中國(guó)發(fā)展薄膜太陽(yáng)能電池的利與弊

中國(guó)是世界上zui大的太陽(yáng)能電池制造基地。但令中國(guó)太陽(yáng)能電池企業(yè)感到尷尬的是，中國(guó)政府將建設(shè)世界zui大規(guī)模太陽(yáng)能發(fā)電廠的橄欖枝拋給了一家美國(guó)企業(yè)。

美國(guó)當(dāng)?shù)貢r(shí)間9月8日，中國(guó)政府與美國(guó)*太陽(yáng)能公司（First Solar）簽署備忘錄，雙方計(jì)劃在內(nèi)蒙古鄂爾多斯建造200萬(wàn)千瓦的太陽(yáng)能發(fā)電廠。這將是世界上zui大的太陽(yáng)能發(fā)電廠，可供300萬(wàn)戶居民用電。

就在兩周以前，中國(guó)政府還鄭重表態(tài)，多晶硅和太陽(yáng)能電池行業(yè)存在重復(fù)建設(shè)現(xiàn)象。在這個(gè)當(dāng)口，中國(guó)政府為何還與*太陽(yáng)能公司高調(diào)啟動(dòng)鄂爾多斯的太陽(yáng)能發(fā)電廠項(xiàng)目？

原因之一或許在于：*太陽(yáng)能公司主攻的并非多晶硅太陽(yáng)能電池。實(shí)際上，這家公司是薄膜太陽(yáng)能電池技術(shù)的。

這筆*訂單也預(yù)示著薄膜太陽(yáng)能電池今后有望在中國(guó)乃至得到更多的應(yīng)用。

多晶硅過(guò)剩

與*太陽(yáng)能公司不同的是，中國(guó)企業(yè)生產(chǎn)的基本上都是多晶硅太陽(yáng)能電池，其主要原料為多晶硅。

與薄膜太陽(yáng)能電池相比，多晶硅太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率更高。薄膜太陽(yáng)能電池一般不超過(guò)10%，而多晶硅太陽(yáng)能電池大多在14%以上。

但薄膜太陽(yáng)能電池zui大的優(yōu)勢(shì)在于，可以不使用價(jià)格不菲的硅，所需材料少于多晶硅太陽(yáng)能電池，能耗也明顯低于多晶硅太陽(yáng)能電池。

當(dāng)然，薄膜太陽(yáng)能的技術(shù)難度也較高，被認(rèn)為是多晶硅太陽(yáng)能電池之后的下一代太陽(yáng)能電池技術(shù)。

前幾年，由于多晶硅材料供不應(yīng)求，市場(chǎng)上多晶硅的價(jià)格一度高達(dá)每噸數(shù)百美元。在這種背景下，中國(guó)多個(gè)地方上馬了多晶硅生產(chǎn)線。結(jié)果造成產(chǎn)能過(guò)剩，再加上金融危機(jī)的影響，多晶硅的價(jià)格隨之大幅跌落。

在8月26日召開(kāi)的國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議上，風(fēng)電和多晶硅等新興產(chǎn)業(yè)被認(rèn)為“出現(xiàn)重復(fù)建設(shè)傾向”。

同日，工業(yè)和信息化部總工程師朱宏任在該部召開(kāi)的一個(gè)發(fā)布會(huì)上也表示：“太陽(yáng)能、風(fēng)能等新興產(chǎn)業(yè)重復(fù)建設(shè)、無(wú)序上馬的問(wèn)題不容忽視。”

與此同時(shí)，多晶硅生產(chǎn)過(guò)程對(duì)能源的大量消耗，以及四氯化硅等有毒副產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的污染，也遭到了不少批評(píng)。

由于中國(guó)的多晶硅太陽(yáng)能電池產(chǎn)品大多出口到發(fā)達(dá)國(guó)家，有人形象地稱之為“消費(fèi)在外，污染在內(nèi)”。

在多晶硅太陽(yáng)能電池受到當(dāng)頭棒喝之際，太陽(yáng)能電池家族中另一位成員——薄膜太陽(yáng)能電池的走向頗為引人注目。

薄膜興起

過(guò)去幾年中，薄膜太陽(yáng)能電池的產(chǎn)量處于高速增長(zhǎng)之中。

根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查公司DisplaySearch在8月11日發(fā)布的太陽(yáng)能電池產(chǎn)能趨勢(shì)報(bào)告，2009年薄膜太陽(yáng)能電池產(chǎn)能約為358萬(wàn)千瓦。

這家公司的報(bào)告還顯示，2005年薄膜太陽(yáng)能電池在全部太陽(yáng)能電池產(chǎn)能中約占5%，到2009年預(yù)計(jì)會(huì)超過(guò)20%。

中國(guó)電力投資集團(tuán)西安太陽(yáng)能電力有限公司一位技術(shù)人員對(duì)《科學(xué)新聞》解釋：“顧名思義，薄膜電池就是將一層薄膜制備成太陽(yáng)能電池，由于其用硅量極少，故更容易降低成本。”

這位技術(shù)人員還說(shuō)：“薄膜太陽(yáng)能電池既是一種能源產(chǎn)品，也更容易與建筑結(jié)合。在市場(chǎng)硅原材料持續(xù)緊張的背景下，薄膜太陽(yáng)電池已成為光伏市場(chǎng)發(fā)展的新趨勢(shì)和新熱點(diǎn)。”

