薄膜太陽(yáng)電池可以使用在價(jià)格低廉的玻璃、塑料、陶瓷、石墨，金屬片等不同材料當(dāng)基板來(lái)制造，形成可產(chǎn)生電壓的薄膜厚度僅需數(shù)μm，因此在同一受光面積之下可較硅晶圓太陽(yáng)能電池大幅減少原料的用量（厚度可低于硅晶圓太陽(yáng)能電池90%以上），目前實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)換效率最高已達(dá)20%以上，規(guī)模化量產(chǎn)穩(wěn)定效率最高約13%。薄膜太陽(yáng)電池除了平面之外，也因?yàn)榫哂锌蓳闲钥梢灾谱鞒煞瞧矫鏄?gòu)造其應(yīng)用范圍大，可與建筑物結(jié)合或是變成建筑體的一部份，在薄膜太陽(yáng)電池制造上，則可使用各式各樣的沉積（deposiTIon）技術(shù)，一層又一層地把p-型或n-型材料長(zhǎng)上去，常見(jiàn)的薄膜太陽(yáng)電池有非晶硅、CuInSe2（CIS）、CuInGaSe2（CIGS）、和CdTe.。等。

薄膜太陽(yáng)能電池的優(yōu)缺點(diǎn)

薄膜型太陽(yáng)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(yáng)能電池有著明顯的減少，制造程序上所需的能量也較堆積型太陽(yáng)能電池來(lái)的小，它同時(shí)也擁有整合型式的連接模塊，如此一來(lái)便可省下了獨(dú)立模塊所需在固定和內(nèi)部連接的成本。未來(lái)薄膜型太陽(yáng)能電池將可能會(huì)取代現(xiàn)今一般常用硅太陽(yáng)能電池，而成為市場(chǎng)主流。

非晶硅太陽(yáng)能電池與單晶硅太陽(yáng)能電池或多晶硅太陽(yáng)能電池的最主要差異是材料的不同，單晶硅太陽(yáng)能電池或多晶硅太陽(yáng)能電池的材料都疏，而非晶硅太陽(yáng)能電池的材料則是SiH4，因?yàn)椴牧系牟煌狗蔷Ч杼?yáng)能電池的構(gòu)造與晶硅太陽(yáng)能電池稍有不同。

SiH4最大的優(yōu)點(diǎn)為吸光效果及光導(dǎo)效果都很好，但其電氣特性類似絕緣體，與硅的半導(dǎo)體特性相差甚遠(yuǎn)，因此最初認(rèn)為SiH4是不適合的材料。但在1970年代科學(xué)家克服了這個(gè)問(wèn)題，不久后美國(guó)的RCA制造出第一個(gè)非晶硅太陽(yáng)能電池。雖然SiH4吸光效果及光導(dǎo)效果都很好，但由于其結(jié)晶構(gòu)造比多晶硅太陽(yáng)能電池差，所以懸浮鍵的問(wèn)題比多晶硅太陽(yáng)能電池還嚴(yán)重，自由電子與電洞復(fù)合的速率非常快；此外SiH4的結(jié)晶構(gòu)造不規(guī)則會(huì)阻礙電子與電洞的移動(dòng)使得擴(kuò)散范圍變短。基于以上兩個(gè)因素，因此當(dāng)光照射在SiH4上產(chǎn)生電子電洞對(duì)后，必須盡快將電子與電洞分離，才能有效產(chǎn)生光電效應(yīng)。所以非晶硅太陽(yáng)能電池大多做得很薄，以減少自由電子與電洞復(fù)合。由于SiH4的吸光效果很好，雖然非晶硅太陽(yáng)能電池做得很薄，仍然可以吸收大部分的光。

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非晶硅薄膜型太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)不同于一般硅太陽(yáng)能電池，如圖9所示，其主要可分為三層，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(zhì)層（Intrinsiclayer），但純質(zhì)層一般而言通常都不會(huì)是完全的純質(zhì)（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(jié)構(gòu)較傳統(tǒng)p-n結(jié)構(gòu)有較大的電場(chǎng)，使得純質(zhì)層中生成電子電洞對(duì)后能迅速被電場(chǎng)分離。而在p＋上一層薄的氧化物膜為透明導(dǎo)電膜（TransparentConducTIngOxide：TCO），它可防止太陽(yáng)光反射，以有效吸收太陽(yáng)光，通常是使用二氧化硅（SnO2）。非晶硅太陽(yáng)能電池最大的優(yōu)點(diǎn)為成本低，而缺點(diǎn)則是效率低及光電轉(zhuǎn)換效率隨使用時(shí)間衰退的問(wèn)題。因此非晶硅太陽(yáng)能電池在小電力市場(chǎng)上被廣泛使用，但在發(fā)電市場(chǎng)上則較不具競(jìng)爭(zhēng)力。

