技术突围 “铟”不会制约薄膜太阳能产业发展

2018-12-21 11:01 环球网

  在有色金属领域,“铟”这种稀有元素的战略价值甚至大于石油,它于1863年由德国化学家赖希(H.Richter)在锌精矿中发现。作为研发高科技产品的关键原料,目前为止还没有找到任何替代品。铟在地壳中的分布量比较小且分散,它的富矿还没有被发现过,世界上铟产量的90%来自铅锌冶炼厂的副产物。中国是全球最大原生铟生产国,铟全球储量约1.5~1.8万吨,中国为1.3 万吨。2006年,日本将铟列入优先储备对象,但其进口地只有中国,美国也是中国铟的最大进口国之一。

  备受各国觊觎的“铟”主要用于制造低熔合金、轴承合金、半导体、电光源等的原料。其中,作为透明电极涂层的ITO靶材用量,约占铟用量的70%,年需求量为200吨左右。随着中国ITO靶材生产全面占领国内市场并走向世界,预计未来中国ITO靶材领域对铟的需求将会超过700吨/年。因ITO靶材为铜铟镓硒薄膜太阳能电池专用的原材料,随着发展薄膜太阳能被列入国家战略,铜铟镓硒(CIGS)这一细分技术路线引起了行业的极大关注,同时也普遍担忧储量和产能均不高的“铟”会不会成为制约薄膜太阳能产业发展的瓶颈?

  技术突围 打破“稀有性”瓶颈

  其实,铜铟镓硒薄膜太阳能组件生产中的铟用量是可以通过技术手段降低的。以汉能为代表的新能源企业在规模化扩张铜铟镓硒产能的同时,也都在积极探索降本方法。开发新型等离子喷涂靶材技术、靶材喷涂中损耗及残靶上的铟回收、RC镀膜产生固废铟回收、芯片切割及Web边缘的铟回收等手段,都是目前较为可靠的方案,可以大幅降低对铟的市场需求。此外,在铜铟镓硒电池中适当增加镓的成分、减薄电池膜层等方式,也可以减少铟的用量。

  经测算,靶材喷涂中损耗及残靶上的铟回收率为98%,RC镀膜产生固废及无效Web上的铟回收率为95%,铜铟镓硒芯片转换效率以及生产良率的持续稳步提升,也能够降低约15%左右的铟用量需求。随着铜铟镓硒研发技术提升,转换效率提高,生产良率提高,回收技术的充分利用,1吉瓦的铜铟镓硒铟净用量将降低到10吨以下,而中期目标则为5吨/吉瓦-6吨/吉瓦。

  据了解,汉能以溅射法生产铜铟镓硒组件的技术路线,薄膜太阳能电池转换效率超过19%,量产冠军组件(AA)达到18%,为铜铟镓硒柔性溅射法的世界纪录。制备此薄膜太阳能电池的过程中采用的一项名为《一种制备合金金属粉末的雾化装置》的专利技术近日获颁“中国好专利”奖项。

  在众多入局薄膜太阳能市场的企业自主研发核心技术,不断创新进取的推动下,尽管目前铜铟镓硒组件的生产成本高于单多晶组件,专业人士仍然有信心凭借其低衰减,以及柔性化、弱光性的优势在BIPV(建筑光伏一体化),与汽车、快递车、低速电动车结合等方面会产生差异化的竞争力,市场份额将逐步扩大。

  供需稳定1/10量即可产180吉瓦电池

  国家能源集团方面相关研发人员表示:“倘若将全球1.8万吨可使用的铟,全部生产铜铟镓硒电池,能生产1800吉瓦,即使只有十分之一的量用到生产铜铟镓硒也能生产180吉瓦,就目前的铜铟镓硒产能而言,铟资源还是十分丰富的。现阶段看,铟尚不构成对铜铟镓硒应用的影响。”

  据了解,中国不仅是全球第一大铟储量国,还拥有株冶集团、中金岭南、锌业股份等多家全球领先的铟生产商,能够为持续增长的需求量提供强有力的供给。纵观金属铟近10年的价格走势,近几年基本都一直徘徊在成本价附近,大概在1400-1580元/千克之间。在偶发因素的刺激下,价格出现一定幅度的上涨是正常现象,但从综合存储量和产能等各方面看,铟价波动不会偏离正常价格区间太多。

  种种事实表明, 铟的供需已经进入到相对稳定时期。担忧其供应短缺、价格不稳也算事出有因,但不必过分杞人忧天。基于开采技术、钻探技术、提纯技术以及回收利用技术的不断提高,可以使用的铟资源和可探明的铟储量也会逐渐增多。即使未来几年铜铟镓硒产业爆发式增长,综合当前行业现状和市场供需产能,铟的供求关系也很难受到影响。

  可以预见,铜铟镓硒薄膜产业将进入更低成本的高速发展期,万亿级薄膜太阳能市场将全面开启。预计未来四年,铜铟镓硒光伏组件价格有望压缩至2.2元/瓦,铟作为其中重要的一份子,还将从中受益,在稳步发展中迎来更广阔的应用空间。

责编:郑媛媛
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