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一、薄膜太陽能電池概述

（一）薄膜太陽能電池定義

薄膜太陽能電池（簡稱：薄膜電池）指用硅、硫化鎘、砷化鎵等制備成的厚度在微米量級的薄膜為基體材料，通過光電效應或者光化學效應直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。其特點是該種材料對太陽光的吸收系數(shù)很高，可以在較薄的厚度吸收大部分太陽能量。

（二）薄膜太陽能電池與傳統(tǒng)太陽能電池板的區(qū)別

二者之間最明顯的區(qū)別在于厚度，使傳統(tǒng)太陽能電池板和薄膜太陽能電池在太陽能捕獲效率上存在差異，同時薄膜太陽能電池采用了不同的化合物。

傳統(tǒng)的太陽能板用的是晶體硅（C-Si），這項技術已經(jīng)發(fā)展多年，比較成熟可靠。值得注意的是，雖然C-Si具有較高的能量轉(zhuǎn)換效率，但是實際吸光效率較差，這就意味著太陽能板必須足夠厚，才能提高實際效率。

與傳統(tǒng)的太陽能板不同的是，薄膜技術可以“混搭”多種元素，比傳統(tǒng)太陽能板薄350倍左右，通過在玻璃、金屬、塑料等材料表面鍍膜或者沉積就可以制備太陽能電池面板，能夠使不同類型的材料對光能可以充分利用，提高效率。

薄膜太陽能電池在成本、厚度方面優(yōu)勢明顯，鈣鈦礦薄膜太陽能電池的成本較晶硅材料低25%左右；碲化鎘、鈣鈦礦薄膜太陽能電池厚度分別為3~5微米和0.6微米，而晶硅材料至少為100微米。除此之外，薄膜太陽能電池與晶硅材料太陽能電池相比最大的優(yōu)勢在于薄，除了一般的用途外，可做成可穿戴或者軍用的柔性太陽能電池。

（三）薄膜太陽能電池分類

就目前研究領域開發(fā)出的薄膜太陽能電池可分成以下幾類：

（四）幾種重要薄膜太陽能電池介紹

1、不定形硅(a-Si)

不定形硅是最早的也是最成熟的用于制作薄膜太陽能電池。這是因為晶體硅早已用在傳統(tǒng)太陽能電池上，人們對硅電子的性質(zhì)的了解比較透徹。

2、碲化鎘(CdTe)

基于CdTe的太陽能電池是第二受歡迎的光伏技術，制造過程簡單、迅速?？梢院凸杌牧舷噫敲?，轉(zhuǎn)換效率的提高，實驗室轉(zhuǎn)換率為22%，生產(chǎn)轉(zhuǎn)換率為18%，也促進了它的應用。

碲化鎘薄膜太陽能電池經(jīng)過半個多世紀的發(fā)展，技術相對成熟。目前90%的市場由美國薄膜電池制造商First Solar壟斷。

3、銅銦鎵硒(CIGS)

這種太陽能電池是另一種受歡迎的半導體類型。制備CIGS的技術在歐洲和日本越來越受到重視，而且世界各地的生產(chǎn)商們使用這種技術來充分發(fā)掘環(huán)境友好型材料的轉(zhuǎn)換效率的潛力。

4、銅鋅錫硫方法(CZTS)

在尋找既環(huán)境友好又原料豐富的太陽能電池材料的路上，CZTS被科學家所發(fā)現(xiàn)。CZTS和CIGS在性能和制備方法上很類似，但其效率更低。

5、鈣鈦礦太陽能電池

鈣鈦礦太陽能電池被視為最有希望取代傳統(tǒng)石化能源的新能源電池之一，實驗室轉(zhuǎn)換率為22%，因制備方法簡單、材料易于獲取、能耗低等優(yōu)勢，成為國內(nèi)外太陽能電池研究的熱門領域。

當前市場上占主流的太陽能電池以硅和碲化鎘為材料，達到目前的轉(zhuǎn)化效率歷時十幾年;而鈣鈦礦只花了短短四年的時間研究。鑒于此，即使業(yè)界保守人士也對鈣鈦礦非?？春?。

一、薄膜太陽能電池行業(yè)相關政策

（一）國家政策

1、成本目標

光伏發(fā)電成本持續(xù)降低。到2020年，光伏發(fā)電電價水平在2015年基礎上下降50%以上，在用電側(cè)實現(xiàn)平價上網(wǎng)目標；太陽能熱發(fā)電成本低于0.8元/千瓦時；太陽能供暖、工業(yè)供熱具有市場競爭力。

