目前,太陽能產業(yè)的市場前景與2008年相比差別很大。人們很容易快速地把這個現象與大規(guī)模的經濟不景氣聯系到一起。但是,結論別下得太快!的確,今年的設備供應出現了急速下降,但是這主要是由于自2007年起生產線供應商的產能過剩引起的;當時由于燃料擴張的刺激(特別是西班牙),需求遠大于供給。由于供需循環(huán)在市場的作用,供需轉換點早就被預估出來。在2009年初,人們就預計:供給將在一定程度上超過需求。對于一些生產商來說,這限制了其擴大生產和優(yōu)化利用率的進度。
由于c-Si面板占了太陽能電池生產的85%-90%,因此,對這些設備供應商的影響是非常迅速的。但是,對于基于激光的設備,并未受到大的影響,而且它的前景相當樂觀。對于薄膜設備來說,激光加工(laser oem)方式快速出擊;而且該方式在該產業(yè)中的利用率較低。
產能過剩恰巧趕上了2008年底的經濟蕭條,導致了業(yè)界小范圍的恐慌。整體地看,雙重打擊給生產商帶來了巨大的打擊,因為他們需要資金來購買新的設備或者引進新技術;對薄膜設備的影響與對消費電子的影響相當類似。這明顯給那些傳統(tǒng)上依賴薄膜擴張的激光供應商帶來巨大的打擊,也給激光機在該領域的應用帶來契機。與此相反,c-Si板的主要生產商停止了產量的擴張,這有利于激光機供應商的發(fā)展。最終,新的太陽能生產技術(“高效率”概念)就在隨后的擴張中占據了優(yōu)勢。好消息是,激光技術集成于其它幾乎所有的高效率設備中。
增長較緩,但仍保持兩位數
盡管產量降低,但是前景仍然可觀。唯一的不同是,生產率不會在近兩年內穩(wěn)定在40%-50%。但是該產業(yè)仍然是激光設備供應商的首選,原因包括:
1)2009年設備的增長潛力預計仍為近兩位數;
2)“綠色能源”的新舉措(尤其在北美)提供了長期的需求量;
3)效率的提高以及降低固定/可變的生產成本依然保持優(yōu)先。
最后一點給激光機帶來巨大的機會——因為激光機不僅是“綠色”工具并能避免不必要的損失,而且功能強大。
圖1、激光設備在太陽能產業(yè)的收益表明,該設備產量與制造商生產容量的擴張齊頭并進。
圖1證實了激光設備的收入(從試驗生產到全面生產)與太陽能電池產量的擴張同步,它的增長率為其他工業(yè)激光部門所羨慕。從絕對的數字來講,與微電子部門中激光設備的收入相比,總是突出太陽能產業(yè)的前景可觀。
具有很高利用率的成熟工業(yè)可以通過產量來預計加工需求;然而,激光設備在太陽能產業(yè)的需求仍然處在“建立產能”階段,而不管產品是否真的被生產出來。因此,圖1中的收入值有許多是來自試點,特別是薄膜太陽能工業(yè)。要想對激光設備的需求準確預計,就必須對采用c-Si和薄膜技術所得的太陽能電池產量有相當的了解。
歷史性技術的驅動力
從1980年代初到1990年代末,在c-Si面板制造中,幾乎所有激光設備都以BP-Solar公司為目標地;該公司作為激光器的首批使用者,利用了激光進行邊緣分割;此外,它是高效率太陽能電池的倡導者。早期采用激光技術是可行的,這歸功于New South Wales大學、Sandia實驗室以及歐盟資助項目(“低熱太陽能電池”、“淺打印式太陽能電池”)的研究。該研究討論了激光技術在高效率生產中幾乎所有的應用。自2000年以來,激光技術在c-Si生產中的研究已幾乎遍布整個歐洲。
薄膜激光加工(laser oem)的引進過程則較為順利,因為激光器非常適合于薄膜的圖案繪制。當薄膜生產達到頂峰時,激光設備的采用取決于如下幾個因素:
● First Solar、Kaneka和Unisolar等公司的生產容量擴張計劃;
● 統(tǒng)包式設備制造商的出現,他們傾向于FPD類的生產線;
