶硅太阳能电池效率技术，创下世界新纪录。毫无疑问，在高效太阳能电池研发竞赛中，太阳能与氢研究中心（以下简称ZSW）创下的这项新的世界纪录，为其添注了浓重的一笔。ZSW研究员将CIGS薄膜太阳能电池的效率提高到了20.8%。这一数字创下薄膜太阳能电池光电转换效率新纪录。薄膜电池效率第一次超过了主导市场的多晶硅太阳能电池。第46页/共77页三星再创CIGS薄膜电池效率面积纪录

北极星太阳能光伏网讯:三星SDI最新的铜铟镓和硒(CIGS)薄膜太阳能电池日前创造了世界上最高的转换效率。该公司自从进入薄膜太阳能电池业务后仅短短两年就实现了这一壮举。光伏企业的发展路线和战略有望改变。据11月28日行业相关报告报道，三星SDI最新的大面积(1.44㎡)的CIGS薄膜太阳能电池经过德国莱茵TÜV-光伏检测和认证机构正式认证，转换效率达到为15.7%。这个数字打破了由日本SolarFrontier在面积和效率方面保持所有先前的世界纪录。此前在今年6月，日本薄膜太阳能SolarFrontier公司在日本宫崎县的生产在线，成功生产光能转换效率达14.7%、发电功率达179.8W的CIGS太阳能电池Champion组件，使得CIS薄膜太阳能电池转换效率达多晶硅电池水平，SolarFrontier公司开发的CIGS薄膜太阳能电池在1.23㎡的组件面积上达到了14.7%的光电转换效率水平。CIGS薄膜太阳能电池是薄膜型太阳能电池中的一种。随着受光面积的增加，效率会降低。三星SDI将受光面积增加了17%，而且同时效率提高了1%。这一成就可以让铜铟镓硒薄膜太阳能电池与现在的占成本绝对优势的晶体硅太阳能电池相竞争，经济效益明显。特别是，随着公司成功地开发出原型设备，为能够大批量生产奠定了基础，根据市场情况可以在任何时候开始规模化生产。三星最初的计划是明年建200㎿生产线，2015年容量增加到1200㎿，并在2016年开始全面投产。但业内人士认为，目前该技术的成功有可能能更早地进入市场。第47页/共77页

与中国企业主导的晶体太阳能电池市场不同，薄膜太阳能电池市场由于较高的技术壁垒竞争不是很激烈。在全球市场上，薄膜电池占整个太阳能光伏产业的市场份额正在逐年递增。薄膜太阳能电池生产能耗低，能源回收期短，无环境污染，质量轻，制造成本低，生产自动化，透光性、弱光发电效应好，节省空间，技术上具备更大提升空间。“由于CIGS具有在高温环境下的发电优势，在中东地区等阳光条件下的需求将逐渐增加，”一位行业官员称，“三星SDI将会决定何时开始生产，以建筑为中心开拓稳定的市场，同时降低了生产成本。”“这样的成绩是在开展政府研发项目的过程中实现的。CIGS组件的加工成型工艺需要高温固化，但过高的温度会影响从电池到组件的转化效率。我们采用最新的工艺技术，在较低的温度下既不影响生产效率，也不影响光电转换效率，实现了效率面积的双重突破。”三星SDI负责人解释说。第48页/共77页

三星集团旗下三星SDI公司早在2012年已全面停工晶体硅光伏电池产线，并投资2.2兆韩元进一步开发薄膜太阳能电池。这使得三星成为继第一太阳能、夏普、昭和壳牌、汉能控股集团后，又一选择投资、或扩资进入薄膜太阳能产业的国际国内巨头。三星SDI认为晶体硅太阳能电池事业已经成为夕阳产业，薄膜事业则更有投资价值，所以决定在2012年改变太阳能光伏事业经营方向，将资源集中投资在薄膜太阳能电池方案。有业者表示，晶体硅市场已经被中国业者占领，在过度供应的情况下，薄膜太阳能电池反而成本较低，也更容易找到新客户。虽然与晶体硅太阳能电池相比，薄膜产品的转换效率并不算高，技术较新，研发的时间相对也较短，但是因为薄膜太阳能电池对于原料多晶硅的需求较低，可大幅节省制造成本，再加之薄膜太阳能电池的制程技术与电浆面板平面显示器相似，三星SDI的此次转战，对薄膜太阳能电池和电浆面板平面显示器产品的发展都将更为有利，而在短短两年内三星SDI实现面积效率的双重突破，必然加大其投资薄膜光伏的信心和决心。