2、技術進步目標

先進晶體硅光伏電池產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)換效率達到23%以上，薄膜光伏電池產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)換效率顯著提高，若干新型光伏電池初步產(chǎn)業(yè)化。光伏發(fā)電系統(tǒng)效率顯著提升，實現(xiàn)智能運維。太陽能熱發(fā)電效率實現(xiàn)較大提高，形成全產(chǎn)業(yè)鏈集成能力。

3、重點任務

推進分布式光伏和“光伏+”應用 

?? 大力推進屋頂分布式光伏發(fā)電

?? 拓展“光伏+”綜合利用工程

?? 創(chuàng)新分布式光伏應用模式

優(yōu)化光伏電站布局并創(chuàng)新建設方式

?? 合理布局光伏電站

?? 結(jié)合電力外送通道建設太陽能發(fā)電基地

（二）寧夏政策

1、寧夏光伏十三五規(guī)劃（寧政辦發(fā)（2016）4號）。

2、《自治區(qū)人民政府關于印發(fā)寧夏回族自治區(qū)環(huán)境保護“十三五”規(guī)劃的通知（寧政發(fā)〔2017〕45號）》：實施“煤改電”“煤改氣”和太陽能等清潔能源改造，提倡和鼓勵使用太陽能、生物能、風能等可再生能源。

三、薄膜太陽能電池產(chǎn)量分析

薄膜電池行業(yè)處于發(fā)展初期，市場份額遠低于晶體硅電池，但未來市場空間巨大，全球光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展引發(fā)了全球多晶硅供應的持續(xù)緊缺，嚴重的制約了晶體硅電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，晶體硅電池企業(yè)之間的搶料和價格競爭也隨之加劇。

圖1  2011年—2017年

全球薄膜太陽能電池的產(chǎn)能和產(chǎn)量（MW）

資料來源：公開資料、智研咨詢整理

薄膜電池具有原材料充裕、能耗小、成本相對低廉的優(yōu)勢。近年來，全球薄膜太陽能電池的產(chǎn)能和產(chǎn)量都有不同程度的增長，薄膜電池行業(yè)悄然興起。

四、薄膜太陽能電池市場分析

薄膜電池材料消耗少、制備能耗低、組件生產(chǎn)可在一個車間內(nèi)完成，成本優(yōu)勢明顯。如果薄膜電池組件效率與晶硅電池相差無幾，其性價比將是無可比擬的。在柔性襯底上制備的薄膜電池，具有可卷曲折疊、不拍摔碰、重量輕、弱光性能好等優(yōu)勢，將來的應用前景將會更加廣闊。加之光伏建筑一體化等分布式光伏的應用，根據(jù)中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)預測，預計在未來3到5年內(nèi)，薄膜電池將占據(jù)30%以上的市場份額。

根據(jù)美國聯(lián)合市場研究機構(gòu)(AlliedMarketResearch)發(fā)布的2017年—2023年薄膜太陽能電池市場的最新報告顯示，2016年薄膜太陽能電池市值達到了114.21億美元，預計2023年該市場價值將達到395.12億美元，2017年—2023年以19.4%的年復合增長率增長。

圖2 2017年全球薄膜太陽能電池

市場份額占比

資料來源：公開資料、智研咨詢整理

晶硅太陽能電池約占市場份額90%；薄膜太陽能電池占市場份額約10%，其中碲化鎘市場份額約4%，銅銦鎵硒約占市場份額3%。其他薄膜電池如軍工領域應用較多的砷化鎵、目前無法規(guī)模化的鈣鈦礦等太陽能電池占市場份額約3%。碲化鎘目前90%的市場由美國薄膜電池制造商First Solar壟斷。

五、主要薄膜太陽能電池企業(yè)

從企業(yè)看，全球薄膜電池產(chǎn)量主要集中在以CdTe電池為代表的FirstSolar，以CIGS電池為代表的SolarFrontier和以硅基薄膜為代表的漢能控股公司。

根據(jù)中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)資料顯示，3家公司產(chǎn)量約占全球薄膜電池產(chǎn)量的70%。根據(jù)中國光伏行業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)顯示，3家公司2016年產(chǎn)能占全球主要薄膜太陽能電池總產(chǎn)能的80%。

圖3 全球主要薄膜電池生產(chǎn)商

資料來源：中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)

圖4 全球著名薄膜電站

資料來源：中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)

