巨大优势，接近“电网等价点”

 

　　目前没有一家公司比第一太阳能公司(First Solar)更加“接近”这一圣杯。不过直到最近，也只有专家们对第一太阳能公司有所了解。它位于亚利桑那州的潭蓓谷(Tempe)市，分析家们认为，它将很可能在短短2~4年的时间内实现发达国家的所谓“电网等价点”价格。该公司已经拿到了一份价值数十亿美元的订单，正在销售所有生产出的电池，并急速提高自己的生产能力，它的股票价格在短短18个月内从25美元飞涨到250美元。

 

在第一太阳能公司的工业革新之前, 碲化镉光伏电池只能制成邮票 大小。如今, 他们造出的光伏电池可以有窗户那样大

 

　　然而，对于公众最具吸引力的———技术机密，该公司根本不透露给任何媒体。

 

　　第一太阳能公司的低调似乎与其技术机密有关。与制造工序相比，这些技术与该公司的设备无关。这些设备都是几十年前的以碲化镉薄膜为基础的老设计。不知何故，第一太阳能公司的产品规格从邮票大小延伸到交通标志的尺寸。该公司的产品具备三种巨大的成本优势:与旧型产品的硅薄膜层相比，它的活跃元素只有其百分之一的厚度;它的产品建立在玻璃基板上，便于建造大尺寸的面板;制造过程只需要花费两个半小时，约为同等硅制品的十分之一。

 

　　当然，第一太阳能公司仅仅赶上石油燃料发电的成本是不够的，它还必须维持其相对于其他光电产品的经济优势。除此以外，还有许多其他的新兴技术，包括基于铜铟镓硒(CIGS)的电池、硅玻璃、锗化合物、砷化镓以及磷化铟镓。甚至20世纪50年代投入商业应用并占据市场统治地位的传统的硅薄膜电池技术，似乎都显得后劲十足。虽然目前它也因硅原材料的匮乏而受到影响。但是，如果硅原料短缺的情况在十年内得以解决，不出所料，硅电池的销售价格将大幅降低，而现在的价格在每瓦特3~4美元之间浮动。

 

　　现在，第一太阳能公司主要依靠德国政府的一项资助项目，到2012年，该项目总价值将超过60亿美元。享有同类补贴(即所谓的强制光伏上网电价，将替代能源的成本分散到所有的消费者头上)的其他市场包括法国、意大利、西班牙、韩国以及加拿大。为了完成这些订单，该公司正在大规模扩充其生产线，将促使其年生产能力在2009年时达到一亿瓦特。按照目前年增长50%计算，届时将能够满足六分之一的太阳能电池业务。

 

　　在从太阳能电池公司(SCI)购买了碲化镉技术之后，对于1999年成立的第一太阳能公司来说，这种提速现象令人印象深刻。JWMA股权投资公司是该公司的投资方，其主席迈克尔·艾郝恩(Michael Ahearn)当选第一太阳能公司的首席执行官，现今仍在负责管理该公司的业务。

 

　　第一太阳能公司始建于俄亥俄州佩里斯堡的生产基地。该公司一个25兆瓦的生产基地于2002年1月开始投入商业运作，数年后开始投入批量生产。从那以后，第一太阳能公司将俄亥俄州的生产线复制到其他地区，在德国建造了4条生产线，并开始在马来西亚兴建第五座电站。这将其生产线的总数提高到16条。艾郝恩近期向投资者表示，马来西亚的第一家电站刚刚开始生产光伏电池，并将在明年年底实现全线运作，生产能力也将提高到45兆瓦。

 

 

降低成本，提高转换效率

 

　　第一太阳能公司的光伏电池用宽0.6米、长1.2米的玻璃板制成，玻璃板被清洗切割成一定的角度，以形成坚固的圆滑边缘。板上包覆了一层透明的氧化锡，用来控制电子向设备提供电流。这种光伏电池与硅电池的构造完全不同。硅电池由小得多的单晶和多晶晶片组成。

 

　　之后，将设备层沉积在玻璃板上。正如位于康涅狄格州格林威治镇的美国技术研究公司的分析师约翰·哈迪(John Hardy)所说，第一太阳能公司对这一过程视如机密。在他看来，保守这一秘密是第一太阳能公司远离媒体的原因之一。

