我國太陽能光伏玻璃的應用與市場

      太陽能光伏玻璃是太陽能電池產(chǎn)業(yè)中一個重要的新興配套產(chǎn)品，它隨著光伏行業(yè)的發(fā)展而逐漸壯大。目前，國內(nèi)一些大企業(yè)開始介入太陽能電池玻璃生產(chǎn)領域，單條生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力在日產(chǎn)250~500噸。據(jù)了解，我國光伏領域玻璃的需求量以每年50％的速度遞增，2010年已超過2500萬平方米，太陽能電池玻璃市場前景非常廣闊。從發(fā)展趨勢看，我國將成為未來太陽能電池玻璃重要的生產(chǎn)基地。     我國太陽能玻璃的生產(chǎn)起步較晚。目前國內(nèi)能夠生產(chǎn)低鐵（超白）玻璃（含壓延超白玻璃）的生產(chǎn)線已經(jīng)有10多家，分布在山東、江蘇、上海、浙江、廣東、河南等地區(qū)，擁有20多條生產(chǎn)線，實際產(chǎn)能約日產(chǎn)3000噸左右。其中山東、江蘇、上海、浙江、廣東等地的產(chǎn)品大部分出口荷蘭、德國、日本、韓國、泰國和我國臺灣地區(qū)，在國內(nèi)基本直接出售原片給其他加工玻璃商的市場正逐步上升。
      就目前國際市場而言，世界上只有美國PPG、法國圣戈班、英國皮爾金頓、日本旭硝子、比利時Glaverbel等少數(shù)企業(yè)能夠生產(chǎn)質(zhì)量優(yōu)異的低鐵超白太陽能玻璃，但產(chǎn)量無法滿足全球日益增長的市場需求。
      太陽能光伏玻璃的分類與應用
      光伏玻璃分類。用于太陽能電池的光伏玻璃基片，一般包括超薄玻璃、表面鍍膜玻璃、低鐵含量的（超白）玻璃等類型。根據(jù)使用的性質(zhì)和制造方法不同，光伏玻璃又可分為3種產(chǎn)品，即平板型太陽能電池的蓋板，一般為壓延玻璃；在平板玻璃表面鍍上通常厚度只有幾微米的半導體材料制成的薄膜電池導電基片；集熱式光伏系統(tǒng)使用的透鏡或反光鏡類的玻璃。這3種產(chǎn)品的特性和作用完全不同，其附加值也有很大的差別。
      如今應用最廣的太陽能光伏玻璃是高透光率玻璃，它是低鐵含量的玻璃，也就是我們俗稱的超白玻璃。鐵在普通玻璃中屬于雜質(zhì)（吸熱玻璃除外），鐵雜質(zhì)的存在，一方面使玻璃著色，另一方面增大玻璃的吸熱率，也就降低了玻璃的透光率。
      玻璃中的鐵是由原料本身、耐火材料或金屬材質(zhì)的生產(chǎn)設備等引入的，不可能完全避免。人們只能通過生產(chǎn)控制盡可能減少鐵在玻璃中的含量。目前，太陽能電池玻璃的鐵含量在0.008％~0.02％之間，而普通浮法玻璃的鐵含量在0.7％以上，低的鐵含量雜質(zhì)可帶來高的太陽光透過率。就國內(nèi)應用最多的3.2mm厚和4mm厚玻璃而言，太陽光可見光透射比一般達到90％~92％。
      太陽能光伏玻璃作為太陽能裝置的最重要組件之一，要求玻璃板必須高度透明，因此對用于生產(chǎn)太陽能玻璃的硅質(zhì)原料中含鐵量要求十分嚴格，F(xiàn)e2O3含量一般在140～150ppm。
      光伏玻璃的應用。據(jù)報道，世界上最早采用透明平板玻璃作基板研制應用于太陽能電池的國家是德國。德國科技人員將這種板狀的太陽能電池作為窗玻璃安裝在建筑物上，它可將攝取的電能直接供給住戶使用，多余的電能還可輸入電網(wǎng)，這種最初的太陽能電池用玻璃的開發(fā)利用，不久后被美國及日本等國所重視，由此加快了用于太陽能的低鐵、超薄玻璃的研制開發(fā)與應用的步伐。
      TCO鍍膜玻璃的特性及種類
      TCO玻璃是一種鍍有導電膜的光伏玻璃，即透明導電氧化物鍍膜玻璃，它是在平板玻璃表面通過物理或化學鍍膜的方法均勻鍍上一層透明的導電氧化物薄膜。TCO玻璃首先被應用于平板顯示器中，現(xiàn)在ITO類型的導電玻璃仍是平板顯示器行業(yè)的主流玻璃電極產(chǎn)品。近幾年，晶體硅價格的上漲極大地推動了薄膜太陽能電池的發(fā)展。目前，薄膜太陽能電池占世界光伏的市場份額已超過10％，光伏用TCO玻璃作為電池前電極的必要構件，市場需求迅速增長，已成為高科技鍍膜玻璃產(chǎn)品。
