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銅銦鎵硒薄膜電池崛起 銦或成為制約因素?

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近年來,太陽能發電的移動應用日趨廣受關注。在移動能源時代到來的今天,屋頂的太陽能熱水器或是地面的太陽能電站都已成為過去,眾多玩家開始入局薄膜太陽能。薄膜太陽能因輕薄柔、弱光性好、顏色可調、形狀可塑的優勢特性在BIPV(建筑光伏一體化)、汽車、便攜式穿戴用品結合等方面存在差異化的競爭力。以漢能為例,就基于先進的銅銦鎵硒薄膜太陽能技術,開發了漢瓦、漢墻、漢傘、漢包、漢紙等一系列終端應用產品。

與此同時,2015年以來國家能源集團(原神華集團)、中建材等大型國有企業及錦江集團等大型民營企業,先后為布局薄膜太陽能市場投入資金超過了470億元。薄膜太陽能已被列入國家戰略,國內銅銦鎵硒的產能呈規模化擴張,推動國家能源供給側改革,滿足日漸增長的移動能源需求。與此同時,銅銦鎵硒中的“銦”,因其儲量和產能均不高的稀有性,會不會成為制約薄膜太陽能產業的掣肘,也引發了部分行業人士的擔憂。

應用規模不足以觸動供求關系

銦(Indium)于1863年由德國化學家賴希(H.Richter)在鋅精礦中發現的,屬稀散金屬,且迄今未發現單一的或以銦為主要成分的天然銦礦床。在自然界中,銦礦物均以微量的形式分散伴生于其它礦物中,目前有工業回收粗銦價值的礦物主要為閃鋅礦。許多合金在摻入少量的銦之后,可以提高強度、延展性、抗磨損與抗腐蝕的性能等,從而使銦得到了“合金的維生素”這樣的美名,也有人稱之為“奇妙的銦效應”。

盡管中國銦儲量占世界總儲量的73%以上,是全球第一大銦儲量國,但目前,由于未發現獨立銦礦,工業通過提純廢鋅、廢錫的方法生產金屬銦,回收率約為60%-70%。此外,根據USGS(美國地質勘探局)的統計,全球銦(粗銦)探明儲量預估5萬噸,其中目前可開采的占50%。由此計算,在探明儲量、可開采量不增長以及銦回收率不提升的基礎上,目前能夠得到可以使用的銦大約有1.5萬噸-1.8萬噸。

但現階段看,銦尚不構成對銅銦鎵硒應用的影響。“國家能源集團方面相關研發人員表示:”倘若將全球1.8萬噸可使用的銦,全部生產銅銦鎵硒電池,能生產1800吉瓦,即使只有十分之一的量用到生產銅銦鎵硒也能生產180吉瓦,就目前的銅銦鎵硒產能而言,銦資源還是十分豐富的

另外據了解,中國不僅是全球第一大銦儲量國,還擁有株冶集團、中金嶺南、鋅業股份等多家全球領先的銦生產商,能夠為持續增長的需求量提供強有力的供給。縱觀金屬銦近10年的價格走勢,除了2014年炒作導致銦一度狂飆至5000元/千克,近幾年基本都一直徘徊在成本價附近,大概在1400-1580元/千克之間。在偶發因素的刺激下,價格出現一定幅度的上漲是正常現象,但從綜合存儲量和產能等各方面看,銦價波動不會偏離正常價格區間太多。

積極探索降本方法降低銦用量

國家能源集團方面相關研發人員同時也表示,“但中長期看,若銅銦鎵硒組件得以在BIPV、汽車、飛機,甚至工商業分布式、大型地面電站等領域廣泛應用,并且在回收銦的技術上沒有突破的前提下,那么,囿于銦的儲量、生產,大概率會影響銦的供求關系,從而影響銅銦鎵硒的生產成本。

實際上,以漢能為代表的新能源企業在規模化擴張銅銦鎵硒產能的同時,也都在積極探索降本方法。如開發新型等離子噴涂靶材技術、靶材噴涂中損耗及殘靶上的銦回收、RC鍍膜產生固廢銦回收、芯片切割及Web邊緣的銦回收等手段,都是目前較為可靠的方案,可以大幅降低對銦的市場需求。此外,在銅銦鎵硒電池中適當增加鎵的成分、減薄電池膜層等方式,也可以減少銦的用量。

經測算,靶材噴涂中損耗及殘靶上的銦回收率為98%,RC鍍膜產生固廢及無效Web上的銦回收率為95%,銅銦鎵硒芯片轉換效率以及生產良率的持續穩步提升,也能夠降低約15%左右的銦用量需求。隨著銅銦鎵硒研發技術提升,轉換效率提高,生產良率提高,回收技術的充分利用,1吉瓦的銅銦鎵硒銦凈用量將降低到10噸以下,而中期目標則為5噸/吉瓦-6噸/吉瓦。

據了解,漢能以濺射法生產銅銦鎵硒組件的技術路線,薄膜太陽能電池轉換效率達19%,量產冠軍組件(AA)達到18%,為銅銦鎵硒柔性濺射法的世界紀錄。制備此薄膜太陽能電池的過程中采用的一項名為《一種制備合金金屬粉末的霧化裝置》的專利技術近日獲頒“中國好專利”獎項,此《薄膜太陽能電池大規模生產的制造裝置與方法》獲“中國專利優秀獎”。

隨著開采技術、鉆探技術、提純技術、回收利用技術以及銅銦鎵硒電池的制備技術不斷提高,銦的供需已經進入到相對穩定時期。銅銦鎵硒薄膜產業將進入更低成本的高速發展期,萬億級薄膜太陽能市場將全面開啟。稀有金屬“銦”也將物盡其用,在穩步發展中迎來更廣闊的施展空間。