鉅大LARGE | 點擊量：2230次 | 2021年06月29日
薄膜太陽能電池發展前景及市場分解
薄膜太陽電池可以使用在價格低廉的玻璃、塑料、陶瓷、石墨，金屬片等不同材料當基板來制造，形成可萌生電壓的薄膜厚度僅需數μm，因此在同一受光面積之下可較硅晶圓太陽能電池大幅減少原料的用量（厚度可低于硅晶圓太陽能電池90%以上），目前試驗室轉換效率最高已達20%以上，規模化量產穩定效率最高約13%。薄膜太陽電池除了平面之外，也因為具有可撓性可以制作成非平面構造其使用范圍大，可與建筑物結合或是變成建筑體的一部份，在薄膜太陽電池制造上，則可使用各式各樣的沉積（deposiTIon）技術，一層又一層地把p-型或n-型材料長上去，常見的薄膜太陽電池有非晶硅、CuInSe2（CIS）、CuInGaSe2（CIGS）、和CdTe.。等。
薄膜太陽能電池的優缺點
薄膜型太陽能電池由于使用材料較少，就每一模塊的成本而言比起堆積型太陽能電池有著分明的減少，制造程序上所需的能量也較堆積型太陽能電池來的小，它同時也擁有整合型式的連接模塊，如此一來便可省下了獨立模塊所需在固定和內部連接的成本。將來薄膜型太陽能電池將可能會取代現今一般常用硅太陽能電池，而成為市場主流。
非晶硅太陽能電池與單晶硅太陽能電池或多晶硅太陽能電池的最重要差異是材料的不同，單晶硅太陽能電池或多晶硅太陽能電池的材料都疏，而非晶硅太陽能電池的材料則是SiH4，因為材料的不同而使非晶硅太陽能電池的構造與晶硅太陽能電池稍有不同。
SiH4最大的優勢為吸光效果及光導效果都很好，但其電氣特性類似絕緣體，與硅的半導體特性相差甚遠，因此最初認為SiH4是不適合的材料。但在1970年代科學家克服了這個問題，不久后美國的RCA制造出第一個非晶硅太陽能電池。雖然SiH4吸光效果及光導效果都很好，但由于其結晶構造比多晶硅太陽能電池差，所以懸浮鍵的問題比多晶硅太陽能電池還嚴重，自由電子與電洞復合的速率非常快；此外SiH4的結晶構造不規矩會妨礙電子與電洞的移動使得擴散范圍變短。基于以上兩個因素，因此當光照射在SiH4上萌生電子電洞對后，非得盡快將電子與電洞分離，才能有效萌生光電效應。所以非晶硅太陽能電池大多做得很薄，以減少自由電子與電洞復合。由于SiH4的吸光效果很好，雖然非晶硅太陽能電池做得很薄，依然可以吸收大部分的光。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
非晶硅薄膜型太陽能電池的結構不同于一般硅太陽能電池，如圖9所示，其重要可分為三層，上層為非常薄（約為0.008微米）且具有高摻雜濃度的p＋；中間一層則是較厚（0.5∼1微米）的純質層（Intrinsiclayer），但純質層一般而言通常都不會是完全的純質（Intrinsic），而是摻雜濃度的n型材料；最下面一層則是較薄（0.02微米）的n。而這種p+-i-n的結構較傳統p-n結構有較大的電場，使得純質層中生成電子電洞對后能迅速被電場分離。而在p＋上一層薄的氧化物膜為透亮導電膜（TransparentConducTIngOxide：TCO），它可戒備太陽光反射，以有效吸收太陽光，通常是使用二氧化硅（SnO2）。非晶硅太陽能電池最大的優勢為成本低，而缺點則是效率低及光電轉換效率隨使用時間衰退的問題。因此非晶硅太陽能電池在小電力市場上被廣泛使用，但在發電市場上則較不具競爭力。
其它薄膜型中較值得一提的是曬化銅銦薄膜型太陽能電池，因它有非晶硅薄膜型太陽能電池所不能達到的高效率與可靠度。就效率而言，它在很小的單位面積上已經可達到16％以上，且沒有可靠度方面的問題，但由于其量產技術尚未完全成熟，特別在大面積基板上形成的場合中，各元素比例的均一性等問題，都是今后發展研究的課題。
薄膜太陽能電池發展前景及市場分解
太陽能電池又稱為“太陽能芯片”或“光電池”，是一種利用太陽光筆直發電的光電半導體薄片。它只要被滿足一定照度條件的光照到，瞬間就可輸出電壓及在有回路的情況下萌生電流。在物理學上稱為太陽能光伏（photovoltaic，縮寫為pV），簡稱光伏。
