史上最全薄膜光伏電池知識一覽

金融危機后晶體硅市場(chǎng)似乎又迎來(lái)了一個(gè)高速擴張期，多晶硅產(chǎn)能釋放、行業(yè)瓶頸突破、薄片化技術(shù)推動(dòng)成本下降，轉換效率穩步提升，晶硅電池強勢保持著(zhù)其主導地位，而之前上升的薄膜電池卻受到晶硅電池的逼迫壓力。轉眼間，幾年已過(guò)走入2011年，全球光伏產(chǎn)業(yè)在高速發(fā)展過(guò)后，帶來(lái)的確是產(chǎn)能的嚴重過(guò)剩，多晶硅暴跌，大批企業(yè)破產(chǎn)。再加上如今慘遭歐美印的多方圍堵，中國光伏陷入“極寒”之中。在“寒冬臘月”之中，全球的光伏巨頭、中國的光伏大佬也不堪重負，也紛紛“繳械”。從賽維、尚德，大全新能源到如今的晶澳，無(wú)不面臨著(zhù)退市的風(fēng)險。

在如今這場(chǎng)危機中，很多專(zhuān)家認為發(fā)展薄膜電池是解決當前中國光伏困境的良好辦法。而根據《可再生能源發(fā)展”十二五”規劃》，明確提出了未來(lái)5年內屋頂太陽(yáng)能裝機規模目標為300萬(wàn)千瓦，到2020年規模達2500萬(wàn)千瓦的要求，業(yè)內分析認為，隨著(zhù)未來(lái)屋頂光伏電站的大規模開(kāi)建，相對更適用于屋頂電站的薄膜太陽(yáng)能組件市場(chǎng)有望迎來(lái)發(fā)展良機，而這一市場(chǎng)未來(lái)10年的規?；蚩蛇_1000億元以上。此前普遍不被看好的薄膜太陽(yáng)能電池組件商有望進(jìn)入業(yè)績(jì)大幅增長(cháng)通道，可以說(shuō)薄膜時(shí)代即將來(lái)臨。

什么是薄膜電池？

顧名思義就是將一層薄膜制備成太陽(yáng)能電池，其用硅量極少，更容易降低成本，同時(shí)它既是一種高效能源產(chǎn)品，又是一種新型建筑材料，更容易與建筑完美結合。在國際市場(chǎng)硅原材料持續緊張的背景下，薄膜太陽(yáng)電池已成為國際光伏市場(chǎng)發(fā)展的新趨勢和新熱點(diǎn)。目前已經(jīng)能進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化大規模生產(chǎn)的薄膜電池主要有3種：硅基薄膜太陽(yáng)能電池、銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池（CIGS）、碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池（CdTe）。其中，硅基薄膜電池以其特有的優(yōu)勢快速發(fā)展。2010 年行業(yè)專(zhuān)家預測， a-Si， CdTe， CIGS 3 種電池將分別占有薄膜光伏市場(chǎng)的52％，37％和11％。

發(fā)電原理與晶體硅相似，當太陽(yáng)光照射到電池上時(shí)，電池吸收光能產(chǎn)生光生電子—空穴對，在電池內建電場(chǎng)的作用下，光生電子和空穴被分離，空穴漂移到P 側，電子漂移到N 側，形成光生電動(dòng)勢，外電路接通時(shí)，產(chǎn)生電流。

薄膜電池的優(yōu)點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：

（1）成本低，根據Photon 的預測，預計到2012 年下降到2.08 美元/w；預計薄膜電池的平均價(jià)格能夠從現在的2.65 美元/w 降至1.11 美元/w，與晶體硅相比優(yōu)勢明顯；而相關(guān)薄 　　膜電池制造商的預測更加樂(lè )觀(guān)，EPV 估計到2011 年，薄膜組件的成本將大大低于1 美元/w；Oerlikon 更估計2011 年GW 級別的電站其組件成本將降低于0.7 美元/w，這主要是由轉化率提高和規?；瘞?lái)的。

（2）弱光性好

（3）適合與建筑結合的光伏發(fā)電組件（BIPV），不銹鋼和聚合物襯底的柔性薄膜太陽(yáng)能電池適用于建筑屋頂等，根據需要制作成不同的透光率，代替玻璃幕墻。