其它薄膜型中較值得一提的是曬化銅銦薄膜型太陽(yáng)能電池，因它有非晶硅薄膜型太陽(yáng)能電池所不能達(dá)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(jīng)可達(dá)到16％以上，且沒(méi)有可靠度方面的問(wèn)題，但由于其量產(chǎn)技術(shù)尚未完全成熟，特別在大面積基板上形成的場(chǎng)合中，各元素比例的均一性等問(wèn)題，都是今后發(fā)展研究的課題。

薄膜太陽(yáng)能電池發(fā)展前景及市場(chǎng)分析

太陽(yáng)能電池又稱為“太陽(yáng)能芯片”或“光電池”，是一種利用太陽(yáng)光直接發(fā)電的光電半導(dǎo)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產(chǎn)生電流。在物理學(xué)上稱為太陽(yáng)能光伏（photovoltaic，縮寫(xiě)為pV），簡(jiǎn)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(yáng)能電池技術(shù)。尤其是在柔性襯底上制備的薄膜電池，具有可卷曲折疊、不怕摔碰、重量輕、弱光性能好等優(yōu)勢(shì)，未來(lái)應(yīng)用前景廣闊。銅銦鎵硒（CIGS）薄膜太陽(yáng)能電池易形成良好的背電極和高質(zhì)量的pN結(jié)，且較容易制成柔性組件。目前，CIGS薄膜太陽(yáng)能電池的實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)換效率已達(dá)21.7%，組件全面積轉(zhuǎn)換效率已接近16%，其產(chǎn)業(yè)化技術(shù)也在逐步完善。隨著此技術(shù)大規(guī)模生產(chǎn)后良品率提升，國(guó)產(chǎn)化改進(jìn)優(yōu)化后生產(chǎn)成本降低，將越來(lái)越具有競(jìng)爭(zhēng)力。此外，具有超高轉(zhuǎn)換效率的砷化鎵太陽(yáng)能電池，憑借著其技術(shù)先進(jìn)性，在特殊的應(yīng)用場(chǎng)景具備很大的發(fā)展?jié)摿Γ悄壳坝捎诔杀酒撸笠?guī)模的應(yīng)用需要快速實(shí)現(xiàn)成本的降低。

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據(jù)博思數(shù)據(jù)發(fā)布《2016-2021年中國(guó)薄膜太陽(yáng)能電池行業(yè)深度調(diào)研與市場(chǎng)調(diào)查報(bào)告》表明：2009年，中國(guó)薄膜太陽(yáng)能電池產(chǎn)量增長(zhǎng)較快，主要是2008年投產(chǎn)企業(yè)較多，眾多薄膜太陽(yáng)能電池企業(yè)生產(chǎn)步入正常軌道。2009年，中國(guó)薄膜太陽(yáng)能電池產(chǎn)量達(dá)263MW;2010年，中國(guó)薄膜電池產(chǎn)量為380MW，同比增長(zhǎng)44.5%;2011年，中國(guó)薄膜太陽(yáng)能電池產(chǎn)量達(dá)565MW。2012年中國(guó)薄膜太陽(yáng)能電池產(chǎn)量為400MW;2013年中國(guó)薄膜太陽(yáng)能電池產(chǎn)量達(dá)到了260MW，2014年中國(guó)薄膜太陽(yáng)能電池產(chǎn)量達(dá)到了300MW，2015年中國(guó)薄膜太陽(yáng)能電池產(chǎn)量達(dá)到了458MW。

中國(guó)的薄膜生產(chǎn)商在很大程度上要依靠外國(guó)的供應(yīng)商，這有可能導(dǎo)致一些主要的原材料供不應(yīng)求，例如一些目標(biāo)材料、導(dǎo)電玻璃和硅烷氣體。德國(guó)賀利氏（Heraeus）公司供應(yīng)中國(guó)目標(biāo)材料超過(guò)60%。在導(dǎo)電玻璃方面，日本的NSG集團(tuán)和美國(guó)AFG工業(yè)公司占據(jù)中國(guó)相當(dāng)大的市場(chǎng)份額。

薄膜電池的廣泛應(yīng)用也有市場(chǎng)障礙，當(dāng)前多晶硅缺料的問(wèn)題正在緩解，價(jià)格也大幅下降，這勢(shì)必沖擊各類薄膜電池在成本上的優(yōu)勢(shì)。此外，資料顯示，薄膜太陽(yáng)能電池的設(shè)備投資，幾乎是晶體硅電池設(shè)備投資額的10倍，籌資難度增高。中國(guó)國(guó)內(nèi)薄膜電池產(chǎn)業(yè)起步更晚，受生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)瓶頸的制約，產(chǎn)業(yè)發(fā)展一直緩慢。