薄膜電池由于理論效率高、材料消耗少、制備能耗低等被稱為第二代太陽能電池技術。尤其是在柔性襯底上制備的薄膜電池，具有可卷蜿蜒疊、不怕摔碰、重量輕、弱光性能好等優點，將來使用前景廣闊。銅銦鎵硒（CIGS）薄膜太陽能電池易形成良好的背電極和高質量的pN結，且較容易制成柔性組件。目前，CIGS薄膜太陽能電池的試驗室轉換效率已達21.7%，組件全面積轉換效率已接近16%，其產業化技術也在逐步完善。隨著此技術大規模加工后良品率提升，國產化改進優化后加工成本降低，將越來越具有競爭力。此外，具有超高轉換效率的砷化鎵太陽能電池，憑借著其技術先進性，在特殊的使用場景具備很大的發展潛力，但是目前由于成本偏高，大規模的使用要快速實現成本的降低。
據博思數據公布《2016-2021年我國薄膜太陽能電池行業深度調研與市場調查報告》聲明：2009年，我國薄膜太陽能電池產量上升較快，重要是2008年投產公司較多，眾多薄膜太陽能電池公司加工步入正常軌道。2009年，我國薄膜太陽能電池產量達263MW;2010年，我國薄膜電池產量為380MW，同比上升44.5%;2011年，我國薄膜太陽能電池產量達565MW。2012年我國薄膜太陽能電池產量為400MW;2013年我國薄膜太陽能電池產量達到了260MW，2014年我國薄膜太陽能電池產量達到了300MW，2015年我國薄膜太陽能電池產量達到了458MW。
我國的薄膜加工商在很大程度上要依賴外國的供應商，這有可能導致一些重要的原材料供不應求，例如一些目標材料、導電玻璃和硅烷氣體。德國賀利氏（Heraeus）公司供應我國目標材料超過60%。在導電玻璃方面，日本的NSG集團和美國AFG工業公司占據我國相當大的市場份額。
薄膜電池的廣泛使用也有市場障礙，當前多晶硅缺料的問題正在緩解，價格也大幅下降，這勢必沖擊各類薄膜電池在成本上的優點。此外，資料顯示，薄膜太陽能電池的設備投資，幾乎是晶體硅電池設備投資額的10倍，籌資難度增高。我國國內薄膜電池產業起步更晚，受加工設備和技術瓶頸的制約，產業發展一直緩慢。
薄膜太陽能電池加工設備復雜昂貴，尤其是關鍵設備，更是高達上千萬美元，長期以來一直被歐洲、美國和日本的公司壟斷。目前，加工設備制造成本占我國薄膜太陽能電池發電成本的七成左右，這導致電力上網價格比傳統電價高出一大截，其產業化瓶頸十明顯顯。
薄膜電池中的CIGS電池較具發展潛力。薄膜涂層電池由于低成本特點，轉換效率不斷提升，將來市場份額勢必會分明上升，薄膜電池行業增速將持續高于晶硅電池行業增速。目前重要是材料成本較高，要配置追日聚光系統，因此使用受限。
薄膜電池行業在最近幾年才成規模，不論技術水平、行業成熟度、供應鏈等均處于逐漸成熟的過程中。首先從供應鏈看，薄膜電池產業鏈也處于新建過程中，部分原材料;其次，其設備接近專業設備，價格高昂，設備商的利潤空間很高，因此加工和測試設備需重點關注。
薄膜太陽能電池還要進一步降低成本和提高效率。技術和設備成本是制約的關鍵。應該實現薄膜產業高端裝備國產化，張大薄膜電池的產量，以規模化帶動成本降低。
依據國家統計局數據測算，到2020年，我國城鄉房屋建筑面積約為890億平方米，以東、南、西墻墻面積的15%、屋頂面積的10%計，筆直市場規模超過10萬億元，間接市場規模達30萬億元，相當于我國汽車市場的3-5倍。即使按照10%的轉化率和太陽能均勻每年1300個發電小時計算，裝機規模相當于368個葛洲壩或45個三峽，可替代全社會30%左右的年用電需求。而關于薄膜發電技術來說，憑借其神奇的優點，在光伏建筑一體化（BIpV）范疇是極具市場競爭力的。
雖然薄膜電池尚未形成產業化，在轉化效率方面也低于晶硅電池（美國MiaSole15.5%、德國Manz14.6%），但CIGS薄膜電池轉化效率以1-1.5%/年提升。因此，五年后薄膜電池轉化效率有望超過晶硅電池，加之規模化的形成，屆時綜合成本將低于晶硅電池，將會成為市場的主流選擇。
從近幾年薄膜電池的發展勢頭來看，銅銦鎵硒是其中唯一上升的薄膜類電池。薄膜電池材料消耗少、制備能耗低、組件加工可在一個車間內完成，成本優點分明。假如薄膜電池包件效率與晶硅電池相差無幾，其性價比將是無可比擬的。在柔性襯底上制備的薄膜電池，具有可卷蜿蜒疊、不拍摔碰、重量輕、弱光性能好等優點，未來的使用前景將會更加廣闊。加之光伏建筑一體化等分布式光伏的使用，預計5-10年后，薄膜電池將占據30%以上的市場份額。
上一篇：超級電容電池使用前景分解
下一篇：汽車電池產量將面對過剩
