最近“5.31新政”出臺(tái)以后，光伏組件售價(jià)持續(xù)下降，7月份已經(jīng)出現(xiàn)了1.8元/W的售價(jià)，而成本2018上半年已經(jīng)降低到了2元/W左右，成本下降相對(duì)比較緩慢。短期的價(jià)格波動(dòng)帶來(lái)的壓力雖大，要找規(guī)律還需要看比較長(zhǎng)時(shí)期的歷史數(shù)據(jù)。碲化鎘和晶體硅累計(jì)出貨量和成本下降的曲線(xiàn)類(lèi)似摩爾定律，組件成本隨著累計(jì)出貨量的數(shù)量級(jí)呈線(xiàn)性下降，就是產(chǎn)業(yè)規(guī)模要以數(shù)量級(jí)的增長(zhǎng)來(lái)?yè)Q取成本下降。不過(guò)，碲化鎘的摩爾曲線(xiàn)始終在晶硅的下方。目前第6代大面積碲化鎘組件已經(jīng)可以達(dá)到1.3元/W的生產(chǎn)成本，仍然可以和“5.31新政”后預(yù)測(cè)的低價(jià)晶硅組件競(jìng)爭(zhēng)。

平價(jià)上網(wǎng)不只是組件和系統(tǒng)成本，最終要算全運(yùn)行周期度電成本。碲化鎘目前做到什么水平?2015年最低的上網(wǎng)報(bào)價(jià)是內(nèi)華達(dá)州的3.87美分，即0.28元人民幣/千瓦時(shí)，現(xiàn)在度電的水平在6美分到4美分每度的范圍，可以和煤電、燃?xì)獍l(fā)電競(jìng)爭(zhēng)抗衡了，到這個(gè)水平就算得上是平價(jià)上網(wǎng)了，已經(jīng)和傳統(tǒng)電力成本相當(dāng)?shù)摹＿@是在集中式地面電站的數(shù)據(jù)。

國(guó)外碲化鎘大規(guī)模的應(yīng)用已經(jīng)比較普遍，前幾年維基百科上可以搜得到，全球前十大光伏地面電站里面有五個(gè)全部采用碲化鎘組件，應(yīng)用的規(guī)模之大已經(jīng)不是小眾技術(shù)。此外，碲化鎘半透明組件也應(yīng)用到了建筑光伏一體化領(lǐng)域，可以做出藝術(shù)圖案效果，在差異化應(yīng)用的場(chǎng)景中碲化鎘薄膜技術(shù)也得到了推廣。

在發(fā)電能力方面，同樣標(biāo)準(zhǔn)功率下在不同光照的地區(qū)，碲化鎘年發(fā)電量比晶硅更有優(yōu)勢(shì)。就中國(guó)大部分區(qū)域模擬計(jì)算結(jié)果而言，碲化鎘相對(duì)同樣標(biāo)稱(chēng)功率的晶硅系統(tǒng)應(yīng)該至少有3%到5%的發(fā)電量增益;在高溫高濕的熱帶氣候環(huán)境中，發(fā)電量增益甚至可以達(dá)到20%。從電站運(yùn)營(yíng)的角度這樣的增益是非常有吸引力的。

在電池結(jié)構(gòu)上，晶硅和碲化鎘沒(méi)有本質(zhì)上的區(qū)別。但晶體硅需要達(dá)到150微米，碲化鎘只需要2-3微米。在生產(chǎn)工藝上晶硅和碲化鎘卻有很大的區(qū)別：晶硅產(chǎn)業(yè)鏈至少分硅料生產(chǎn)、鑄錠、切片、電池片、組件等;碲化鎘薄膜工藝直接使用碲化鎘原材料進(jìn)入生產(chǎn)線(xiàn)，生產(chǎn)出來(lái)的就是組件。因此碲化鎘組件生產(chǎn)所需時(shí)間只有3.5小時(shí)，晶硅組件全產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)時(shí)間則需要約三天。