目前，薄膜太陽(yáng)能電池主要包括硅基薄膜太陽(yáng)能電池、碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池、銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池等。其中以*太陽(yáng)能公司為代表的碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池技術(shù)zui為常見(jiàn)。

在薄膜太陽(yáng)能電池市場(chǎng)上，者是美國(guó)、日本等國(guó)的企業(yè)。不過(guò)一些中國(guó)太陽(yáng)能電池生產(chǎn)企業(yè)在薄膜太陽(yáng)能電池這一新興領(lǐng)域也不甘落后。

9月9日，位于河北保定的上市公司天威保變發(fā)布公告稱，該公司控股子公司天威薄膜將投資30多億元，建設(shè)年產(chǎn)15萬(wàn)千瓦非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池的二期項(xiàng)目。

兩個(gè)多月前，天威薄膜年產(chǎn)4.65萬(wàn)千瓦的非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池生產(chǎn)線已經(jīng)投產(chǎn)，其初始光電轉(zhuǎn)換效率在8%左右。

除了天威，百世德太陽(yáng)能、無(wú)錫尚德等企業(yè)也已經(jīng)或即將投產(chǎn)薄膜太陽(yáng)能電池生產(chǎn)線。不過(guò)，這些企業(yè)的薄膜太陽(yáng)能電池生產(chǎn)技術(shù)大多從國(guó)外進(jìn)口。

薄膜太陽(yáng)能電池的前景廣闊，但并不等于沒(méi)有風(fēng)險(xiǎn)。

中國(guó)電子材料行業(yè)協(xié)會(huì)的李清巖告訴《科學(xué)新聞》，由于技術(shù)和成本等因素，未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)，多晶硅仍將持續(xù)成為太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)的主體。

“目前，薄膜太陽(yáng)能電池在中國(guó)太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)中的比重僅占10%左右。未來(lái)10年到20年，薄膜太陽(yáng)能電池也不會(huì)占據(jù)太陽(yáng)能電池的主導(dǎo)位置，因?yàn)槠浼夹g(shù)不夠成熟。”他說(shuō)：“有的薄膜太陽(yáng)能電池，效率相對(duì)晶硅太陽(yáng)能電池差很多，有一些效率較好的成本又過(guò)高。”

三氟化氮之憂

薄膜太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)要想在未來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)中擊敗多晶硅太陽(yáng)能電池，還必須直面一個(gè)環(huán)境難題：薄膜太陽(yáng)能電池生產(chǎn)過(guò)程中釋放的三氟化氮，被認(rèn)為是一種溫室氣體。

2008年，美國(guó)加州大學(xué)爾灣分校地球系統(tǒng)科學(xué)系的邁克爾·普拉瑟（Michael Prather）及其同事在《地球地理學(xué)研究學(xué)報(bào)》上發(fā)布研究論文稱，三氟化氮的溫室效應(yīng)是二氧化碳的17000倍。在半導(dǎo)體、液晶面板和薄膜太陽(yáng)能電池生產(chǎn)過(guò)程中，都可能釋放三氟化氮。

普拉瑟告訴《科學(xué)新聞》，三氟化氮顯著的溫室效應(yīng)在大氣中能夠存在550年以上，對(duì)紅外線的吸收能力也很強(qiáng)。

美國(guó)加州大學(xué)斯克里普斯海洋研究所雷·魏斯（Ray Weiss）及其研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，三氟化氮在大氣中的濃度由1978年的0.02/萬(wàn)億上升到了2008年的0.454/萬(wàn)億。

魏斯稱，雖然目前在人類活動(dòng)所產(chǎn)生的溫室效應(yīng)中，二氧化碳占到了60%,三氟化氮只占0.04%，但三氟化氮所占的比例可能會(huì)呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。

他告訴《科學(xué)新聞》：“我們的監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，大氣中三氟化氮的排放量要比預(yù)期的高4到5倍。”

目前，《京都議定書(shū)》只涉及到6種氣體：二氧化碳、甲烷、氧化亞氮、氫氟碳化物、全氟化碳和六氟化硫。普拉瑟和魏斯建議，將三氟化氮也列入需要減排的溫室氣體之列。

魏斯說(shuō)：“我們應(yīng)該對(duì)三氟化氮的減排制訂相應(yīng)的激勵(lì)機(jī)制。”

中國(guó)氣象局大氣成分觀測(cè)服務(wù)中心劉煜則表示，三氟化氮所產(chǎn)生的溫室效應(yīng)的確強(qiáng)于二氧化碳，但目前大氣中三氟化氮的含量并不高。

魏斯也指出，目前三氟化氮的排放量?jī)H占0.04%，它不會(huì)成為zui糟糕的溫室氣體。而且，大多數(shù)清潔技術(shù)的使用，無(wú)論是薄膜太陽(yáng)能電池還是風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其生產(chǎn)過(guò)程都會(huì)伴隨溫室氣體的產(chǎn)生，只要它們的使用壽命足以彌補(bǔ)溫室氣體的排放，那么這些新技術(shù)還是有益的。

他舉例說(shuō)：“薄膜太陽(yáng)能電池板的使用壽命多為數(shù)十年，而它們僅僅需要一兩年的時(shí)間就可以彌補(bǔ)生產(chǎn)過(guò)程中釋放的溫室氣體。”

普拉瑟?jiǎng)t表示，半導(dǎo)體、液晶面板和薄膜太陽(yáng)能電池板還可以考慮替代方案，減少其生產(chǎn)過(guò)程中溫室氣體的排放，尤其重要的是，“必須進(jìn)行公平的評(píng)估”。