第49页/共77页瑞典Midsummer研发出无镉CIGS电池高效生产工艺瑞典CIGS设备供应初创企业Midsummer近日宣称，公司研发出CIGS太阳能电池生产的高速工艺——在太阳能电池结构中使用溅射技术。日前，采用溅射技术，Midsummer将总面积225平方厘米太阳能电池的有效面积效率提升至15%。Midsummer表示，针对CIGS太阳能电池的所有工艺流程使用溅射技术，不仅整个生产周期大幅缩短，还可不使用镉材料——有益于提升薄膜CIGS电池的转换效率。整个工艺流程完全干燥，并且全程真空，不过对洁净室的要求并不严格。Midsummer首席执行官SvenLindstrom表示：“绝大多数光伏专家认为薄膜柔性太阳能电池组件是太阳能能源的未来——对此，我深表赞同。”“我们独特的工艺不仅缩短太阳能电池的生产周期，还可提升电池的效率，有助于增加电池的商业吸引力。”为了证实该技术的潜力，Midsummer日前推出总面积225平方米的无镉CIGS电池，有效面积效率为15.0%。通过采用Midsummer这一具有革命意义的太阳能电池生产工艺，光伏电池可在不锈钢上制作而成——适用于灵活性组件，且缓冲层中并无任何镉材料。镉及其化合物具有毒性，经常接触该金属容易导致癌症及其它疾病。基于此，整个生产流程避免是使用镉元素不仅有益于生产工人的健康，还可令薄膜CIGS太阳能电池的启动更为容易。鉴于溅射技术能够提高生产流程的速度与效率，Midsummer已启动柔性薄膜CIGS太阳能电池的生产线。Midsummer薄膜CIGS太阳能电池外表类似于晶体硅光伏电池，不过是在不锈钢基体上制作而成——不仅适用于常规太阳能电池板，亦可运用于具有灵活性且重量轻便的电池板——这类电池板适用于防水层屋顶、垃圾填埋场或其它无法使用传统玻璃组件的结构。第50页/共77页汉能主要CIGS计划揭示5.25GW交钥匙产能上周，在完成对Solibro、Miasolé和GlobalSolar等各家前CIGS企业的收购后，汉能太阳能集团首次公布其近期针对CIGS薄膜生产所进行的投资策略。在阐述其对薄膜产品所进行的持续增产背后的原因时，汉能表示：“……集团相信，对于自身来说，为客户开发并提供新式CIGS交钥匙生产线是极为重要的，同时也对建立集团在CIGS交钥匙生产线市场内的发展纪录和市场声誉，以保持集团在全球交钥匙生产线领域内的领先地位来说，极为重要。”汉能旗下最新的CIGS计划涉及了CIGS产品的新增产能，新增CIGS产能达到了令人惊讶的5.25GW。相关计划并非仅止步于此。计划还涵盖了非晶硅交钥匙产能的进一步扩张计划(为a-Si/uc-Si和a-Si/a-SiGe混合计划)，从而可使得非晶硅的累计(额定)产能达到4.75GW。第51页/共77页绿电新能源超柔可卷CIGS光伏组件实现量产近日，绿电新能源(宁波)有限公司宣布已率先研制成功超柔可卷的CIGS(铜铟镓硒)太阳能光伏组件并投入大规模量产。绿电新能源(宁波)有限公司负责人史海波表示，此次率先在国内推出的有着全球领先的12.5%光电转化效率、应用了大量高科技封装材料、组件量产方案成熟的CIGS(铜铟镓硒)超柔性太阳能组件。据介绍，该组件应用了多层高分子功能膜封装结构，提供了高阻隔、高绝缘、高耐候、高透光、高寿命等兼备的超高性能，绿电的研发团队在不到3mm的厚度中成功的应用了高氟膜技术，超强隔水膜(SuperBarrierfilm)技术、高分子聚合阻隔和绝缘技术、超薄金属膜的零水汽隔绝技术、多层复合薄膜相互高质量交联等多种高新技术，在采用这种特殊封装工艺后，该组件体现出了超柔、高寿命、高功率、大电流等特性，能方便在轻载荷屋顶、船舶、户外、军事等复杂环境中安装和携带。