 

　　尽管如此，第一太阳能公司制造过程中的细节仍有可能泄漏。碲化镉电池的联合发明人迪特·伯尼特(Dieter Bonnet)是德国一家名为Solarpact的财团主席，他表示，第一太阳能公司的成长过程只是其前身SCI的优化版。SCI于1993年公布了其制造技术。有趣的是，这一技术文件由詹姆斯·诺兰(James Nolan)参与撰写。现在他是第一太阳能公司的主管，主要负责设计及建造用于试验生产线的原型设备。

 

　　SCI的报告描述了发生在四个加工室上的基本气相沉积过程。玻璃被放置在辊上并“喂入”第一个加工室，这里的温度高达600℃。之后它被传送到第二个加工室，里面充满了硫化镉蒸汽，这是将固态硫化镉加热到700℃来实现的。当玻璃通过时，蒸汽在玻璃表面沉积形成亚微米级沉积层。同样的过程发生在第三个加工室中，在40秒内形成了一层微米厚度的碲化镉。之后，在第四个加工室中，氮气流迅速将平板冷却到300℃，材料性能得到强化，以使其能够抵御冰雹和飓风。

 

　　目前的光电模块提供了高达75瓦特的功率以及10.6%的转换效率，并且生产成本只有1.14美元每瓦特。这个价格远远低于每瓦特2.45美元的售价，使得该公司可以得到合适的利润。然而，为了与化石燃料厂商在市场上进行竞争并且获得可观的利润，该公司需要把生产成本降低到每瓦特0.64到0.70美元之间。为了达到这一目标，该公司告知投资者说，它将降低制造成本并将光电转换效率提高到12%。达到此目标完全可行，因为碲化镉电池转换效率的理论最大值远远超过20%;在科罗拉多州戈尔顿的国家可再生能源实验室里，已经制造出拥有16.5%转换效率的电池。

 

　　乍看之下，你可能会认为转换效率不是个问题，只要每瓦特的价格足够低就行了。然而，这一论点只适用于单个模块水平的应用，并不适用于整个系统。因为第一太阳能公司的电池板比硅类型的效率低，它们需要更大的空间来收集太阳能，这也就增加了占地面积和安装成本。为了减少安装费用，该公司最近已收购了美国一家负责设计和部署商业太阳能项目的特纳可再生能源公司。

 

　　但是也必须考虑到光电模块的预期寿命。第一太阳能公司表示，它的产品可以使用25年，之后公司将回收电池并循环再利用。除了有益于环境保护，回收再造将会向第一太阳能公司提供制造材料，虽然这需要等待很长的时间。

 

　　作为采矿业的副产品，镉的产量十分丰富。但是一些批评者对全球碲货源的长期有效性表示怀疑。公司总裁布鲁斯·索恩(Bruce Sohn)对这一疑虑进行了澄清。在5月份的一次电话会议上，他说:“我们没有看到任何关于碲供货的问题。我们拥有很多货源，并且我们签订了长期的原料供应合同。这将帮助我们保持产品供给以及价格定位。”

 

图为法兰克福第一太阳能公司光伏电池原理图

 

　　虽然该模块将极大提高太阳能电力的民用水平，但是目前第一太阳能公司并没有进行公开销售。艾郝恩曾告诉投资者，该公司有足够的时间满足太阳能农场(约占其商业的55%)和工业屋顶装置的需求。供太阳能农场使用的面板可以使用低成本的棚架系统。大部分屋顶装置是供商业楼宇使用。但这种部署存在一定的危险，如果发生一场火灾的话，面板就会产生致命的镉烟雾。为了克服这些不利因素，第一太阳能公司在纽约厄普顿的布鲁克·海文国家实验室中进行了实验，将电池加热到1100℃，发现电池只失去了0.04%的镉，这一数值微不足道。

 

 

举目了无对手，有望创造历史

 

　　更为严重的威胁来自竞争对手采用的薄膜技术，其中一些已经在发生硅短缺时获得了非常高的投资额。

 

　　关于替代技术，CIGS已经抢占了大多报纸的头条新闻，这要归功于它的宣传———最大可以提高20%的转换效率。另一个优势是CIGS可以更容易地进行薄膜沉积。然而，这项技术还尚未达到宣传的那种程度。