缺點(diǎn)：

（1）效率低，單晶硅太陽(yáng)能電池，單體效率為14%-17%（AMO），而柔性基體非晶硅太陽(yáng)電池組件（約1000平方厘米）的效率為10-12%，還存在一定差距。

（2）穩定性差，其不穩定性集中體現在其能量轉換效率隨輻照時(shí)間的延長(cháng)而變化，直到數百或數千小時(shí)后才穩定。這個(gè)問(wèn)題一定程度上影響了這種低成本太陽(yáng)能電池的應用。

（3）相同的輸出電量所需太陽(yáng)能電池面積增加，與晶體硅電池相比，每瓦的電池面積會(huì )增加約一倍，在安裝空間和光照面積有限的情況下限制了它的應用。[page]

薄膜光伏電池前景

聯(lián)合國能源機構發(fā)布的調查報告曾顯示， BIPV 將成為21 世紀光伏應用市場(chǎng)的熱點(diǎn)； 大規模的BIPV 建設將伴隨著(zhù)大量薄膜電池的應用，與BIPV 應用相結合的薄膜電池， 也將在未來(lái)太陽(yáng)電池市場(chǎng)中占據更為重要的市場(chǎng)份額

首先，結合城市發(fā)展及未來(lái)建筑一體化的發(fā)展趨勢來(lái)看薄膜市場(chǎng)， 未來(lái)薄膜電池肯定將占據大片光伏市場(chǎng)，除了電站， BIPV 是未來(lái)城市建筑的必然選擇。生態(tài)城市、綠色城市、低碳城市， 無(wú)論哪個(gè)概念都離不開(kāi)BIPV 的大規模和高效率應用。而且， 在城市內太陽(yáng)能發(fā)電是最靠近負荷中心的， BIPV 無(wú)疑是最佳選擇， 可以延伸的還有電熱一體化， 這是北方城市選擇的發(fā)展趨勢。

其次，在政策上， 城市建筑發(fā)電系統的應用還將有待新的能源政策出臺， 目前全球對光伏電站的鼓勵政策正在用盡，下一輪不排除在BIPV 的政策上做文章。而B(niǎo)IPV 的發(fā)電技術(shù)日趨成熟，靠近負荷中心的便利性大大提升了光伏發(fā)電的實(shí)際使用效率，加之建筑一體化的特性，實(shí)際投資費用大大低于在野外的光伏電站， 在投資和能效比上具有巨大優(yōu)勢， 是未來(lái)城市發(fā)展的必然選擇，這方面薄膜電池顯然更具有優(yōu)勢。

最后，在技術(shù)上， 前兩年半導體的不景氣導致大量半導體和LED/TFT 優(yōu)秀人才流動(dòng)到光伏行業(yè)，從事這些生產(chǎn)工藝的開(kāi)發(fā)。這兩年無(wú)論是晶硅電池還是薄膜電池， 在生產(chǎn)工藝技術(shù)上大量地采用半導體工藝，技術(shù)進(jìn)度很快，使得薄膜電池的成本優(yōu)勢和可持續發(fā)展的優(yōu)勢更加顯現，越來(lái)越多的企業(yè)看到了薄膜電池的潛在優(yōu)勢。

如何發(fā)展太陽(yáng)能薄膜電池

近幾年，世界上光伏電池以及組件產(chǎn)量每年以高于30%的速度增長(cháng)，并且今后增長(cháng)的主力將是中國。太陽(yáng)能電池領(lǐng)域知名專(zhuān)家、清華大學(xué)教授張弓在由清華大學(xué)MBA創(chuàng )投與創(chuàng )新俱樂(lè )部主辦的環(huán)保能源綠色產(chǎn)業(yè)論壇上表示：“光伏發(fā)電已經(jīng)逐漸從特殊領(lǐng)域供電轉向作為常規能源的一種重要補充，并以分散的形式進(jìn)入電力市場(chǎng)。在可預見(jiàn)的將來(lái)，光伏發(fā)電必將部分取代常規能源。”目前光伏產(chǎn)業(yè)中主流的電池產(chǎn)品為單晶硅、多晶硅電池，但成本過(guò)高，要想解決光伏產(chǎn)業(yè)中太陽(yáng)能電池成本過(guò)高的問(wèn)題，就需要想辦法提高光電轉換效率和降低制造成本，那么，薄膜化則成為太陽(yáng)能電池發(fā)展的必由之路，代表未來(lái)發(fā)展方向的也是薄膜太陽(yáng)電池，同時(shí)還要求高轉換效率和低成本。典型企業(yè)是美國第一太陽(yáng)能公司，該公司是近幾年增長(cháng)速度最快的一家公司，它在成本控制和轉換效率提升方面做的都非常優(yōu)秀，===分別是美國第一太陽(yáng)能公司從2007年一季度到2010年底的成本控制和轉換效率提升示意圖。美國第一太陽(yáng)能公司這幾年之所以能快速提升，關(guān)鍵因素就在于其成本的不斷降低和轉換效率的持續提升，代表了薄膜太陽(yáng)電池如何發(fā)展的方向。

