對太陽能產業的普遍認知是,這項技術還是太過昂貴,盡管其成本已經有所降低,但仍只是總成本的一小部分,并沒有實質性的改善。根據SunPower Corp.(San Jose)的總裁兼CTO Dick Swanson介紹,到2020年,除了繼續大幅度降低成本外――按照經典的學習曲線,大概每十年成本需要降低約50%――太陽能在整個可再生能源市場的份額也要從目前的10%提升到40%。
在舊金山舉行的Intersolar North America上,Swanson為“晶體硅(c-Si)制造中的挑戰”分會做了主題演講,在這一分會上,來自太陽能價值鏈上游部分的發言人就如何降低成本進行了討論。
降低成本的手段有很多,像提高生產規模、改善制造流程、可以使行業受益的公共政策,以及已經相當有效的財政機制,Swanson認為,“至少到目前該機制運行得都很不錯。”成本的降低則帶動了需求的指數式增長和對新PV應用的開發,這又會繼續拉動市場需求以及提高生產規模,其結果是更多的研發資金投入并進入新的成本降低循環。
與價值鏈上的其他環節類似,多晶硅制造商也在通過改善制造流程來降低成本,并且在很多方面都取得了成功。除了致力于能最小程度地使用多晶硅的薄膜硅太陽能技術外,在標準的c-Si領域,已經出現了多種創新性的方法可以降低生產成本。
隨后一項技術被詳細地作了介紹,它就是采用精煉的冶金級硅(UMG Si),這種硅材料比多晶硅的金屬雜質含量高(實際上高三個數量級),而且比標準的冶金級(MG)硅更加純凈。
“太陽能產業一直以來都依賴于高純度多晶硅,”CaliSolar(加州,Sunnyvale)的CEO Roy Johnson這樣介紹,而他們公司則在太陽能電池中使用UMG Si。“通常的觀點是低純度的硅會導致效率的降低。”但據他介紹,雖然CaliSolar雖然采用100%的UMG Si(有些制造商采用UMG Si/多晶硅混合的做法),但其效率卻高于15%。
Johnson指出,在過去幾年里,多晶硅的短缺和由此引發的高價格使得業界尤其關注硅的價格,而MG Si供應商則看到了這樣的商機,如果把一些材料轉變成UMG Si,那么就可以獲得非常好的市場和利潤。即便多晶硅的價格有所降低,他仍然相信市場上會有UMG Si的一席之地。
Evergreen Solar(馬薩諸塞州,Marlboro)采用條帶硅片――一種在兩條高溫燈絲之間生長條帶狀硅片材料的技術――可以成本降低,同時也降低了傳統硅錠生長和硅片切割時對硅材料的浪費。Evergreen Solar主管戰略和商務開發的副總裁Richard Chleboski介紹,即便硅的價格有所降低,但條帶技術仍然可以保持對c-Si的絕對成本優勢。
但像SunPower這樣的傳統的c-Si太陽能電池制造商占據著至少80%的太陽能市場,并且多晶硅供應商除了按照經濟情況調整價格外,還在持續努力降低硅材料的成本。今年多晶硅價格跳水的一個原因就是供應和需求的巨大落差。從2004年開始,多晶硅供應商已經看到了太陽能產業需求的增長,并且電池制造商無法獲得足夠的硅材料,這導致在2008年多晶硅價格的騰空而起,之后很多企業轉型進入多晶硅的生產,同時原有企業的產能也急速擴張,這都造成了今年多晶硅價格的跌落。
“現在還有數量巨大的多晶硅產能會接踵而至,”領先的多晶硅供應商Hemlock Semiconductor Group(密歇根州,Hemlock)的副總裁兼市場與銷售主管Gary Homan這樣介紹。基于Hemlock自身對市場的分析,該公司預測今年的多晶硅產能將突破10萬噸大關,而到2014年幾乎會達到27萬噸。就像Homan的評價那樣,“我們的工作保證了基于晶體硅的PV技術仍然是太陽能行業的最佳選擇。”
但Homan也警告說,整個行業必須注意,不能讓多晶硅的價格過低,否則將會導致再投資的止步,那樣整個行業又將會回到供應短缺的老路上。
對供應鏈上游部分的關注只是關于如何降低c-Si太陽能電池成本的討論的一部分。SVTC Solar(San Jose)負責商務開發的主管Moderator Steve Empedocles談到了太陽能制造的早期階段,“很多人員都認為,這只是令人激動的科學計劃,但永遠也無法實現大規模制造。”
SunPower成立于1985年,主要基于在斯坦福大學開發的太陽能技術,作為向軍用領域提供極高效率、極高價格(大約每瓦200美元)太陽能電池技術的專門供應商,已經獲得了廣泛的聲譽。但該公司在2002年合并Cypress Semiconductor之后卻遭遇到了融合危機,Swanson這樣介紹,后者主要是將半導體制造領域的專門知識應用到如何降低成本上。Swanson指出,Cypress的CEO T.J. Rodgers曾說過,PV產業最終會變成一場制造的競爭,而且具有最佳制造技術的公司將成為市場的領頭羊。
Swanson在他的主題演講中,詳細介紹了一些還需要改進的技術和制造領域。他說,其中一個使情況變得非常錯綜復雜的問題是技術選擇的可能性太多,因此很多方向都在并行前進――每個方向都有其獨特的整套設備和需求。“從設備的角度來看,這不是一個產業,而是五個。”
在硅片階段,業界正在轉向采用更薄的硅片和更細的線鋸切割線,這樣可以降低硅材料的消耗,同時也開