近日在2018中國西安光伏產業(yè)發(fā)展高峰論壇暨展覽會上，國家能源集團首次展示了銅銦鎵硒薄膜光伏建筑一體化（CIGS-BIPV）核心技術與應用的研究成果。該項目由國家能源集團牽頭，集成了CIGS-BIPV一體化裝配技術、光伏光熱太陽能綜合利用、直流電供電系統(tǒng)、智能樓控系統(tǒng)四大創(chuàng)新點。
國家能源集團總經理凌文還在現場透露，集團在重慶設立的銅銦鎵硒組件公司中，量產化的第一批組件到今年年底就會生產出來。
今年4月，工信部、住建部、國家能源局等6部門聯合發(fā)布《智能光伏產業(yè)發(fā)展行動計劃（2018～2020年）》（以下簡稱《計劃》），其中就安排開展智能光伏建筑及城鎮(zhèn)應用示范。
《計劃》明確提出，在有條件的城鎮(zhèn)建筑屋頂（政府建筑、公共建筑、商業(yè)建筑、廠礦建筑、設施建筑等），采取“政府引導、企業(yè)自愿、金融支持、社會參與”的方式，或引入社會資本出租屋頂、EMC節(jié)能服務合同管理等多種商業(yè)模式，建設獨立的“就地消納”分布式建筑屋頂光伏電站和建筑光伏一體化電站，促進分布式光伏應用發(fā)展。
國家政策方向的進一步明確，已經讓多家央企以銅銦鎵硒（CIGS）薄膜太陽能發(fā)電技術為切入點，加快在這一領域的布局。
銅銦鎵硒（CIGS）薄膜光伏發(fā)電是指利用銅銦鎵硒薄膜太陽能電池將光能轉換成電能的技術方式。CIGS太陽能電池是吸收層由銅(Cu)、銦(In)、鎵(Ga)、硒(Se)四種元素，按照最佳比例構成的結晶薄膜太陽能電池。相對于晶硅類太陽能電池，銅銦鎵硒薄膜太陽能電池具有功率衰減低、壽命周期長、弱光發(fā)電性能好以及外觀一致性好等特點，被國際上稱為“下一代非常有前途的新型薄膜太陽能電池”。
膜太陽能電池具有層級結構，襯底一般是玻璃，玻璃之上再分別沉積銅銦鎵硒吸收層、硫化鎘緩沖層、氧化鋅窗口層等多層薄膜，最上層蓋板玻璃，因此在與建筑的一體化上具有先天的優(yōu)勢。傳統(tǒng)的太陽能光伏板與建筑是分離式的，先有玻璃幕墻，再貼太陽能電池板。而CIGS-BIPV則意味著太陽能電池板本身就能成為一個可以發(fā)電的玻璃幕墻，同時滿足建筑墻體應達到的抗震、抗腐蝕、抗風的指標。
特別是在建筑應用上，銅銦鎵硒薄膜太陽能電池可定制化生產不同色彩和圖案的組件，適用于不同的市場應用場景和要求，尤其可滿足建筑設計師關于色彩、規(guī)格等建筑美學需求，同時由于其對光照角度要求低，可安裝于建筑物立面。
多家央企加快布局
國家能源投資集團有限責任公司于2017年11月成立，由中國國電集團公司與神華集團有限責任公司合并重組而成，是目前世界最大的煤炭生產、火力發(fā)電、風力發(fā)電和煤制油煤化工公司。
2016年12月27日上海電氣的公告稱，擬與原神華集團（現國家能源集團）及德國Manz公司就“銅銦鎵硒技術”進行合作。2017年，三方合作成立了蘇州曼茲新能源裝備有限公司(Suzhou Manz New Energy)，將上海電氣的先進裝備制造優(yōu)勢、Manz的銅銦鎵硒（CIGS）裝備技術優(yōu)勢以及原神華的能源行業(yè)優(yōu)勢結合在一起。
2017年1月，作為主要股東方，原神華集團（現國家能源集團）與上海電氣等單位聯合出資設立了兩家光伏公司，分別為神華（北京）光伏科技研發(fā)有限公司和重慶神華薄膜太陽能科技有限公司，兩家公司注冊資本分別為12.25億和12.5億元。重慶神華由國家能源集團、上海電氣和重慶兩江新區(qū)戰(zhàn)略性新興產業(yè)股權投資基金三方出資設立，建設有CIGS薄膜太陽能組件生產線。2017年12月21日，重慶神華薄膜太陽能電池組件項目正式開工，一期項目年產能306MW，未來將成為國內最大的銅銦鎵硒（CIGS）薄膜太陽能組件生產線。湯洋表示，等該工廠建起來并實現國產化之后，CIGS太陽能電池的成本會更有競爭力。