其次，薄膜太陽(yáng)電池要想站穩腳跟，必須不斷地開(kāi)發(fā)新品，尤其是應用型產(chǎn)品，充分利用其柔性、透明、弱光效應好等優(yōu)勢。因為薄膜太陽(yáng)電池可以做成柔性的，可鋪貼在汽車(chē)表面、家庭內、外墻面等任意形狀的物體上，使其應用領(lǐng)域更加廣泛；因為可以做成透明的，則可以用于需要照明的任何建筑物上，比如候車(chē)室、火車(chē)站站臺等；由于弱光效應好，可以應用于室內光照強度低的地方，比如應急照明燈、微型電子辦公用品等。如上所述，薄膜太陽(yáng)電池的應用幾乎可伸展到人們生活的任何角落，人們使用的任何電子產(chǎn)品都可以由薄膜電池供電。因此，薄膜太陽(yáng)電池要不斷延伸自己的應用領(lǐng)域，開(kāi)發(fā)出晶硅太陽(yáng)電池不合適的應用領(lǐng)域，使自己在新能源領(lǐng)域占有一席之地。

最后，開(kāi)發(fā)新材料、研究新制備技術(shù)是長(cháng)足發(fā)展之路。新的制備技術(shù)、新的制備材料將是薄膜太陽(yáng)電池發(fā)展的驅動(dòng)力，而新應用領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)都是由新技術(shù)應用帶動(dòng)的。薄膜太陽(yáng)電池由于其制備不受基板形貌、材質(zhì)、大小的限制，因此，在將來(lái)可以沉積在任何形貌、材料、大小的物體上。伴隨著(zhù)沉積設備、沉積工藝的逐漸成熟，薄膜太陽(yáng)電池制備成本將越來(lái)越低，在可以預見(jiàn)的將來(lái)，薄膜太陽(yáng)電池將應用到人們能接觸的任何物體上，比如：汽車(chē)曲面玻璃、窗戶(hù)玻璃、裝飾品、公園建筑等。這些新的應用，無(wú)論哪一項都會(huì )給薄膜電池帶來(lái)商機。[page]

部分知名光伏薄膜電池企業(yè)

First Solar

美國的第一太陽(yáng)能（First Solar）是全球最大的薄膜太陽(yáng)能組件生產(chǎn)商，在2009年第四季度單條生產(chǎn)線(xiàn)產(chǎn)量已經(jīng)達到年產(chǎn)53.4MW 。通過(guò)發(fā)展低成本的清潔、可再生能源發(fā)電，第一太陽(yáng)能將為人們提供了一個(gè)可持續的常規能源來(lái)源。

這個(gè)目標讓第一太陽(yáng)能成為世界發(fā)展最快的太陽(yáng)能組件生產(chǎn)商之一。第一太陽(yáng)能生產(chǎn)的FS Series 2 PV 組件并且正在迅速降低著(zhù)太陽(yáng)能發(fā)電的成本，讓太陽(yáng)能發(fā)電的上網(wǎng) 電價(jià)與傳統火力發(fā)電比肩不再遙遠。第一太陽(yáng)能目前掌握著(zhù)先進(jìn)的第二代光伏發(fā)電技術(shù)——碲化鎘薄膜技術(shù)，引領(lǐng)著(zhù)世界光伏領(lǐng)域的革命，目前在全球市場(chǎng)占有接近20%的份額，國內廠(chǎng)商還無(wú)法與之匹敵。