數(shù)據(jù)來源：中國光伏行業(yè)協(xié)會

資料來源： 前瞻產(chǎn)業(yè)研究院

六、薄膜太陽能電池行業(yè)發(fā)展思考

（一）發(fā)展存在的問題

1、補貼資金存在較大缺口

光伏市場規(guī)?？焖贁U大和可再生能源附加征收不足，補貼資金缺口越來越大。截止2016年底，可再生能源附加資金缺口已達到520億元。多數(shù)光伏發(fā)電項目難以及時拿到補貼，增加了全產(chǎn)業(yè)鏈資金成本，特別是光伏企業(yè)以民營企業(yè)居多且業(yè)務單一，融資能力較弱，市場一旦出現(xiàn)波動有可能給行業(yè)帶來巨大沖擊。

2、光伏項目棄光限電嚴重

西北地區(qū)限電較為嚴重，新疆、甘肅地區(qū)2016年棄光率分別達到31%和30%。棄光因素包括經(jīng)濟社會、體制機制等方面問題，一是當?shù)毓夥娬疽?guī)模管理處于無序狀態(tài)，電源與電網(wǎng)規(guī)劃不協(xié)調(diào)；二是受當?shù)亟?jīng)濟新常態(tài)的影響，用電負荷增長緩慢甚至下降；三是受各種利益關系的影響，可再生能源優(yōu)先發(fā)電政策難以全面落實；四是靈活調(diào)節(jié)電源不足，電網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)峰能力嚴重不足；五是跨省跨區(qū)輸電通道不足，難以在更大范圍消納。（所謂棄光就是光伏電站的發(fā)電量大于電力系統(tǒng)最大傳輸電量+負荷消納電量。棄光率=光伏電站的發(fā)電量-電力系統(tǒng)最大傳輸電量-負荷消納電量/光伏電站的發(fā)電量）

3、標準體制建設滯后

光伏產(chǎn)業(yè)標準體系尚不健全，標準制修訂進展較慢且與產(chǎn)業(yè)有所脫節(jié)。部分行標由于存在歸口交叉問題，立項效率低。國際標準化工作時間長、任務重，需要投入大量的時間及經(jīng)費，企業(yè)骨干技術專家難以投入大量精力到標準化工作中，導致部分國家標準轉(zhuǎn)換滯后。團體標準上升為國家標準或行業(yè)標準的通道尚不明確，也尚未被地方政府列為支持對象，企業(yè)參與積極性不高。此外，知識產(chǎn)權保護不強，企業(yè)知識產(chǎn)權維權成本較高，一定程度上也影響企業(yè)的研發(fā)投入。

（二）發(fā)展趨勢

1、擴大投資規(guī)模。

由于近些年晶硅電池原材料成本的降低以及一系列新技術、新工藝的使用，低成本高效率的晶硅電池占據(jù)了光伏市場的絕大部分份額，出于短期利益以及投資風險的考量，大部分投資者對當下投資薄膜電池持慎重態(tài)度，從而影響了薄膜光伏電池在國內(nèi)的國產(chǎn)化進程，不過這樣的狀況現(xiàn)今已有所改觀。

2、瞄準柔性太陽能電池持續(xù)發(fā)力。

短時間內(nèi)晶硅材料的市場主導地位難以撼動，鈣鈦礦、碲化鎘等薄膜太陽能電池應充分發(fā)揮自身輕薄的優(yōu)勢，瞄準柔性太陽能電池加強研發(fā)。

3、加強院企合作，加速科研成果產(chǎn)業(yè)化。

大面積制備一直是薄膜太陽能電池產(chǎn)業(yè)化的一大瓶頸，由于研發(fā)投入大，僅靠科研院所難以實施。國家相關部門應鼓勵企業(yè)參與進來、共同推進，加速科研成果從實驗室走向生產(chǎn)車間，推出適應市場需求的產(chǎn)品，并形成規(guī)模化生產(chǎn)。

七、寧夏太陽能電池行業(yè)分析

（一）寧夏太陽能資源概述

太陽能資源的分布與各地的緯度、海拔高度、自然地理狀況和氣候條件有關。我國屬太陽能資源豐富的國家之一，全國總面積2/3以上地區(qū)年日照時數(shù)大于2000h，根據(jù)中國氣象局風能太陽能評估中心推薦的國內(nèi)太陽能資源地區(qū)分類辦法，共分5類，其中：