● 由風投資助的研發(fā)和導向型基礎設備投資,或者是,主要的c-Si生產商為減少損失而轉向薄膜。
因此,薄膜激光設備的功能性變得有些“規(guī)范”,而不是新一代技術。
對效率和產能的要求促使設備更新換代
產能擴張的減緩,以及新技術的利用率、提高轉化效率以及生產線產能,這些為激光設備帶來新的需求。
圖2、據預估,從2010年起,高效率單晶硅太陽能電池(效率>17%)的生產將迅速提高,這就要求業(yè)內出現新一代的生產工藝和加工工具。
除了BP-Solar公司的LGBC太陽能電池外,激光設備主要被用于c-Si生產的邊緣分割。激光設備可以防止損失而非提高效率,理所當然地進入了供應鏈,大量的激光機在該領域內連續(xù)24小時工作。生產線大部分是依靠測試加工的流水線,得到效率在13%-16%的太陽能電池,遠遠低于高效率的概念(>20%)。要達到高效率(>17%)的效果,就要求有不同的電池建構,不同的加工步驟,最重要的是,還要有新的生產設備。雖然,不同的途徑都可以實現高效率(如:背向接觸、背向連接、選擇性發(fā)射極、無電式鍍法、優(yōu)化鈍化處理),但是,共同的主題都是需要基于激光的設備。圖2給出了基于文獻數據所得到的高效率電池的預計增長。
用于薄膜加工的激光設備最近被歸類成薄膜技術的一部分,該情況對于激光技術進入供應鏈相當不利。吸收材料的不同,TCO層的不同,面板的厚度、大小,基底材料的不同,以及生產能力的不同,使得人們對該技術的認識更加模糊不清。是否會有一種設備可以滿足每一種a:Si、“非微晶堆疊連接”、CdTe和CIGS材料參數呢?此外薄膜和c-Si材料之間還有一個影響因素,即統(tǒng)包的供應商在其間所扮演的角色。
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圖3、2005-2008年間薄膜生產容量的擴張和基本設備投資的出現,導致了激光刻劃設備的大量增長。柱狀圖的下半部分表示該年的生產量。上面的數字給出了當年的薄膜生產商的數目。利用率的提高會降低新刻劃設備的數目,因為已有的生產線將被完全優(yōu)化。
因此,通過對激光加工(laser oem)薄膜的設備進行初略分析,讓我們看到各種不同的設備類型,每一種都針對一些特定的需要。與c-Si類似的是,基于激光的設備正在經歷一次轉型,而這個轉型并非由于技術的更新換代。相反的,這個轉型是2005-2007年間薄膜工業(yè)生產過剩以及基本設備資本投入的直接后果;2008年有超過100家薄膜面板生產商。2008年底,薄膜生產線的利用率降至史上最低,總的工業(yè)指數在30%(如圖3)。激光工具在薄膜工業(yè)應用的前景預測存在著許多不定因素,所以要確定該工業(yè)的前景如何,現在還為時太早。比較安全的推測是:現有的加工步驟(玻璃切割或者邊緣去除過程),在各類薄膜加工中都相同,傳統(tǒng)上是由非激光工具來完成的。這里,現有生產容量提供了一個正常的市場范圍,免除了資本性支出所帶來的影響。圖3顯示,還需要一段相當的時間,利用率才能達到90%,到那時,薄膜工業(yè)才會有更穩(wěn)定的增長。
結論
盡管在過去12個月中,有不同事件的沖擊,但是在太陽能工業(yè)中,激光設備仍有相當的發(fā)展?jié)摿?。不過,在當前,投資收益有更多的關卡,使得很少部分資本可以用于產能擴張。對于c-Si生產來說,這可能預示著新的激光加工(laser oem)設備將用于高效率的太陽能電池的生產。在薄膜工業(yè)領域,設備供應鏈的短期預估不容樂觀,這就要求激光設備供應商采取更謹慎的態(tài)度,并且,在可能的情況下,與薄膜工業(yè)中倡導技術更新的企業(yè)結盟
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