该公司还将于2O14的第二季度推出14.3%转化率的柔性CIGS(铜铟镓硒)太阳能光伏组件，这将达到国际和国内柔性太阳能光伏组件的最高水平。第52页/共77页本田2014年将退出太阳能电池市场日本汽车大厂本田(Honda)昨(2013年10月30日)日发布新闻稿宣布，决议对旗下从事太阳能电池事业的子公司HondaSoltec进行清算作业，结束太阳能电池制造、销售业务。HondaSoltec设立于2006年12月、主要生产CIGS薄膜太阳能电池、产能约30MW，所生产的产品主要贩售给一般家庭使用;截至2013年3月底为止，其累计销售量为33万片。HondaSoltec在设立初期，因拥有相当高的产品竞争力，2010年度的销量达到12.5万片。但因硅价格下滑造成结晶硅太阳能电池价格直落、加上中国大陆厂商相继抢进市场，也让HondaSoltec的价格竞争力走弱。2012年度的销量已降至8.9万片，且从设立以来就持续陷入亏损，也迫使本田决议退出太阳能电池市场。本田表示，HondaSoltec将在2014年2月中旬停止接单、同年春天结束所有业务。第53页/共77页汉能青海CIGS生产基地一期工程预计年底完工据海东时报报道，青海汉能光伏有限公司太阳能薄膜电池生产线项目目前已累计完成投资10.28亿元（含设备购置），正在进行基础施工，完成排水系统辅助工程以及钢结构安装工作量的30%。预计12月份一期工程全部完工，并进行设备安装调试。青海汉能太阳能薄膜电池生产基地2012年8月29日开工，项目总投资26.8亿元，预计建成后年产300MW铜铟镓硒（CIGS）薄膜电池。汉能此前收购了德国Q-Cells子公司Solibro和美国MiaSole，两家公司均在CIGS薄膜电池方面拥有丰富的经验和领先的技术。第54页/共77页新能光电薄膜太阳能电池为TüV认证最大尺寸日前，新能光电对外宣布，其所生产的CIGS薄膜太阳能电池日前已通过德国TüV的测试认证，并取得TüVSüD认证，而其通过认证的尺寸还是CIGS中最大的尺寸的薄膜太阳能电池，其面积达1.1X1.4米，也就是1.54平方米。虽然目前市场中的主流仍以结晶矽的太阳能电池为主，约占市场的75至80%，但薄膜的比例相对虽较低，但仍有一定的市场。现行的薄膜式太阳能电池可以分成三种，分别是非晶矽（Amorphous）、CdTe与CIGS（铜、铟、镓、硒），而新能光电生产的便是其中的CIGS。新能光电表示，在薄膜式太阳能电池的三种类型中，非晶矽薄膜式太阳能电池由于制造设备昂贵、转换效率不高，已不具备市场优势；CdTe薄膜式太阳能电池成本虽低，但因内含剧毒的镉（Cd）为原料，因此为许多国家所禁止生产。而新能光电之所以选择CIGS乃是因为其有最宽广的光谱吸数范围，虽然转换率低于结晶矽太阳能电池，以长时间来统计，CIGS的总发电率还是高于结晶矽太阳能电池。除此之外，CIGS有着高技术门槛，量产投入不易，但工艺短，不似结晶矽太阳能电池需要庞大的产业链，从原料到模组等产生过程中都要仰赖各个公司共同投入大量的设备与人力来完成，生过程中的电力耗用与污染产生等问题也一直引人疑义。再加上新能光电采用的是快速升温退火工艺（RTP工艺），成本低技术门槛高，而且新能光电生产的尺寸也比使用同样技术的德国Avancis为大（1.1X1.4米对1.594X0.684米）。对于转换率上面薄膜式太阳能电池目前约在11至12%左右，但是新能光电也乐观的表示目前在实验室中已可达20%的转换率了，而新能光电科技策略长陈永昌也表示，CIGS薄膜式太阳能电池相较于结晶矽太阳能电池还有另一个优点，那就是在高温的环境下，CIGS仍能保有高电流，不似结晶矽太阳能电池，在高热而有电流衰减的问题，而目前几个逐步要采用太阳能电池的新兴国家中，如东南亚、印度、巴西等，气候都是较为炎热，不若先前大量采用的温带先进国家，如美、日、德等地，依此特性来看，薄膜式太阳能电池仍有其市场优势存在。