薄膜太陽能電池市場前景廣闊

萬物生長靠太陽。由于太陽能清潔安全、取之不竭，很多國家將目光投向了清潔的太陽能發(fā)電。國際能源署的報告顯示，到2030年，全球電力需求將翻番。因此，采用太陽能等可再生能源發(fā)電無疑是有效的解決方法。

目前，地球表面的太陽輻射高達(dá)12萬太瓦（1太瓦等于100萬兆瓦），其中600 太瓦是可用的，而我們?nèi)祟愔恍?0太瓦就可以了（資料來源：Matthias Loster， 2006）。隨著技術(shù)的改進、光轉(zhuǎn)換效率的提高以及生產(chǎn)成本的下降，太陽能對未來能源的貢獻(xiàn)將會進一步增加。

三代太陽能電池的優(yōu)劣勢比較 薄膜太陽能電池發(fā)展?jié)摿薮?/p>

對于太陽能發(fā)電而言，最重要的莫過于太陽能電池技術(shù)的發(fā)展。未來，晶體硅仍將是太陽能電池發(fā)展的主流，但比例會越來越低。而薄膜太陽能電池會有更廣闊的發(fā)展空間。

第一代太陽能電池包括多晶硅、單晶硅電池，其中單晶硅電池轉(zhuǎn)換效率為16％到20％，多晶體硅電池效率為14％到16％。目前硅基太陽能電池是全球市場的主流技術(shù)，在大規(guī)模應(yīng)用和工業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)主導(dǎo)地位。不過，由于受硅材料價格及復(fù)雜電池工藝影響，相應(yīng)的太陽能電池成本價格居高不下。

第二代太陽能電池則包括各種薄膜電池，涵蓋碲化鎘電池（CdTe）、銅銦鎵硒電池（CIGS）、非晶硅薄膜電池（aSi）、砷化鎵電池、納米二氧化鈦染料敏化電池等，目前，前三種薄膜電池已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

1、碲化鎘屬于直接禁帶半導(dǎo)體，能隙值（1.45eV）位于理想的能隙范圍內(nèi)，同時具有很高的吸收系數(shù)，因此是高效率的理想太陽電池材料之一。目前工業(yè)化生產(chǎn)的模塊效率已經(jīng)達(dá)到12% （First Solar， 2010年）。最近，通用電氣 （GE）獲得了創(chuàng)世界紀(jì)錄的12.8%模塊效率。由于碲化鎘材料價格相對較低，易于實現(xiàn)規(guī)模化大批量生產(chǎn)，因此具有潛在的成本優(yōu)勢。近年來，碲化鎘薄膜太陽能電池商業(yè)表現(xiàn)較佳，市場前景廣闊，未來可能超過非晶硅太陽電池占有量。

2、銅銦鎵硒吸光范圍廣，具有高轉(zhuǎn)換效率和較低的材料制造成本，因此也被視為未來最有發(fā)展?jié)摿Φ谋∧ぬ柲茈姵胤N類之一。其實驗室報道的最高轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了20.3%，可以和單晶硅太陽能電池媲美。復(fù)雜的制造工藝以及高投資成本是其市場成長的主要制約條件。2011年初，日本Solar Frontier公司開始了全面自動化銅銦鎵硒薄膜太陽能組件的商業(yè)化量產(chǎn)，其生產(chǎn)線上的組件轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了11.6%。目前，Solar Frontier公司并未透露其每瓦生產(chǎn)成本。但是，產(chǎn)品的大規(guī)模化生產(chǎn)以及轉(zhuǎn)換效率的進一步提高，將有效降低其安裝系統(tǒng)的系統(tǒng)平衡成本。

3、非晶硅太陽能電池的優(yōu)點在于其對于可見光譜的吸光能力很強，所需的硅薄膜厚度低，生產(chǎn)技術(shù)成熟，可以制作大面積太陽能電池。主要缺點是轉(zhuǎn)化率低（6%-8%），而且光照一段時間后，效率還會衰減，且主要用于功率小的電子產(chǎn)品市場，如電子計算器、玩具等。