（二）寧夏薄膜太陽能電池發(fā)展現(xiàn)狀

2012年，寧夏被國家能源局批復確立為全國首個新能源綜合示范區(qū)之后，太陽能材料和裝備制造業(yè)步入了快速發(fā)展階段。目前，寧夏已建成包括硅石、工業(yè)硅、多晶硅、太陽能電池及組件、太陽能電站等為一體的完整產(chǎn)業(yè)鏈。據(jù)網(wǎng)上資料顯示，寧夏地方光伏項目中，多晶硅、單晶硅項目仍然占較大比重，薄膜太陽能電池發(fā)展較緩。

1、寧夏大力發(fā)展太陽能發(fā)電

《寧夏能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》按照集約化、園區(qū)化、規(guī)模化發(fā)展的原則，統(tǒng)籌土地資源和市場消納，重點規(guī)劃建設鹽池、海原、同心、中衛(wèi)、中寧、紅寺堡、青銅峽、寧東、紅墩子等10大光伏園區(qū)，統(tǒng)一布局建設園區(qū)基礎設施，統(tǒng)一資源配置和準入標準，以光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶動其它領域投資增長，集中培育一批百億元的龍頭企業(yè)，使之成為寧夏產(chǎn)業(yè)發(fā)展、改革創(chuàng)新的排頭兵。支持不同技術路線的太陽能熱發(fā)電，建設太陽能光熱發(fā)電示范工程。擴大“光伏+”多元化利用，鼓勵在工業(yè)園區(qū)、大型公共建筑及民用住宅屋頂、農(nóng)業(yè)大棚建設分布式光伏發(fā)電，推進光伏與設施農(nóng)業(yè)、畜牧養(yǎng)殖、水產(chǎn)開發(fā)、防沙治沙、生態(tài)旅游一體化發(fā)展。加快實施光伏扶貧工程。到2020年，爭取光伏發(fā)電規(guī)模達到1000萬千瓦以上，形成千億光伏產(chǎn)業(yè)集群，并成為帶動和促進自治區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的新引擎。

2、寧夏光伏扶貧標準化建設

光伏扶貧是2014年由國家扶貧辦和能源局聯(lián)合推出的十大產(chǎn)業(yè)精準扶貧方式之一，自治區(qū)共有8個縣和3個縣外生態(tài)移民點采用屋頂分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)建設方式開展首批扶貧工程。2017年10月14日，寧夏回族自治區(qū)質(zhì)量技術監(jiān)督局在我區(qū)首批光伏扶貧工程點之一的永寧縣閩寧鎮(zhèn)原隆村，發(fā)布了關于光伏扶貧工程的三個地方標準（《光伏扶貧電站關鍵設備》《光伏扶貧電站施工規(guī)范》和《光伏扶貧電站驗收規(guī)范》），填補了國內(nèi)光伏扶貧標準的空白

3、寧夏各市縣太陽能發(fā)電情況

?? 銀川市太陽能發(fā)電情況

銀川市發(fā)改委項目資料顯示情況:截止2017年上半年，銀川市共建成、在建、規(guī)劃建設光伏項目50個，建設規(guī)模1118萬千瓦，投資約108.82億元。

?? 中衛(wèi)市太陽能發(fā)電情況

積極搶抓國家鼓勵新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展機遇，大力發(fā)展新能源制造業(yè)，引進了銀陽、隆基硅、華創(chuàng)風能、江南建設、源品鋼構(gòu)等一批骨干企業(yè)，形成了1.5萬噸單晶硅、1萬噸多晶硅、300兆瓦電池組件、800兆瓦風機制造的產(chǎn)能，實現(xiàn)了工業(yè)硅—單（多）晶硅—切片—太陽能電池組件—光伏電站的新能源全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。注重本地自然資源、能源開發(fā)，形成以中衛(wèi)沙漠光伏產(chǎn)業(yè)園、中寧石空光伏產(chǎn)業(yè)園為代表的光伏產(chǎn)業(yè)集中發(fā)展區(qū)和以中衛(wèi)香山、海原南華山為代表的風電集中發(fā)展區(qū)。目前，已有40余家新能源發(fā)電企業(yè)落戶中衛(wèi)，成為工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的一個重要增長極。

?? 吳忠市

①全球最大的高性能太陽能產(chǎn)品制造商之一晶澳太陽能（納斯達克：JASO，以下簡稱“晶澳”）在寧夏鹽池的500MW太陽能組件生產(chǎn)基地正式開工建設。