第55页/共77页美国PacWest拟将CIGS光伏生产线移至巴西总部驻美国内华达州拉斯维加斯(LasVegas)PacWestEquitiesInc.近日宣布将在巴西Paraná州建立垂直一体化光伏生产线。PacWest表示，公司计划生产薄膜与硅质两个类型的光伏产品，并强调通过使用收购的技术，公司有能力在玻璃上制作出透明的铜铟镓硒(CIGS)薄膜光伏组件。2013年3月，PacWest于今年3月从加拿大DayStarTechnologies公司处收购CIGS光伏生产线及具有51项专利的图书馆。该企业有望成为巴西首批光伏制造商之一。第56页/共77页汉能：CIGS薄膜技术较多晶硅转化率高且成本更低北极星太阳能光伏网讯:汉能太阳能中期业绩披露，集团未来发展将以薄膜技术为主。薄膜技术转换效率与多晶硅相若，而成本架构更具竞争力。集团主席兼首席执行官戴明芳(FrankMingfangDai)介绍指，此次收购的Solibro一直致力CIGS薄膜技术研发及量产，其1平方米的标准面积组件(冠军组件)的转换率达到15.6%，大规模量产的平均转换效率达到14.1%(有效面积率)。且相较多晶硅，生产薄膜产品更有成本优势，通过本土化和大规模生产，内地CIGS整套生产线的资本支出将大大降低。2010年CIGS技术运用于太阳能领域的比仅为3%，根据预测，至2020年此比例将提升至30%，被市场公认为最有潜力技术。戴明芳预期汉能将与其收购的薄膜CIGS技术产生巨大协同效应，明年此生产线技术已可作为产品出售。第57页/共77页汉能海外光伏技术并购路线2012年9月25日，汉能控股集团收购德国Q-CELLS子公司、铜铟镓硒(CIGS)薄膜电池制造商Solibro。该企业的铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池具有全球最高的模组转换效率，目前实验室最高转化率已达18.1%。2013年1月9日，汉能控股集团在北京总部宣布完成对美国企业MiaSolé的并购，迈出了海外技术整合的第二步。本次并购使汉能获得全球转化率最高的铜铟镓硒(CIGS)技术，量产转化率达到15.5%，成为规模、技术领先全球的薄膜太阳能企业。2013年7月25日，汉能再次成功并购美国GlobalSolarEnergy公司。GSE是一家全球领先的薄膜太阳能生产商，总部位于美国亚利桑那州图森，它所生产的柔性太阳能电池组件可广泛应用于光伏建筑一体化(BIPV)、太阳能屋顶系统、电动汽车等领域。此次对GSE的并购，使汉能成为全球首家实现柔性薄膜太阳能组件大规模量产的公司，同时也标志着汉能通过全球技术整合，占据了薄膜光伏技术的最前沿。目前，汉能掌握非晶硅-锗、非晶硅-纳米硅、铜铟镓硒等7条全球领先的薄膜技术路线，薄膜太阳能组件量产转化率已达15.5%，研发转化率最高已达18.1%。第58页/共77页美国推出CIGS薄膜电池技术路线图由SEMATECH和CNSE发起，作为美国能源部(DOE)SunShot计划的一部分，日前创建出CIGS薄膜技术发展路线图。除了光伏制造商自己的技术路线图，ITRPV是唯一一个主流存在的国际技术路线图，但是针对晶体硅技术。

据说设计美国CIGS光伏路线图是为了加速美国CIGS的下一代进展，旨在从苦苦挣扎的领域获得技术，成为全球主流产品供应。