三、全球碲化鎘技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

現(xiàn)在，全球最大的碲化鎘企業(yè)是美國(guó)First Solar公司，另外兩家是中國(guó)企業(yè)——中建材和杭州龍焱，還有其他廠(chǎng)家的項(xiàng)目正在推進(jìn)中。First Solar第四代組件效率約16.5%-17%，今年新的第六代大面積產(chǎn)品效率達(dá)到17.9%-18.8%，中建材是12%-13%之間，龍焱也是12%-13%之間。

中建材的生產(chǎn)線(xiàn)正在做生產(chǎn)調(diào)試，其尺寸介于五代到六代之間：1.6米×1.2米。龍焱以常規(guī)的尺寸為主，即1.2×0.6米，新的兩條產(chǎn)線(xiàn)仍然是四代的尺寸，有想法要做三倍的尺寸，但是新的兩條產(chǎn)線(xiàn)仍然是四代的尺寸。在生產(chǎn)成本上，F(xiàn)irst Solar目前保持著領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，已見(jiàn)報(bào)道的是1.3元/W，龍焱去年宣稱(chēng)實(shí)現(xiàn)成本低于2元/W。單線(xiàn)產(chǎn)能上，F(xiàn)irst Solar G3的產(chǎn)能單線(xiàn)80MW，現(xiàn)的在G6一條產(chǎn)線(xiàn)350MW，因?yàn)槊娣e大效率也更高;中建材的單線(xiàn)設(shè)計(jì)產(chǎn)能117MW，還沒(méi)有達(dá)成;龍焱新的產(chǎn)線(xiàn)是40MW，正在建。

碲化鎘光伏生產(chǎn)成本還可以做的更低，可以從產(chǎn)業(yè)和技術(shù)兩個(gè)方面實(shí)現(xiàn)：在產(chǎn)業(yè)上，F(xiàn)irst Solar已經(jīng)降低到這個(gè)水平，如果中國(guó)碲化鎘光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展起來(lái)，可以充分發(fā)揮中國(guó)光伏全產(chǎn)業(yè)鏈的人才、設(shè)備、產(chǎn)業(yè)鏈配套等優(yōu)勢(shì)，有希望可以做的更低;技術(shù)上，碲化鎘技術(shù)無(wú)論是實(shí)驗(yàn)室效率還是從產(chǎn)線(xiàn)的效率都有比較大提升的空間。

碲化鎘光伏技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是碲化鎘結(jié)構(gòu)和成分非常單一，碲和鎘兩種單質(zhì)在一起，化合之后只有1:1的碲化鎘一種生成物。工藝窗口很寬，即在很寬的溫度、氣壓范圍內(nèi)都能夠得到高品質(zhì)碲化鎘材料，所以高效率碲化鎘電池有許多不同的制備方法。此外，碲化鎘飽和蒸氣壓相當(dāng)?shù)停苓m合真空生產(chǎn)過(guò)程。

當(dāng)前主流的生產(chǎn)技術(shù)路線(xiàn)：First Solar是氣相輸運(yùn)法(VTD)技術(shù)路線(xiàn)。中建材、龍焱用的是近空間升華(CSS)，玻璃基板加熱的溫度比原料溫度稍低， 碲化鎘原料從固態(tài)直接升華變成氣態(tài)，遇到玻璃板馬上凝結(jié)沉積。還有一種美國(guó)Reel Solar的電鍍方法，是在溫度低于水的沸點(diǎn)、約80攝氏度左右的含碲和鎘化合物的水溶液中陰極沉積碲和鎘，再用退火處理的方法得到高品質(zhì)碲化鎘的薄膜。

VTD的碲化鎘生產(chǎn)路線(xiàn)除了生產(chǎn)速度快，還不需要停機(jī)加料，對(duì)大型碲化鎘沉積設(shè)備加熱升溫和停機(jī)降溫時(shí)間都是以天來(lái)算的。VTD設(shè)備原理上可以比較好的避免生產(chǎn)中斷。以往VTD的核心專(zhuān)利由First Solar持有，但2018年1月VTD專(zhuān)利已經(jīng)過(guò)保護(hù)期，成為公開(kāi)知識(shí)。

