 前言  日本的光伏发展近况 近两年，日本光伏市场呈现出持续衰退的局面，早在2011年，日本本土光伏产品还占据着绝大部分日本市场。随着中国太阳能产业的不断发展，中国光伏产品大量涌入日本，2014年日本已经成为中国光伏组件的最大出口市场。 2016年7月，受由中国市场引起的全球性组件降价的影响，日本光伏厂商每况愈下，夏普、松下、京瓷等光伏厂商业绩持续下滑，日本本土光伏企业之间的竞争也愈演愈烈。有研究指出，2016年全年，日本一共倒闭了65家光伏企业，可见对于日本本土企业来说目前的日本光伏市场并不景气。 Solar Frontier的光伏发展近况 受日本政府引入“可再生能源电力全量购入制度”（FIT制度）以及国外企业竞争的影响，Solar Frontier公司近几年呈现出先升后降的发展态势。 2012年7月1日，日本正式开始实施“可再生能源电力全量购入制度”。根据该制度，电力公司有义务在规定年限内，按照政府规定的价格，全部收购家庭及民间企业投资所产生的太阳能、风能、地热等可再生能源电力。 这项政策被认为将促进日本可再生能源电力飞跃发展，对日本摆脱核电依赖、实现可再生能源战略具有重要意义。受FIT制度的影响，Solar Frontier在2013年和2014年均获得了大量盈利。2015年，日本政府对FIT制度进行调整，再加上以中国企业为代表的国外企业的竞争，Solar Frontier在2015年和2016年出现大量亏损，其中2015年亏损168.91亿日元，2016年亏损107亿日元。 为应对愈演愈烈的企业竞争以及不断饱和的本土市场，Solar Frontier不断完善其CIS（CIGS）太阳能电池技术，降低生产成本（比如东北工厂）。与此同时，开发本国住宅用分散式光伏系统并积极抢占国外（欧、美等）市场。 CIS太阳能电池技术及优点 CIS太阳能电池技术 CIS是CuInSe2（铜铟锡）的缩写，室温下CuInSe2具有黄铜矿结构。CuInSe2是一种直接带隙半导体材料，并且带隙对温度变化不敏感，当温度为77K时带隙为1.04eV，当温度为300K时带隙为1.02 eV。CuInSe2吸收系数很高，为105/cm，在这种情况下吸收层仅需要1微米至2微米，降低了原材料耗量。 在随后的发展中，为了提高CIS太阳能电池的整体性能，演变出了掺杂Ga元素的CIS太阳能电池技术，也就是CIGS（铜铟镓锡）太阳能电池技术。Ga元素的掺入会使得CIS的导带底和价带顶产生移动。掺入不同数量的Ga可以使CIGS具有1.4eV至1.6eV的带隙范围，与太阳能光谱比较匹配，转换效率较高。 日本Solar Frontier公司是第一个商业化CIS太阳能电池技术的公司，随着技术的发展，CIS技术已经发展为CIGS技术，但是Solar Frontier仍旧保持着CIS的写法。 CIS（CIGS）太阳能电池技术整体优点 CIS（CIGS）太阳能电池技术是为数不多的得到了大规模产业化的薄膜太阳能电池技术之一，与占据绝对市场优势的晶硅太阳能电池相比具有诸多优点。 首先，基底材料可选用玻璃、聚合物等廉价材料，生产成本仅为晶硅太阳能电池的几分之一。 其次，CIS（CIGS）太阳能电池技术具有较高的转换效率。近年来，CIS（CIGS）太阳能电池技术转换效率不断提高，美国国家可再生能源实验室小尺寸CIGS太阳能电池获得了20%的转换效率；德国太阳能与氢能研究中心则开发出转换效率为22.6％的CIGS太阳能电池技术。较高的转换效率已经可以与晶硅太阳能电池一较高下。 再次，CIS（CIGS）太阳能电池技术弱光性更好。这意味着在阴天或有遮挡的环境下CIS（CIGS）太阳能电池仍然可以发电，在气候恶劣以及高纬度地区更加适宜。 最后，CIS（CIGS）太阳能电池非常稳定，长时间运行效率无衰减。 以上诸多优点致使CIS（CIGS）太阳能电池具有更加广阔的应用空间。 Solar Frontier公司技术发展与公司扩张  技术发展 近年来，日本Solar Frontier公司不断在CIS（CIGS）太阳能电池技术领域取得突破性进展，平均每年都会完善或者提高其所持有的太阳能电池技术。 2013年1月，Solar Frontier对外宣布，其无镉CIS（CIGS）太阳能电池效率达到了19.7%，并获得了日本国家产业技术综合研究所的认证。该测试电池测试面积为0.5cm2，是从30cm x 30cm的基板中切割而来，因此具有实际应用意义。 2013年6月，Solar Frontier再次取得进展，其宫崎旗舰国富工厂在1257 mm x 977 mm模块中获得了14.6%的转换效率，这一效率值已经达到了多晶硅模块的水准。 2014年4月，Solar Frontier再次宣布，通过与日本新能源产业技术综合开发机构合作，其无镉CIS（CIGS）太阳能电池效率达到了20.9%，并创造了新的记录值。 2015年12月，Solar Frontier与日本新能源产业技术综合开发机构合作，在0.5cm2尺寸上再次获得了22.3%的转换效率，打破了弗劳恩霍夫研究所创造的21.7%的世界纪录。同时这也意味着Solar Frontier的CIS（CIGS）太阳能电池技术打破了22%的效率瓶颈，此前没有任何一种薄膜太阳能电池可以突破22%的转换效率。 