日前，日本SolarFrontier是生产CIS薄膜组件当之无愧的领导者，最接近CIGS生产技术和材料。整个薄膜领导者是美国的CdTe组件生产商FirstSolar。美国CIGS光伏路线图共同主席LarryKazmerski表示：“光伏，尤其是薄膜光伏，再一次到达转折点。我们希望光伏在世界能源投资组合中占有大比例，我们与这一路线图的努力旨在帮助使CIGS薄膜成为太阳能成功的重要部分。”PVMC首席运营兼技术官，CNSE清洁能源项目副总裁普拉蒂普·哈尔达(PradeepHaldar)博士补充道：“在建设州长安德鲁·库默(AndrewCuomo)的创新战略、将纽约建立成为太阳能技术和企业的中心时，我们吸引超过七十五家合作公司以及一百名业内专家，开发首个美国CIGS光伏路线图的十年规划。这一蓝图标识了CIGS光伏制造、申请可持续性创新以及技术发展的严峻挑战，将为我们的会员和利益相关者服务，并在全球市场中造就一个具有竞争力的美国太阳能产业。”PVMC指出，其致力于在未来十年将整个太阳能系统的安装成本降低75%。七月十一日，在IntersolarNorthAmerica2013期间举办的第三届美国CIGS光伏路线图公共论坛上，预计路线图工作组领导将呈现路线图关键方面的总结，并宣布修改后的2014年路线图计划。“2013美国CIGS光伏路线图报告”聚焦六个领域，包括卷对卷、刚性玻璃、计量、组件和封装、基板和材料以及可靠性、认证或测试。技术路线图的特点是，每个部分概述了各项技术的现状以及严峻挑战，讨论了行业标准对于CIGS的作用以及对于竞争前期领域创新的潜力区。

第59页/共77页国内CIGS产业隐现“混战”局面传统晶硅光伏产业曾经的火爆与混乱依然历历在目，产能过剩、低端重复、价格血战的场景正在发生。新兴的中国CIGS薄膜太阳能电池产业是否还要重复“昨天的故事”。一切都有待于决策者从产业战略的高度，进行设计和规划。但是，目前我国CIGS薄膜太阳能电池产业呈现出的却是一幅“万马奔腾”、隐现混战的局面。山东、山西、广东、广西据不完全统计，全国共有11各省份近20家企业参与到这场CIGS产业的盛宴中来，合计计划2015年中国CIGS薄膜太阳能电池总产能接近2000兆瓦，这几乎是目前全世界所有CIGS薄膜产能的2倍。这究竟是痴人说梦，还是又一次光伏“噩梦”的喻示？从技术角度来看，众多国内CIGS薄膜项目中，居然没有一家拥有自己的核心技术。不是采购国外的设备进行生产，就是引入国外企业在中国设立生产线。南开大学光电所教授孙云表示，如果任由目前的形势发展，中国CIGS产业有再一次沦为国外设备制造商“奶牛”的危险。中国刚刚兴起的CIGS薄膜太阳能电池应用市场，也可能沦为国外二流技术、垃圾产品的“消纳场”。如果此时政府相关部门不能及时出台相应产业政策和战略规划，那么新兴的CIGS产业有可能重蹈晶硅光伏产业的覆辙。清华大学机械工程系功能薄膜实验室主任庄大明认为，政府应在制定行业准入标准和产业规划的同时，通过引导有能力的大型企业对产业进行有效整合与突破，形成具有高技术起点和核心技术引进效果的行业引领性企业。第60页/共77页国内部分CIGS项目情况1.广州太阳能电池项目—2009年，广州市与耀飞国际有限公司和广东信宇投资有限公司签约，拟投资5亿美元建设4条25兆瓦的CIGS生产线。2.山东孚日集团项目—孚日光伏拟向德国JohannaSolar公司采购生产线两条，每条设计产能为30兆瓦，两条共60兆瓦，设备总价约为11175万欧元。3.江苏苏州高赛项目—苏州高赛太阳能技术有限公司拟于2010年正式投产一条25兆瓦生产线，预计年销售额达3000万美元。4.辽宁本溪项目—威奈公司与本溪市委市政府达成一致，投资额4.8亿元人民币建设CIGS太阳能模块生产企业；同时威奈公司投资额3亿元人民币独资建设年产能250兆瓦CIGS薄膜生产企业。5.福建创辉光电项目—创辉光电科技公司计划投资6000万美元，用地300亩，达产后可实现年产值12亿元。6.广西尚科光伏项目—项目计划总投资11.5亿元，建成300兆瓦多晶硅及70兆瓦CIGS薄膜电池的生产能力，年销售额达到60亿元以上，利税5亿元。其中一期工程总投资2亿元，年产值16亿元。7.