发电玻璃改变全球能源格局，美国垄断技术，中国能否逆势崛起？

　　伴随着2010年多晶硅太阳能电池发展，硅的原材料价格也是节节攀升，从每公斤30多美元，一路暴涨到500多美元。
　　在整个产业的带动下，另外一种光伏材料碲化镉也是水涨船高。
　　但这种光伏材料涨价的背后，似乎是不良商家为了哄抬价格的有意炒作，
　　将碲化镉光伏电池渲染成发电玻璃，又给冠上了挂在墙上的油田的美誉，这个发电玻璃是否真的很神奇？今天我们就来揭秘一下。
　　什么是发电玻璃？
　　发电玻璃也叫碲化镉，被众多自媒体吹得神乎其神。
　　许多人吹捧发电玻璃，称其只有中国能造，美国都搞不了。
　　然而真相却恰好相反。目前最大的碲化镉就是美国的firstsolar公司。
　　美国为了保持在方面优势，联合多个大学、研究所和碲化镉生产企业建立了碲化镉制造光伏联盟，简称碲化镉联盟。
　　美国这么重视，说明这项技术必然具有非常大的市场价值。
　　事实也确实如此，光伏发电的原理也不复杂，太阳光照射太阳能电池板时，
　　温度升高，电池板的原材料中的电子会跑出来，形成电路。原理类似把铁烧的发红，由于铁吸收了太多的能量，发出光。
　　不过铁是将能量转换成了可见光，而光是一种电磁波。不过光伏材料不是光，而是电子，还是有些区别的。
　　经过研究发现发电玻璃的原材料，碲化镉在大气质量比较好的情况下，具有很高的光吸收系数。
　　在阳光照射地球表面时，能量能达到每平米1000W。
　　当大气质量达到AM1。5时，碲化镉的光吸收效率可以达到90，光电转化率的理论值，可以达到32。
　　相比较之下，目前单晶硅太阳能电池，光电转化率最高可达24，略逊一筹。然而普遍都是18左右，并且生产成本极高。
　　成本略微低廉一些，被社会广泛使用的多晶硅电池板，最高也只有18左右。所以单纯看光电转化率，碲化镉高了不少。
　　碲化镉优势这么明显，所以早在上世纪50年代，美国人就开始了对它的研究工作，并在1959有所突破，随即开始了碲化镉太阳能电池的研究工作。
　　最终在上世纪80年代。美国制造出碲化镉的电池板。受制于当时工艺水平的限制，早期的碲化镉电池光电转化率只是接近10，一直到2004年才达到16。5。
　　碲化镉
　　这项技术发展缓慢的主要原因是碲化镉的碲和镉都有毒性，尤其是镉的毒性非常恐怖。在日本富山县曾发生过严重的镉中毒事件。
　　由于当地的工厂随意排放废水，导致水质污染，附近居民饮用了受污染的水和食物，出现了骨骼软化和骨质松脆的现象，
　　咳嗽一下就会骨折，生理疼痛极为严重，很多人忍受不了病痛的折磨，最终自杀。整个事件累计导致数百人死亡，也被称为日本骨痛病事件。
　　在生产碲化镉的过程中，如果发生火灾，很容易导致镉的释放，对周边的水质和土地造成严重的污染。各个国家对于碲化镉的生产都比较谨慎。
　　不过，碲化镉薄膜电池板的设计极为简单，制造成本比现在的硅电池板低，发电效率最比硅电池板高，相关研究并没有受到影响。
　　随后，美国布鲁克文的科学家们在研究中发现，在标准大企业下，温度达到500度，碲化镉的镉散逸率，远远低于标准。
　　同时比起常用的硅电池板添加的的汞、铅等重金属，镉的散逸率也是最低的。
　　在安全性得到了保证的情况后，德国、日本等西方国家都开始加速有关碲化镉太阳能电池的研发工作。
　　随着技术升级，太阳能电池板也是越来越薄，也越来越大，主要原因是太阳能电池的面积越大，内阻越小。