四、碲化鎘電池還可以怎么降成本

如果國(guó)內(nèi)掌握了大規(guī)模、穩(wěn)定、連續(xù)生產(chǎn)的技術(shù)，可以充分利用國(guó)內(nèi)健全的產(chǎn)業(yè)鏈，進(jìn)一步降低薄膜光伏生產(chǎn)成本，技術(shù)方面碲化鎘仍然有很大的提升空間，雖然從2011年以來(lái)碲化鎘電池實(shí)驗(yàn)室效率紀(jì)錄已經(jīng)九次被打破了，但是仍然有比較大的提升空間。

電池當(dāng)前的世界紀(jì)錄和理論值間的差距，碲化鎘有八個(gè)百分點(diǎn)，還有比較大的提升空間。晶體硅只有四個(gè)百分點(diǎn)左右，銅銦鎵硒的提升空間也有八個(gè)百分點(diǎn)左右，但是生產(chǎn)可行性有待解決，需要在降低生產(chǎn)成本上做進(jìn)一步的研究投入。碲化鎘生產(chǎn)成本已經(jīng)比較低，效率也還有比較大的提升空間。2011年以來(lái)的效率提升都是在電流提高上做的工作，且已經(jīng)做到理論極限，接下來(lái)必須在提高電壓方面進(jìn)行研究工作。

碲化鎘的實(shí)驗(yàn)室技術(shù)自2015年以來(lái)有很多突破，美國(guó)亞利桑那州立大學(xué)用分子束外延技術(shù)制備出碲化鎘單晶薄膜器件少子壽命達(dá)到3.6微秒，這個(gè)指標(biāo)比GaAs還高;開(kāi)路電壓高達(dá)1.12伏，比傳統(tǒng)的0.8~0.9V有明顯提高，已經(jīng)做到了理論開(kāi)壓的90%以上。這從原理上證明碲化鎘材料作為光伏半導(dǎo)體材料沒(méi)有本征缺陷，是一種優(yōu)秀的光伏材料。

接下來(lái)的任務(wù)是將單晶里面高開(kāi)壓碲化鎘的技術(shù)轉(zhuǎn)移到多晶薄膜中，科羅拉多州立大學(xué)在碲化鎘薄膜中，使用氧化鋁雙面鈍化技術(shù)，獲得了最高的載流壽命達(dá)到430納秒，2001年的世界紀(jì)錄碲化鎘電池的載流子壽命只有10納米，現(xiàn)在已經(jīng)提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)。多晶碲化鎘薄膜電池開(kāi)壓普遍超過(guò)900mV已經(jīng)是可以指日可待了，已有明確的進(jìn)一步提高電壓和效率的技術(shù)路徑。

五、碲化鎘電池的優(yōu)勢(shì)

一)碲化鎘電池成本相對(duì)晶硅電池更低，所需材料厚度只有晶硅的1%。

二)碲化鎘電池需要的純度大概是四個(gè)9到五個(gè)9，晶體硅需要六個(gè)9以上，純度越高材料成本越高，所以材料成本有一定的優(yōu)勢(shì)。

三)高溫高濕的環(huán)境下，碲化鎘電池相對(duì)同效率晶硅組件有更多的發(fā)電量，最多總發(fā)電量可超過(guò)晶硅20%，普遍可以多發(fā)3%到5%。

四)碲化鎘電池生產(chǎn)時(shí)間短，只需要2-3小時(shí)，度電成本上已經(jīng)做到人民幣5毛錢(qián)以下。

五)效率提升的速度最近幾年比較快，未來(lái)提升的空間比晶硅電池大。

當(dāng)然，這不是說(shuō)碲化鎘要替代晶體硅，但是如果市場(chǎng)規(guī)模增大一個(gè)數(shù)量級(jí)，可以給市場(chǎng)帶來(lái)另一個(gè)可靠的選擇。