山西宏燊光伏项目—项目总投资8.08亿元，2009〜2011年实现生产能力180兆瓦；2011〜2013年设计总产能达到300兆瓦，规划2015再上300兆瓦产能。8.河南燕垣光伏能源项目—项目于2009年5月开工建设，计划三年内投资7.8亿元，完成项目一期工程，建成60兆瓦生产能力。9.四川攀枝花太阳能项目—中国汇通担保有限公司、台湾威奈科技股份有限公司计划联合投资1.5亿美元。一期投资7500万美元建设年产50兆瓦CIGS薄膜太阳能生产线，二期投入7500万美元再建一条50兆瓦CIGS薄膜太阳能电池生产线，并建成10兆瓦光伏发电站。10.天津项目—项目规模为200兆瓦，注册资金2000万美元，预计2010年6月份投产。11.北京汉能控股项目—2013年1月初，汉能控股集团有限公司在即2012年6月收购德国Q-Cells子公司Solibro之后，收购美国MiaSolé公司，成为CIGS薄膜太阳能电池又一家生产企业。2015年预计其含CIGS薄膜在内的，薄膜太阳能电池产能达到3GW左右。12.台湾台积电—产能规模30兆瓦，转换率为13％，2011年4月才宣布出货，技术来源为引进消化美国技术加自主知识产权。第61页/共77页战略性引进，央企当执牛耳“云南石林1兆瓦CIGS商业化电站的建成发电，带给我们未来发展的希望，也使我们感到了问题的急迫。”北京桑林蓝天自控技术有限公司总经理王晓义表示，建设1兆瓦的CIGS电站可以进口德国MANZ公司的产品。但要达到CIGS几十兆瓦级的电站，赶超德国、日本和美国的技术水平，则是长期依赖进口所能够不现实的。如果中国不能拥有CIGS的核心技术和产业化能力，我们将永远处于被动的局面。在已有实践取得良好效果的基础上，如何开启核心技术的引进和实现产业化，将考验我国产业战略决策的勇气与智慧。打好引进基础薄膜电池又分硅基薄膜、碲化镉和CIGS铜铟镓硒薄膜电池。硅基薄膜转换率低，寿命短，缺乏市场竞争力。国内市场不接受，国际市场更不可能大规模应用。碲化镉薄膜技术掌握在美国第一太阳能FirstSolar手中，不向中国转让技术。只有CIGS薄膜电池，其核心技术虽然掌握在德、美、日手中，但其产业化规模不大，并且以德国研发为主的CIGS薄膜太阳能电池技术正在有意寻找更广泛的国际技术合作以及技术转让。同时，在中国也有部分科研单位和企业对于CIGS薄膜太阳能电池技术有了一定的研发和技术积累。尽管技术尚不成熟，但是，已经具备了对于国际先进CIGS技术的消化吸收和二次研发的能力。适时引入国际最先进的核心技术，打破制约中国CIGS技术发展的瓶颈，成为我国尽快掌握CIGS核心技术的重要机遇。那么，在世界众多CIGS研发企业中，具体选择哪一套技术工艺呢？美国金融危机和欧债危机的爆发，为中国看清目标带来了机遇。在市场萎缩和投资退潮的危机环境中，只有实力更强、产品质量更高、成本更为低廉的企业才能够生存。美国Solyndra和Solopower公司，在获得联邦政府能源部重点贷款不到一年后，因受困于研发路径和产品产业化的缺陷而宣布破产。在欧洲，德国的两大太阳能巨头Q-cell和Centrotherm，也因技术路线错误和无法实现产业化生产，宣布破产保护。目前，只有德国Manz公司抵御住了市场的冲击，并在CIGS技术研发上，实现了经济化量产，并且在实验室中创造了20.3%的CIGS太阳能薄膜电池光电转化的世界纪录，其商业转化率也达到了13.5%，良好率接近80%的水平，在成本、发电量和稳定性等多项技术指标上，形成压倒传统晶硅切片电池的优势。王晓义表示，在经过长达2年的技术比对后，我们最终决定选用产业化更加成熟，且拥有一整套核心研发、生产、装备技术体系的德国MANZ产品，走好中国CIGS电站建设的第一步，为中国在整体核心技术上的跨越打好最坚固的基础。