 

　　“大量炒作掩盖了真实情况，这样太不负责了。”总部设在宾州新黎波里的信息网络公司的主管罗伯特·卡斯特罗(Robert Castellano)如是说，“还没有进行全面的生产，这已经使得所有的风险资本和私人股份公司的投资前景发生了变化。”

 

　　他说，投资者被“拥有12%转换效率”这一承诺所迷惑。事实上，效率并没有那么高而且生产进度遭到延误。举例来说，在美国得克萨斯州奥斯汀的Heliovolt公司和加州圣荷西的Nanosolar公司都已经收到超过100万美元的投资，但是经过5年时间的发展其制造业仍然处于产业化的边缘。

 

　　另一种薄膜技术称为玻璃非晶硅，已经在太阳能市场上有所影响。它拥有约7%的转换效率，由于只用到极少量的硅，它未曾受到硅短缺的影响。同时，由于生产设备比采用碲化镉技术的设备更可靠，其准入市场的门槛很低。“客户可以从我们这得到一切。”瑞士特鲁巴赫Oerlikon太阳能公司的营销主管朱尔格·斯坦曼(JuergSteinmann)如是说。该公司的服务很受欢迎，用户正在咨询有关年产量40或60兆瓦的生产系统的情况。斯坦曼说:“很快我们就会拥有10亿瓦特的工厂。”

 

　　Oerlikon生产的85瓦特太阳能板约1.4平方米大小，使用的是0.3微米厚的非晶硅层，可以大量吸收可见光。然而，如果增加1.5微米吸收红外辐射的微晶硅层，输出功率可以提高50%。去年年底，Oerlikon引入了微晶增长的改良工艺设备。即使采用这些附加的增长措施，生产线仍然很紧张。

 

　　这家瑞士公司声称，采用该公司设备的制造商可以像第一太阳能公司那样快速制造出太阳能电池组件。尽管如此，最重要的每瓦特成本依然稍有逊色。斯坦曼说:“今年，我们要实现成本达到每瓦特1.50美元，到2010年，我们的目标是每瓦特0.70美元。”

 

　　使用多于一种材料来捕获更多的太阳辐射也曾是Emcore公司所追寻的。这家位于新墨西哥州阿尔伯克基的公司使用锗、砷化镓、磷化铟镓层来制造光伏电池，其光电转换效率大约是第一太阳能公司的3倍。但是，其生产成本简直是天文数字，因为该项技术要求半导体材料的生长速度很慢，且只能沉积在很小的锗基板上。即便如此，这并不妨碍Emcore公司享受初期市场上的成功，如航空应用，这一行业对效率和可靠性的要求至高无上。

 

第一太阳能公司生产的超大型光电板

 

　　在使用大型镜片或反射镜来聚焦太阳光的地面太阳能电池系统中，光伏电池的高成本可以降低到原来的几百分之一，光电转换效率能够提高将近40%。但是这种方式只在10%-20%的全球市场上行得通。“通常我们的太阳能装置都放置在阳光充足、高日照的地区。”该公司负责光伏发电技术的副总裁大卫·丹士里奥(David Danzilio)说。因为这个原因，Emcore公司推销的可用于全天候的产品不大可能抢占太多第一太阳能公司销售份额。

 

　　所有这一切意味着在短时间内，第一太阳能公司的主要竞争将继续来自于常规的硅电池。这种成熟的技术在转换效率上不大可能会有很大的提升，根据现在的估算为16%左右，但是如果在一两年内，硅材料不再缺乏，更低的原材料成本将推动每瓦特的发电成本大幅减少。“尽管如此，即使多晶硅价格明显下降，第一太阳能公司也能够通过降低价格来对抗，并且依然获得与传统制造商一样的利润率，”美国技术研究所的哈迪(Hardy)说，“即使是低价格他们也依旧有利可图。”

 

　　举目了无对手，第一太阳能公司占据了追求电网等价点的有利位置。如果实现那一目标，将大大减少温室气体的排放。这一成就将是一份非凡的遗产，并将创造出一个真正而伟大的故事。不过，第一太阳能公司是否愿意向众人讲述这个故事呢?