      在太陽能電池中，晶體硅片類電池的電極是焊接在硅片表面的導線，前蓋板玻璃僅需達到高透光率就可以了。薄膜太陽能電池是在玻璃表面的導電薄膜上鍍制一種半導體膜，再鍍制背電極。
      光伏用TCO玻璃的發(fā)展前景。當光伏產(chǎn)業(yè)以連續(xù)5年近40％的速度向前發(fā)展時，主流產(chǎn)品晶體硅太陽能電池的上游原材料多晶硅的供給出現(xiàn)了空前的緊缺。多晶硅價格從2003年的24美元/公斤上漲到目前現(xiàn)貨價格超過300美元/公斤。與晶體硅太陽能電池相比，薄膜太陽能電池具有弱光應用性強及形狀可塑性強等特點，晶體硅價格的上漲無形中推動了薄膜太陽能電池的發(fā)展。目前，薄膜太陽能電池占世界光伏市場份額已超過10％，伴隨著多晶硅價格的走高，薄膜太陽能電池的發(fā)展有望進一步加速。
      由于薄膜電池的轉化效率各不相同，我們以主流的非晶硅為計算依據(jù)，折合每平方米的電池標稱功率為50瓦，也就是說，每50瓦的電池將使用1平方米的TCO玻璃。據(jù)此可以計算出，2007年世界上光伏產(chǎn)業(yè)對TCO玻璃的需求為700萬平方米。這一數(shù)字看似不大，但正是由于TCO玻璃生產(chǎn)技術的高端性，導致目前世界上的主要供應商僅有兩家。隨著太陽能電池產(chǎn)業(yè)超過50％的年增長率，產(chǎn)品已經(jīng)開始供不應求，每平方米售價達到了20美元以上。
      據(jù)有關權威機構預測，薄膜太陽能電池將繼續(xù)保持高速增長。目前，多家廠商和研究機構正在進行TCO玻璃產(chǎn)業(yè)化的過程，產(chǎn)量將會不斷擴大，高性能的新型產(chǎn)品也將不斷推出。正是由于薄膜太陽能電池的飛速發(fā)展，使目前光伏用TCO玻璃在市場上變得非常緊俏。在導電玻璃的領域中，光伏TCO玻璃有著獨特的性能要求，這些特性指標與太陽能電池的輸出特性密切相關?？梢哉f，薄膜太陽能電池的發(fā)展將在一定程度上依賴于光伏TCO的改進程度。能源的緊缺促進了光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也必將拉動光伏TCO玻璃產(chǎn)品的市場需求。
      國際太陽能玻璃機械制造業(yè)市場看好。目前，在國際上隨著太陽能產(chǎn)業(yè)市場的擴張，歐洲的幾家壓花玻璃制造商正經(jīng)歷著來自太陽能玻璃制造商的前所未有的需求。
      光伏產(chǎn)業(yè)正在爭取在成本上變得有競爭力。據(jù)預測，大約在1~4年內(nèi)可以實現(xiàn)使用光伏發(fā)電設施的發(fā)電成本不超過使用常規(guī)手段發(fā)電的成本。這其中，玻璃起到的作用越來越大。
      為了實現(xiàn)太陽能發(fā)電產(chǎn)品的成本效益具有競爭性，太陽能產(chǎn)品必須降低價格。目前在歐洲，每瓦太陽能發(fā)電的成本由3～4歐元降到1歐元以下，這種降價趨勢也適用于玻璃行業(yè)。目前，厚膜模塊制造成本占玻璃成本約5％，薄膜組件的成本占1％~25％。
如果光伏產(chǎn)業(yè)成本減少2/3，考慮到玻璃價格保持穩(wěn)定，這相當于產(chǎn)品成本中玻璃的因素將增加3倍，即厚膜模塊成本占15％，薄膜模塊為45％～75％。
      經(jīng)過多年發(fā)展，我國太陽能熱利用產(chǎn)品應用已非常普及，并形成了比較完整的太陽能光伏產(chǎn)業(yè)鏈，國內(nèi)太陽能光伏發(fā)電市場也已開始啟動，起步良好。