創(chuàng )益太陽(yáng)能控股有限公司

創(chuàng )益太陽(yáng)能于2010年10月7日在香港聯(lián)交所主機板上市，是全球領(lǐng)先的薄膜太陽(yáng)能組件生產(chǎn)商之一。創(chuàng )益于一九九三年開(kāi)始營(yíng)運，于一九九五年成為薄膜太陽(yáng)能、嵌入式組件的制造商并于一九九八年開(kāi)始商業(yè)生產(chǎn)。創(chuàng )益于二零零六年擴大年產(chǎn)能至5兆瓦，并開(kāi)始為太陽(yáng)能戶(hù)用系統及其它太陽(yáng)能離網(wǎng)應用生產(chǎn)標準光伏組件，并于二零零八年十月前將年產(chǎn)能逐步提高至45兆瓦。二零零九年七月，創(chuàng )益的70兆瓦全自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)建成，并于二零零九年八月開(kāi)始商業(yè)生產(chǎn)，將年產(chǎn)能提高至115兆瓦。由于創(chuàng )益進(jìn)一步擴展現有70兆瓦生產(chǎn)線(xiàn)，截止目前，創(chuàng )益的年產(chǎn)能已達到205兆瓦。

根據創(chuàng )益委托的一間太陽(yáng)能研究公司及顧問(wèn)Photon Consulting編制的報告，二零一零年，按薄膜組件產(chǎn)量計，創(chuàng )益在全世界排名第三。

創(chuàng )益也是領(lǐng)先的太陽(yáng)能消費品光伏組件供貨商。根據創(chuàng )益委托的獨立研究及咨詢(xún)公司Frost & Sullivan編制的二零零九年報告，創(chuàng )益是中國所有太陽(yáng)能公司（包括薄膜、多晶硅及單晶硅組件生產(chǎn)商）中排名第一的離網(wǎng)光伏產(chǎn)品生產(chǎn)商，以總發(fā)貨量計，占二零零九年市場(chǎng)份額的14.8%。

同時(shí)，創(chuàng )益也是世界上生產(chǎn)成本最低的其中一家太陽(yáng)能組件制造商。創(chuàng )益使用晶體硅技術(shù)將非晶體硅沉積在硅基上，以生產(chǎn)遠薄于傳統晶體硅光伏組件的光伏組件。

保定天威薄膜光伏有限公司

保定天威薄膜光伏有限公司是一家專(zhuān)業(yè)從事薄膜太陽(yáng)能組件研發(fā)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售的創(chuàng )新性國際化光伏企業(yè)，隸屬于天威集團，是保定天威保變電氣股份有限公司（滬市A股上市公司，股票代碼600550）直屬子公司。公司依托天威集團的整體優(yōu)勢，植根中國唯一的國家級新能源設備產(chǎn)業(yè)基地，引進(jìn)國際一流研發(fā)和管理團隊，采用世界領(lǐng)先的生產(chǎn)設備，通過(guò)持續創(chuàng )新，為客戶(hù)提供品質(zhì)的薄膜光伏產(chǎn)品和經(jīng)濟環(huán)保的綠色能源解決方案。

公司產(chǎn)品非晶硅薄膜電池組件，主要的生產(chǎn)技術(shù)包括：使用LPCVD沉積前透明氧化物電極與背接觸電極；使用PECVD技術(shù)沉積非晶硅薄膜；通過(guò)P1、P2與P3激光劃刻技術(shù)把非晶硅電池分成串接的子電池。[page]

Solar Frontier（昭和殼牌石油株式會(huì )社）

目前日本第二大的CI（G）S太陽(yáng)能模組廠(chǎng)商為Showa Shell Solar K.K.，產(chǎn)品為CIS（不含鎵）太陽(yáng)能模組為日本昭和石油（Showa Shell Sekiyu）的全資子公司，于2006年10月成立，2007年7月開(kāi)始商業(yè)化生產(chǎn)玻璃基板的CIS太陽(yáng)能模組。宣稱(chēng)其模組效率可達10.5%，2007年營(yíng)收約1，000萬(wàn)美金，主要工廠(chǎng)位于日本宮崎縣，未來(lái)產(chǎn)品預計銷(xiāo)往日本及歐盟國家，2007年與2008年產(chǎn)能規劃為20MW，宮崎縣的第二工廠(chǎng)規劃年產(chǎn)能60MW， 2009上半年開(kāi)始運作，宣稱(chēng)成為全球最大的CIS模組生產(chǎn)中心。

漢能控股集團

漢能控股集團 成立于1994 年，總部設在北京，員工逾5000 人。在國內多個(gè) 省份以及北美、歐洲、亞太等地區設有分支機構，是當今國內規模最大、專(zhuān)業(yè)化程度最高，橫跨水電、風(fēng)電、光伏發(fā)電和能源服務(wù)的民營(yíng)清潔能源企業(yè)。