2018年1月15日，另一家中央企業(yè)中國建材旗下的凱盛科技集團有限公司（以下簡稱“凱盛集團”）與徐州經濟技術開發(fā)區(qū)簽約，投資建設銅銦鎵硒（CIGS）薄膜太陽能電池生產及設備制造項目。據悉，該項目一期投資20億元、建設300MW的太陽能電池生產線。
地方國企方面，2017年12月，來自山西的同煤集團、大同市經濟發(fā)展投資有限公司與長期在薄膜光伏發(fā)電領域布局的民營企業(yè)漢能集團宣布其共同投資的第一條50MW產線開始投產。
銅銦鎵硒薄膜太陽能電池應用廣泛
光伏建筑一體化的龐大市場前景吸引企業(yè)入局，但能否加快薄膜電池在建筑上的實際應用并降低造價已經成為開拓這一市場的關鍵。當前，光伏建筑一體化項目大多是將太陽能光伏組件以光伏幕墻形式安裝于建筑物外立面，而此次展示的銅銦鎵硒薄膜光伏建筑一體化（CIGS-BIPV）則直接將光伏玻璃、龍骨、保溫板等進行了集成式設計施工，兼顧遮風擋雨、保溫隔熱、隔聲等建筑功能。
本次在陜西西安展示的CIGS-BIPV展示單元，長6.6米，寬4米，高3.7米，建筑面積為26.15平方米，南立面設采光窗，相當于模擬一個小型居住單元，共裝有90塊光伏組件。初步估計，該單元實際使用的CIGS轉換效率約為14%。在西安的日照條件下，該展示單元1天大約能發(fā)20度電。
正在海南省陵水黎族自治縣建設的碧桂園珊瑚宮殿商業(yè)綜合體示范項目，就已在墻體采用了這種彩色的銅銦鎵硒薄膜光伏組件，其設計裝機容量為92.5kW。
國家能源集團稱，在北京、江蘇、廣東、海南、四川等省市落地的6個實體示范項目，也將于今年下半年到明年上半年陸續(xù)完工。
近年來，銅銦鎵硒薄膜太陽能電池的研究與產業(yè)化進展迅速，轉換效率世界紀錄不斷被刷新，當前實驗室最高轉換效率紀錄已達到22.9%。在三種實現了產業(yè)化的薄膜太陽能電池中，非晶體硅薄膜太陽能電池的轉換效率只有10%以下，且衰減性較大，正處于市場退出狀態(tài)，未來比較有潛力的薄膜太陽能電池就是碲化鎘和銅銦鎵硒。
第二代薄膜電池優(yōu)點很多。目前市場主流的晶硅太陽能電池，采用的是切片與組裝工藝。即將硅材料通常切成156x156毫米的電池板，利用焊帶將每塊電池板連起來。而第二代的薄膜電池則可以利用鍍膜技術讓材料直接“長”在玻璃上。此外，薄膜電池不會產生晶硅類電池很難克服的光致衰退效應，使用壽命可長達30年以上；同時弱光性較晶體硅電池更好。同樣標定的轉換效率，CIGS太陽能電池的發(fā)電量比單晶硅、多晶硅太陽能電池要高得多。隨著時間的推移，光伏板跟現在比，成本將大幅下降，效率還將大幅提升，薄膜電池現在還需繼續(xù)投入研發(fā)，研究如何提高效率并降低成本。
CIGS太陽能電池可以廣泛應用于邊遠山區(qū)和海島的獨立電站、農光互補、漁光互補等精準扶貧項目、光伏建筑一體化（BIPV）和大型地面光伏電站等領域。而在施工應用上，包括中建集團等建筑類央企也早就涉足了光伏幕墻建設、施工及安裝等。
根據國家住建部有關數據，我國建筑能耗約占全社會總能耗的30%。廣義的建筑能耗包括從建筑材料制造、建筑施工，到人們日常在建筑中的采暖、空調和照明等。從“耗能城市”向“節(jié)能城市”，甚至“產能城市”的轉變，是建設智慧城市低碳發(fā)展的重要議題。