      據(jù)統(tǒng)計，我國太陽能熱利用產(chǎn)業(yè)規(guī)模已占到全球的78％，我國是世界上最大的太陽能集熱器生產(chǎn)國和使用國之一。2010年，我國太陽能熱水器保有量約達1.73億平方米，位居世界第一。目前，我國太陽能熱利用產(chǎn)業(yè)科技水平和產(chǎn)品質(zhì)量較高，應用領域已涵蓋熱水、采暖、建材、印染、養(yǎng)殖等多個領域；生產(chǎn)裝備完善，工業(yè)化生產(chǎn)模式基本形成，并建立了現(xiàn)代化企業(yè)制度和多元化營銷模式，以及完善的標準化體系。
      我國在“十二五”期間，將采取多項措施促進太陽能熱利用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和國內(nèi)光伏市場的穩(wěn)步啟動。一是繼續(xù)推廣利用太陽能熱水器，到2015年，我國太陽能熱利用面積將達到4億平方米。二是加大對太陽能發(fā)電技術研發(fā)的支持力度，建設國家級太陽能研發(fā)實驗中心，增加財政和企業(yè)的研發(fā)投入。三是穩(wěn)步啟動國內(nèi)太陽能發(fā)電市場，在太陽能資源豐富、具有荒漠和荒蕪土地資源的地區(qū)，建設一批大型并網(wǎng)光伏示范電站；在城鎮(zhèn)推廣與建筑結合的分布式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)；在偏遠、無電地區(qū)推廣光伏發(fā)電系統(tǒng)或建設小型光伏電站。四是引導我國太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，加快光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新和進步，將其培養(yǎng)成為我國先進的裝備制造和新興能源支柱產(chǎn)業(yè)。
      光伏玻璃市場需求與技術成本
      光伏玻璃是太陽能電池中成本占比最大的輔材，主要包括晶硅電池所用超白壓延玻璃和薄膜電池所用TCO玻璃。光伏行業(yè)的高速發(fā)展將帶動相關輔材行業(yè)的成長。
      超白壓延玻璃供不應求將緩解。超白壓延玻璃是晶硅電池所用的蓋板玻璃，其鐵含量較普通浮法玻璃低很多，陽光透射率可達90％～92％。通過在玻璃原片上進行鋼化和鍍減反膜，還可以增加玻璃的強度和透光率，可提高電池的轉換效率。
      據(jù)有關方面預測，2011年全球光伏新增裝機量將達22.2GW，歐洲市場正逐步走向市場驅動，中國市場即將啟動，光伏實際裝機量可能大超預期。保守預計，我國太陽能電池產(chǎn)量占全球的55％，晶硅電池占其中的90％，2011年我國晶硅電池產(chǎn)量約11GW。
      TCO玻璃技術門檻保障高利潤率。TCO玻璃是在超白浮法玻璃表面通過物理或化學方法鍍上透明的導電氧化物薄膜制成。預計2011年，薄膜太陽能電池占全球電池產(chǎn)量的18％，產(chǎn)量超4GW。若全部使用TCO玻璃，按每60W大約使用1平方米的TCO玻璃計算，2011年TCO玻璃的全球需求量約6700萬平方米。隨著國內(nèi)BIPV的推廣，非晶硅技術和CIGS技術的進一步成熟，國內(nèi)薄膜電池將面臨新一輪的高發(fā)展時期，TCO玻璃的國內(nèi)市場空間也相當可觀。
      但由于TCO玻璃對透光率、厚度、導電能力等指標都要求苛刻，生產(chǎn)技術門檻較高，目前TCO玻璃工藝主要掌握在海外公司手中。此外，TCO玻璃鍍膜設備因技術難度高及投資成本高，被美國等少數(shù)廠商壟斷，國內(nèi)介入TCO玻璃生產(chǎn)的廠商現(xiàn)今還不多。目前，國內(nèi)TCO玻璃嚴重供不應求，已突破技術難關的國內(nèi)企業(yè)，訂單飽滿，可在較長時間內(nèi)享受技術壁壘帶來的行業(yè)高利潤率。
      光伏玻璃行業(yè)需求廣闊，但國內(nèi)企業(yè)面臨一定的產(chǎn)能增長過快、行業(yè)競爭加劇、部分技術難關尚未突破等問題，行業(yè)的波動性使超高的利潤率無法長期延續(xù)，值得光伏玻璃行業(yè)的商家關注。