　　而且薄膜太阳能电池比太阳能电池板，具有更好的柔韧性，实用性也大大提高，甚至有人将薄膜太阳能电池当做窗户安装，既能发电节能，又减少了国家电力紧张的问题，可谓是一箭双雕。
　　不过，薄膜太阳能电池也出现了竞争和内卷。众多薄膜太阳能电池中，碲化镉薄膜太阳能电池独领风骚。首先是碲化镉理论光电转换效率约为30左右，远远高于晶硅等其他太阳能电池。
　　其次是碲化镉温度系数更低。因为温度越高电阻越大。经过研究，电池板温度每升高1，太阳能电池光电转换效率下降0。50，而碲化镉薄膜太阳能电池组件的温度系数比晶体硅太阳能电池低一半。
　　在相同情况下，碲化镉太阳能电池比硅晶太阳能温度效率高20，非常适合安装在沙漠、戈壁等温度高、日照强的地区。
　　最后是碲化镉太阳能电池是弱光效应好。这意味着碲化镉太阳能电池，在阴雨天以及早晨和傍晚都能发电。
　　同时碲化镉太阳能电池的使用寿命更长，具备回收再利用的价值，所以碲化镉太阳能电池综合性价比无与伦比。
　　但是碲化镉太阳能电池的市场远低于晶体硅太阳能电池，世界市场份额仅仅5。
　　甚至我国最大的碲化镉薄膜光伏生产企业，龙焱能源科技的相关项目都被国家叫停，这是为何？
　　镉薄膜太阳能电池为何发展缓慢？
　　虽然我国暂时叫停了镉薄膜太阳能电池的相关项目，但是不代表国家不重视。
　　早在上世纪70年代，我国就已经开始了镉薄膜的相关研究工作，并在80年代研制出光电转化率5。8的碲化镉薄膜太阳能电池，相比较同时期美国不到10，差距并不是很大。
　　随后在九五期间，我国四川大学的教授，开始攻关了碲化镉薄膜太阳能电池的相关课题，并让我国的相关技术一直处于世界先进水准。
　　在863计划中，我国将碲化镉的相关研究列入重点项目，经过众多科研人士的辛勤付出，我国已经拥有世界最先进的50吨的生产线，这为我国光伏发展做出重要贡献。
　　综合来看并非我国不重视，而是因为其他原因导致的。
　　首先是因为薄膜生产设备复杂昂贵。关键制造设备，我国无法生产。要从欧洲、美国和日本等企业进口，这些国外厂商的设备，对我国企业售价高达上千万美元。
　　如果采购，会导致国产的薄膜电池成本占大幅提高，很难竞争过国外企业。
　　其次是是国内晶硅技术已经较为成熟。
　　我国晶硅在全球市场地位比较高，其光电转化率最高也达到20以上。
　　由于国内企业生产的碲化镉太阳能电池的转化效率最高的在1617之间，还比不过晶硅。
　　所以大力发展碲化镉，必然会对晶硅的市场形成影响。
　　接着是我国光伏产业的内卷。
　　531政策发布之前，我国光伏产业有点类似前几年的新能源汽车产业。
　　一开始的政策补贴，让我国光伏产业野蛮生长，骗补和压价销售随处可见，企业利润越来越低。
　　为了控制这种现象，国家出台531政策严厉限制规模和补贴后，让光伏产业哀嚎一片。
　　最后就是环评限制。因为我国现有的技术和工艺，导致工厂排放物可能存在碲和镉，无法达到相关污染物排放总量指标，从而被限制。
　　要知道，光伏的市场碲化镉薄膜必然是一种趋势。
　　因为硅基类薄膜电池产量转换效率遇到技术瓶颈，所以竞争力开始下降，产量也出现大幅下滑下滑。
　　大家都默认为碲化镉薄膜太阳能电池，是下一个太阳能电池的风口，但真的是这样吗？
　　我国光伏产业的发展前景
　　据去年统计，我国光伏发电装机量已达253GW，占全球的三分之一，
　　不过光2020年一年，就新增了48。2GW，增长60。