薄膜太陽(yáng)能電池生產(chǎn)設(shè)備復(fù)雜昂貴，尤其是關(guān)鍵設(shè)備，更是高達(dá)上千萬(wàn)美元，長(zhǎng)期以來(lái)一直被歐洲、美國(guó)和日本的企業(yè)壟斷。目前，生產(chǎn)設(shè)備制造成本占我國(guó)薄膜太陽(yáng)能電池發(fā)電成本的七成左右，這導(dǎo)致電力上網(wǎng)價(jià)格比傳統(tǒng)電價(jià)高出一大截，其產(chǎn)業(yè)化瓶頸十分明顯。

薄膜電池中的CIGS電池較具發(fā)展?jié)摿Α１∧ね繉与姵赜捎诘统杀咎攸c(diǎn)，轉(zhuǎn)換效率不斷提升，未來(lái)市場(chǎng)份額勢(shì)必會(huì)明顯增長(zhǎng)，薄膜電池行業(yè)增速將繼續(xù)高于晶硅電池行業(yè)增速。目前主要是材料成本較高，需要配置追日聚光系統(tǒng)，因此應(yīng)用受限。

薄膜電池行業(yè)在最近幾年才成規(guī)模，不論技術(shù)水平、行業(yè)成熟度、供應(yīng)鏈等均處于逐漸成熟的過(guò)程中。首先從供應(yīng)鏈看，薄膜電池產(chǎn)業(yè)鏈也處于新建過(guò)程中，部分原材料;其次，其設(shè)備接近專業(yè)設(shè)備，價(jià)格高昂，設(shè)備商的利潤(rùn)空間很高，因此生產(chǎn)和檢測(cè)設(shè)備需重點(diǎn)關(guān)注。

薄膜太陽(yáng)能電池還需要進(jìn)一步降低成本和提高效率。技術(shù)和設(shè)備成本是制約的關(guān)鍵。應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)薄膜產(chǎn)業(yè)高端裝備國(guó)產(chǎn)化，擴(kuò)大薄膜電池的產(chǎn)量，以規(guī)模化帶動(dòng)成本降低。

根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)測(cè)算，到2020年，我國(guó)城鄉(xiāng)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(jì)，直接市場(chǎng)規(guī)模超過(guò)10萬(wàn)億元，間接市場(chǎng)規(guī)模達(dá)30萬(wàn)億元，相當(dāng)于我國(guó)汽車(chē)市場(chǎng)的3-5倍。即使按照10%的轉(zhuǎn)化率和太陽(yáng)能平均每年1300個(gè)發(fā)電小時(shí)計(jì)算，裝機(jī)規(guī)模相當(dāng)于368個(gè)葛洲壩或45個(gè)三峽，可替代全社會(huì)30%左右的年用電需求。而對(duì)于薄膜發(fā)電技術(shù)來(lái)說(shuō)，憑借其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，在光伏建筑一體化（BIpV）領(lǐng)域是極具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的。

雖然薄膜電池尚未形成產(chǎn)業(yè)化，在轉(zhuǎn)化效率方面也低于晶硅電池（美國(guó)MiaSole15.5%、德國(guó)Manz14.6%），但CIGS薄膜電池轉(zhuǎn)化效率以1-1.5%/年提升。因此，五年后薄膜電池轉(zhuǎn)化效率有望超過(guò)晶硅電池，加之規(guī)模化的形成，屆時(shí)綜合成本將低于晶硅電池，將會(huì)成為市場(chǎng)的主流選擇。

從近幾年薄膜電池的發(fā)展勢(shì)頭來(lái)看，銅銦鎵硒是其中唯一增長(zhǎng)的薄膜類電池。薄膜電池材料消耗少、制備能耗低、組件生產(chǎn)可在一個(gè)車(chē)間內(nèi)完成，成本優(yōu)勢(shì)明顯。如果薄膜電池組件效率與晶硅電池相差無(wú)幾，其性價(jià)比將是無(wú)可比擬的。在柔性襯底上制備的薄膜電池，具有可卷曲折疊、不拍摔碰、重量輕、弱光性能好等優(yōu)勢(shì)，將來(lái)的應(yīng)用前景將會(huì)更加廣闊。加之光伏建筑一體化等分布式光伏的應(yīng)用，預(yù)計(jì)5-10年后，薄膜電池將占據(jù)30%以上的市場(chǎng)份額。