第62页/共77页背后的大战略通过石林1兆瓦CIGS太阳能薄膜电站和光电建筑一体化项目投资的实践证明，CIGS所能达到的技术水平、稳定程度和利润预期已经大大优于传统的晶硅产品。发电量同比晶硅产品高出10%〜15%，且没有衰减情况，即使在高温条件下，发电功率依然稳定；CIGS薄膜外观色彩柔、形状可塑性强，在幕墙外装饰、屋顶电站等方面更适合建筑一体化需求。在CIGS技术的低成问题上，尽管目前每瓦进口价格达到10元，但是，随着国产化和产业化的发展，单厂规模为220兆瓦时，CIGS成本能达到0.55美元/瓦，在单厂规模为500兆瓦时，成本仅为0.35-0.40美元/瓦。届时，其发电成本也将达到0.4元/千瓦时的水平，几乎达到常规能源发电的价格水平，实现清洁能源平价上网目标指日可待。但是，如何实现CIGS太阳能薄膜电池的国产化，并且真正拥有中国的核心知识产权呢？王晓义在思考着其CIGS电站的未来，梦想着一条实现中国技术的CIGS薄膜太阳能电站平价发电的路径。然而，CIGS是一个资本和技术密集型的高端产业。它的特征是必须具备2000兆瓦以上的产业规模，才能拉动高端装备制造业的发展与其匹配。产业特点决定中国在总结过去十年的光伏发展的辉煌和教训的基础上，不能再重走企业小打小闹，分散化的产品引进、设备引进，重复建设、最后大打价格战的老路。这样，中国不仅不能掌握产业核心技术、反而处处受制于人。“在国家科技部、工信部制订的“十二五”光伏规划目录中，已明确在“十二五”期间要实现产业化和商业化应用的突破。我们现在只是做了应用的突破，但在产业化方面还是空白。”王晓义希望，中国有实力的大型企业，尤其是大型中央企业应该在战略性产业的发展中，担当更多的责任。第63页/共77页央企当执牛耳目前，央企中的五大发电集团和中节能、中建材都已经涉足光伏产业，但没有一家真正进入光伏上游产业，形成战略性的发展。一些央企似乎更乐于凭借其对于电力生产的优势地位，在光伏下游产业赚取最为简单的利润。中国大型企业不能承担产业开拓性建设的责任，将使中国在重大科技项目的突破和产业化上难以前进，反而使得国外企业通过各种渠道和代理商长期控制中国市场。“有实力的大型企业往往成为国外CIGS技术的研发主力军。”南开大学光电所教授孙云表示，国家应鼓励部分有实力的企业，尤其是担负着相关职能和国家意志的央企，进行产业开拓性投资、建设。例如：中国节能环保集团公司，作为国家在节约能源与环境保护领域唯一一家国家级公司，就应当承担技术引进国际先进环保核心技术所需的百亿元成本和风险，以率先进入CIGS太阳能薄膜电池技术的核心技术的引进、产业化开发领域。如果像中国节能环保集团公司这种大型的央企能够承担起责任，履行国家意志，就可以按照市场化操作规则，形成高低搭配、丰富多样的产业配套。这不仅将正确引导社会资本投资的投资方向，促进整个产业的有序和繁荣，而且，对于大型企业来讲，也符合其自身的战略定位，成为中国新兴战略性产业的典范，乃至世界的节能环保领军企业。对于央企与民争利的种种质疑，身为民营企业家的王晓义表示，只要央企能够实现光伏发电的平价上网，并且能够按照市场机制建立起配套产业集群，带活整个中国光伏市场，就不存在所谓的与民争利的问题，而是造福百姓、富国强民的好事。第64页/共77页CIGS薄膜电池会是下一代领跑者吗？近期，汉能控股对美国CIGS薄膜组件企业MiaSolé完成并购。据汉能董事局主席李河君说，在此次收购完成后，汉能薄膜太阳能电池的产能将超过3GW，一举超越美国第一太阳能(FirstSolar)，成为全球最大的薄膜组件企业。在感叹我国光伏企业海外并购步伐之大的同时，我们心中也不免会产生疑问：暂不谈该项技术在国内的本土化进程，只从技术路线而言，CIGS电池能否超越晶硅电池与硅基薄膜技术，成为光伏领域下一代的领跑者还有待验证。何为CIGSCIGS电池是由铜(Copper)，铟(Indium)，