　　我国整个2020年光伏发电量达到2605kWh，增长16。2，2020年新增光伏机组，集中式占32。7GW，分布占15。5GW。
　　庞大的市场需求，进一步催生了我国光伏企业的发展，截至到7月7日，我国新增光伏相关企业高达4。33万家，同比上涨75。
　　形成如此现象的原因，就是我国的双碳计划的启动。
　　巴黎气候协定，参与国已经达成共识，要确保21世纪的全球平均温度增长不超过1。5摄氏度，这对于全球可再生能源发电的市场就是一个巨大的风口。
　　未来，水电、核电、风能、光伏都将是世界能源发展的重中之重。
　　经过计算，全球要在2050年达到碳中和，抛去其他可再生能源，
　　单光伏发电的装机容量就要达到14TW，这意味着光伏产业的市场，每年会达到2370亿美元。
　　根据全球能源署的预测，预计全球要投资9。8万亿美元，进行可再生能源发电站的建设工作。
　　其中光伏发电在2030年可以达到10。7TW，并且可以提供1800万2300万个工作岗位。
　　按照相关预测，我国要实现碳中和极为困难。
　　首先是国家为了长远发展，一方面要求电力企业不断降低工业电价，另一方面开始不断降低化石能源发电比例。
　　所以我国这几年火电增长速度极为缓慢，火电的发电比重不断下降。
　　其次是光伏产业的原材料成本波动较大，这对产业链的稳定性造成影响。
　　假设光伏产业需求增加，必然会推动多晶硅价格大幅增长，导致光伏发电成本增加。
　　尤其是今年，因为疫情影响，加上美国滥印钞票，导致全球原材料价格大涨。
　　同时硅产能下降，晶硅出现了供不应求的情况。现在这个档口上，继续推动硅晶光伏产业发展，
　　必然会导致电力建设成本大幅增加，从而影响电价上涨。
　　碲化镉薄膜太阳膜电池可以很好缓解了这一现象。
　　所以市场份额也开始增长，2019年全球镉薄膜太阳膜电池装机容量达到5。7GW，比2018年增长了近一倍。
　　由于全球硅基薄膜电池产量下降至0。08GW，
　　基于这个情况美国FirstSolar公司的碲化镉薄膜组件需求增长了112，共生产设备容量达到5。7GW。
　　这意味着FirstSolar在碲化镉太阳能电池市场中，依旧是领头羊的存在。
　　我们能否继续在碲化镉太阳能电池的新市场取得优势呢？
　　其实很难。我国对此问题，采取两种方法。一方面在碲化镉薄膜使劲。
　　中国建材在青岛投资40亿元，要建设一条能达到年产600兆瓦的碲化镉薄膜太阳能电池生产线。
　　并且计划将生产的电池用于建筑光伏发电城区，在建筑、墙和道路上都加装碲化镉薄膜太阳能电池，建立绿色可持续发展生态建筑。
　　另一方面我国另辟蹊径。
　　在铜铟镓硒薄膜电池也叫CIGS薄膜电池上发力，该电池由铜、铟、镓、硒等多种金属元素制造而成。
　　其优势是发电稳定、光电转化效率高，而且制造工艺简单，可大批量生产，颇受市场青睐。
　　目前国内众多企业开始斥巨资对CIGS薄膜电池进行研发和生产。
　　很多国企参与其中，包括汉能、中建材、国家能源集团等企业，在全国多处地区投资建厂。
　　截至2019年我国已交付的CIGS产线产能达到为4。5GW。
　　中国建材也在安徽、四川、河北秦、江苏分别建设了300MW生产线。
　　所以我国计划在2025年CIGS的产能达到10GW，到2035年翻一倍，达到20GW生产能力。成为世界最大的CIGS市场。
　　在科技这条路上大道三千，寻找最合适的我们才是最好的。
　　不用羡慕外国的先进技术和产品，迟早有一天我们都会有，即使没有也有可以替代的产品。