該500MW太陽能組件項目為晶澳太陽能在國內(nèi)西北地區(qū)首個生產(chǎn)基地，主要用于晶澳高效單晶硅、多晶硅太陽能組件的全自動化生產(chǎn)制造。該項目總投資1.85億元，已完成前期各項重要審批手續(xù)和設計工作。項目全部投產(chǎn)后，預計可實現(xiàn)年銷售收入20億元人民幣，解決新增就業(yè)崗位500余人。

②漢能吳忠太陽山薄膜發(fā)電電站位于寧夏吳忠市太陽山開發(fā)區(qū)新能源產(chǎn)業(yè)園內(nèi)，東距鹽池縣約85km，西北距吳忠市約68km，西南距同心縣約70km。

目前完工的一期項目裝機容量20MWp，占地1541畝，于2012年12月20日正式并網(wǎng)發(fā)電，投產(chǎn)后年發(fā)電量約為3200.29萬度，相當于每年節(jié)省標準煤3461噸，減少二氧化碳排放25238噸。電站所采用的太陽能電池組件，是漢能擁有自主知識產(chǎn)權的薄膜太陽能電池產(chǎn)品，它低能耗、無污染，弱光發(fā)電性好，在成本上有優(yōu)勢，符合大規(guī)模地面薄膜發(fā)電電站的發(fā)展趨勢。

吳忠市太陽山地區(qū)，地勢平整開闊，交通條件便利，空氣潔凈度優(yōu)良，日照輻射強度較好，年日照時數(shù)可達到3000小時左右，水平年平均日輻照量4.56kWh/㎡/day，相當于6998.40MJ/㎡，屬國家二類光輻射地區(qū)，從自然環(huán)境上適合發(fā)展太陽能；同時太陽山開發(fā)區(qū)是以風電、薄膜發(fā)電新能源為主的移民開發(fā)區(qū)，耕地少，土地成本低，電網(wǎng)輸出線路發(fā)達，給新能源發(fā)展提供便利條件。

（三）寧夏薄膜太陽能電池發(fā)展思考

寧夏屬于太陽能富集地區(qū)，太陽能光伏可開發(fā)規(guī)模超過2000萬千瓦，地區(qū)通過把光伏發(fā)電與扶貧攻堅、新農(nóng)村建設和改善民生相結(jié)合，加強技術推廣與應用，并取得了一定的成績。寧夏隆基硅材料有限公司等企業(yè)在太陽能電池行業(yè)中扮演重要角色，寧夏現(xiàn)在已經(jīng)初步形成一條從礦石到光伏發(fā)電廠的完整產(chǎn)業(yè)鏈。產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢逐步體現(xiàn)，一定程度上弱化了寧夏地處西北帶來交通不便利等劣勢。晶硅太陽能電池行業(yè)發(fā)展迅速，但薄膜太陽能電池發(fā)展相對不足。

根據(jù)目前寧夏地區(qū)光伏項目顯示，大多項目建設基礎是沙土等承重性能較好的承載物上，對太陽能電池組的重量要求不高。而薄膜太陽能電池組件的輕巧、靈活性在此類項目中，優(yōu)勢不明顯，況且目前的薄膜太陽能電池相對于發(fā)展成熟的晶硅太陽能電池而言，成本相對較高。同時，由于太陽能發(fā)電入網(wǎng)的相關限制，寧夏本地的光伏發(fā)電已呈飽和之勢。

目前，大規(guī)模商用的太陽能電池中，單晶硅太陽能電池轉(zhuǎn)化率約25%，多晶硅太陽能電池轉(zhuǎn)化率約19%，商用薄膜太陽能電池根據(jù)材質(zhì)不同，大多轉(zhuǎn)化率在6%～15%之間。而可運用在新能源汽車中的砷化鎵薄膜太陽能電池，轉(zhuǎn)化率高達30%左右。薄膜太陽能電池可運用在對電池重量要求嚴格的領域，如新能源汽車、建筑物外墻和屋頂、便攜式充電設備、戶外運動等，在這些領域，薄膜太陽能電池具有晶硅電池所不具有的優(yōu)勢。

寧夏新能源相關行業(yè)、旅游等行業(yè)的快速發(fā)展是薄膜太陽能電池行業(yè)在自治區(qū)發(fā)展的契機，但就成本和整體使用效果而言，晶硅太陽能電池仍是主流，薄膜太陽能電池在短期內(nèi)很難實現(xiàn)突圍，在寧夏發(fā)展薄膜太陽能電池相關產(chǎn)業(yè)，還需等待薄膜太陽能形成較為明朗的市場環(huán)境之后，再行投資建設。