目前，漢能以太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)為主導，在四川、廣東、海南、浙江、山東、江蘇等地投資建設太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)研發(fā)制造基地。到2012 年底，漢能控股集團光伏總產(chǎn) 能每年可達3GW（300 萬(wàn)千瓦），將成為全球最大的硅基薄膜光伏企業(yè)。

為了推進(jìn)薄膜技術(shù)進(jìn)步，提高轉換效率，漢能于今年6月并購了德國Q-CELLS公司旗下薄膜電池制造商Solibro，引進(jìn)德國最先進(jìn)的CIGS（銅銦鎵硒薄膜）薄膜太陽(yáng)能技術(shù)，其轉化率高達14.7%。為成為全球最大硅基薄膜光伏企業(yè)打下堅實(shí)基礎。

新奧光伏能源有限公司

作為清潔能源領(lǐng)域國際知名企業(yè)-新奧集團旗下重要成員，新奧太陽(yáng)能源是一家以高性能光伏組件及定制產(chǎn)品的研發(fā)，制造與集成應用為核心，為客戶(hù)提供全方位太陽(yáng)能源集成服務(wù)的企業(yè)。

新奧太陽(yáng)能源專(zhuān)注于光伏電池轉換效率的提高和生產(chǎn)成本的降低，在硅基薄膜太陽(yáng)能電池的開(kāi)發(fā)、制造和應用領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先水平，并正在向多領(lǐng)域，全生命周期的太陽(yáng)能源技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應用領(lǐng)域發(fā)展。

作為新奧集團提供清潔能源整體解決方案的重要支撐，新奧太陽(yáng)能源致力于開(kāi)發(fā)、建設、與出售更具投資回報的光伏項目，是世界領(lǐng)先的光伏一體化集成服務(wù)提供商。

公司在河北廊坊建成了年產(chǎn)70MW的光伏電池生產(chǎn)基地，生產(chǎn)技術(shù)含量處于國際領(lǐng)先水平的超大型5.7㎡高性能電池組件。

目前，公司以光伏能源的集成服務(wù)和高性能電池組件生產(chǎn)為主要業(yè)務(wù)領(lǐng)域，通過(guò)構建獨特的營(yíng)銷(xiāo)模式和開(kāi)展戰略聯(lián)盟合作，在中國、歐洲、美洲和亞洲等多個(gè)國家建立了廣泛的市場(chǎng)網(wǎng)絡(luò )。

Global Solar（陶氏化學(xué)）

美國的Global Solar Energy在1996年成立，2004年開(kāi)始小量商業(yè)化生產(chǎn)，目前約有40名員工， 2007年產(chǎn)量4MW，營(yíng)收約一千萬(wàn)美金，平均售價(jià)約$2.3/W， 2008年預計產(chǎn)能75MW，其產(chǎn)品效率據其2008年初宣稱(chēng)已可達到10%。除了玻璃基板的CIGS模組，金屬基板的可撓式CIGS產(chǎn)品為其主力，以卷?yè)P式制程（roll-to-roll）制作，其可撓式產(chǎn)品于2007年通過(guò)美國軍方MILSTD-810E 的認證，除了軍用規格，也朝民生規格發(fā)展，與德國最大太陽(yáng)能模組廠(chǎng)Solon AG合作，并于德國B(niǎo)erlin-Adlershof區投資3，000歐元建立產(chǎn)能30MW的生產(chǎn)線(xiàn)。

浙江正泰太陽(yáng)能科技有限公司

正泰太陽(yáng)能專(zhuān)注于尖端光伏產(chǎn)品的研發(fā)與生產(chǎn)，是中國大陸首家大規模量產(chǎn)高效薄膜太陽(yáng)能電池的光伏企業(yè)，可以同時(shí)為客戶(hù)提供單晶電池組件、多晶電池組件，以及“非晶/微晶”高效薄膜電池組件，是中國光伏企業(yè)中產(chǎn)品線(xiàn)最全的企業(yè)之一。同時(shí)依托母公司“正泰集團”，正泰太陽(yáng)能率先成為光伏系統解決方案提供商，可為客戶(hù)提供全套的硬件產(chǎn)品和光伏系統建設服務(wù)。