2017年2月，Solar Frontier与日本新能源产业技术综合开发机构再次合作，在30cm×30cm的CIS（CIGS）太阳能电池模块中获得了19.2%的转换效率。  公司扩张 由于日本政府出台了FIT制度，Solar Frontier公司于2013年-2014年获得了可观的利润。2014年开始，Solar Frontier公司开始不断扩大其产能，同年11月，Solar Frontier公司在其即将开工的东北工厂新增150兆瓦CIS组件生产线。这条生产线基于Solar Frontier国富工厂既有技术，改进后的生产线将实现低廉的生产成本并凸显新产品的优势。 2015年10月，Solar Frontier公司表示将在日本国外建设1吉瓦组件生产工厂，并且采用更高效的生产工艺以帮助降低新工厂的成本。同时，Solar Frontier公司计划在两年内将宫城县工厂的生产成本缩减1/5，从目前的50美分降低至40美分，如果不考虑折旧的话成本可能低至30美分。据悉，随着电网平价即将到来，住宅太阳能市场将持续扩大，Solar Frontier的太阳能技术使其比其他光伏公司更接近电网平价。 2016年6月，Solar Frontier公司宣布，其在宫城县的150兆瓦东北工厂开始商业化生产。东北工厂每兆瓦只需要2/3的投资和人力,以及1/3的时间来生产CIS太阳能电池板。150兆瓦的产能相当于每年可生产830,000片CIS组件，所发电力将可供应33,000个日本家庭使用。 分析与小结  日本Solar Frontier技术优势 日本Solar Frontier公司最先商品化CIS（CIGS）太阳能电池技术，在技术和规模上都处于薄膜太阳能电池的领先地位。Solar Frontier公司独有的CIS（CIGS）太阳能电池具有以下优势： 首先，更低的量产成本。薄膜太阳能电池与晶硅太阳能电池相比,本身就具有成本优势，Solar Frontier位于宫城县的150兆瓦东北工厂开始商业化生产后，其成本将更低，每兆瓦只需要原来2/3的投资和人力以及1/3的时间就可完成。 其次，开发的小尺寸电池与大尺寸模块皆具有比较高的转换效率。Solar Frontier的0.5cm2小尺寸电池可以获得22.3%的转换效率，其900 cm2大尺寸电池可以获得19.2%的转换效率。 再次，优异的“光照射”效果。所谓光照射效果是指持续接受光照会使转换率提升的现象，理论上从初次使用开始10天左右会有大幅提升，40天左右时会提升至10%左右。甚至有客户反映安装的4.0kW发电系统，实际使用时可以达到4.4kW的输出。 最后，优异的高温稳定性。CIS（CIGS）太阳能电池耐高温性能强，在高温环境下输出损耗较小，在盛夏时其降低的输出程度比晶硅电池低5%。晶硅太阳能电池在80℃环境下最大输出只能达到80%，而CIS（CIGS）太阳能电池则可以达到85%。 除上述优点外，Solar Frontier的太阳能电池模块可质保20年，与晶硅太阳能电池相当。 海外布局与规模量产（发展方向） 迫于不断饱和的日本国内市场以及相关扶持政策的变动，Solar Frontier将目光放到国外市场以获取更大的利润和发展空间。虽然2015年至2016年Solar Frontier亏损严重，但是却大力发展海外市场，详情见下表。  ▲Solar Frontier海外发展与布局时间表 Solar Frontier的海外发展很大程度上建立在BOT（build-operate-transfer，即建设-经营-转让）事业之上，从上表不难看出，这一事业已在美国、英国、印度等多个国家开展。其中，Solar Frontier将未来海外BOT事业发展的重点放在了美国。 2015年，Solar Frontier公司住宅用太阳能电池的销售额占到总销售额的10%，BOT事业则占到了15%~20%。未来他们将推广太阳能电池模块的周边产品，计划在2018年实现模块销售与BOT持平的水准。但是，制约其发展很大的一个因素就是产能的严重不足。为此，Solar Frontier将进一步推进海外生产的计划。 海外生产有两个必要条件，其一是作为海外生产体制构筑模板的东北工厂的技术确立，其二是海外工厂可以投入使用此前BOT等海外市场的推广，海外工厂的建设预计将在2018年初完成。 小结 在晶硅太阳能电池不断发展的背景下，众多薄膜太阳能电池厂商前途堪忧。 虽然本国市场不景气，又接连遭遇亏损，但是日本Solar Frontier公司仍然具有发展前景，事实上，日本Solar Frontier公司是唯一可以与美国First Solar相提并论的薄膜太阳能电池公司。 Solar Frontier在CIS（CIGS）太阳能电池量产技术上一马当先，甚至有人评价Solar Frontier 是全球唯一真正规模量产 CIGS 太阳能电池的厂商，虽然目前Solar Frontier运营恶化，并为其母公司昭和壳牌造成了巨额亏损，但是单纯就太阳能技术而言，Solar Frontier的CIS（CIGS）太阳能电池技术仍然具有发展前景，随着电池成本的不断降低以及转换效率的不断提高，在不久的将来，Solar Frontier的CIS（CIGS）太阳能电池技术将会与晶硅太阳能电池形成竞争，从而开辟一片新领域。 |
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