第三代太陽電池包括各種超疊層太陽電池、熱光伏電池（TPV）、量子阱及量子點超晶格太陽能電池等新概念太陽能電池。目前主要限于實驗室研究，仍需大量研究工作深入探索，其產(chǎn)業(yè)化需待2020年以后。

薄膜太陽能電池應(yīng)用前景廣闊 促進太陽能產(chǎn)業(yè)進一步發(fā)展

從市場前景來看，薄膜太陽能電池在光伏建筑一體化、大規(guī)模低成本發(fā)電站建設(shè)等方面將比傳統(tǒng)的晶體硅太陽能電池具有更加廣闊的應(yīng)用前景。薄膜太陽能電池簡單的制造工序以及能耗少的生產(chǎn)流程克服了光電轉(zhuǎn)化效率相對較低以及壽命較短所帶來的成本挑戰(zhàn)。

由于采用價格相對便宜的玻璃、不銹鋼等作為襯底，加之相關(guān)的電子半導(dǎo)體及玻璃行業(yè)已經(jīng)發(fā)展成熟，這使得薄膜太陽能電池受上游原材料制約較少，使其可以非常好地控制成本和價格。

從應(yīng)用環(huán)境看，薄膜太陽能電池弱光性好的特點使其能在廣泛的環(huán)境下發(fā)電，因其適用各種強度的陽光，其性能受天氣的影響較小，另外，由于它可承受較高的溫度，其發(fā)電功率不容易受溫度影響。因此，薄膜太陽能電池的應(yīng)用將十分廣泛。

另外，由于薄膜太陽能電池具有便攜、耐用、光電轉(zhuǎn)換效率高等特點，可廣泛應(yīng)用于電子消費品、遠(yuǎn)程監(jiān)控/通訊、軍事、野外/室內(nèi)供電等領(lǐng)域；也由于使用塑料等質(zhì)輕柔軟的材料為基板，薄膜太陽能電池將廣泛用于手表、計算器、窗簾甚至服裝上。值得一提的是，清潔太陽能的廣泛應(yīng)用將同時帶來下一代儲能電池在千瓦級小單元儲能以及太陽能并網(wǎng)發(fā)電中儲能調(diào)頻的應(yīng)用并獲得廣闊發(fā)展。

太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展提速

由于日本大地震導(dǎo)致世界各國重新審視各自的核電發(fā)展政策，也使得各國政府大幅提升了太陽能發(fā)電目標(biāo)。據(jù)《中國電力報》報道，歐洲原來確定到2020年太陽能發(fā)電裝機容量是4000萬千瓦，目前增加到1億到4億千瓦，美國也提出到2020年太陽能發(fā)電裝機達(dá)到3.5億千瓦；日本提出的2020年發(fā)展目標(biāo)是2800萬千瓦，印度也提出到2020年發(fā)展到2000萬千瓦的目標(biāo)。

2011年5月5日，國家發(fā)改委能源研究所副所長李俊峰在“第六屆亞洲太陽能光伏工業(yè)論壇”明確表態(tài)：“到2015年，國內(nèi)的光伏裝機容量目標(biāo)將達(dá)到1000萬千瓦，到2020年，目標(biāo)至少要到5000萬千瓦。”這一目標(biāo)較業(yè)界預(yù)期高得多，意味著未來十年國內(nèi)光伏裝機將開啟“加速”模式。

目前，由于全球?qū)﹄娏π枨蟮牟粩喔邼q，因此也提高了對太陽能發(fā)電的需求（見下表）。

有鑒于上述原因，許多原本和太陽能沒什么關(guān)系的企業(yè)，也開始大力投資于太陽能市場。根據(jù)CNN6月14日的報道，谷歌將向美國太陽能廠商太陽城公司（SolarCity）投資2.8億美元，這是美國家用太陽能領(lǐng)域的最大一筆類似投資，將有助于該公司為美國10個州的7000到9000戶居民鋪設(shè)太陽能供電系統(tǒng)。

太陽能領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)廠商也是如此。今年4月，GE宣布將投資6億美元生產(chǎn)太陽能電池，投產(chǎn)后每年的產(chǎn)能將能為8萬戶家庭提供電力。公司首席執(zhí)行官伊梅爾特表示，到2015年，太陽能將為通用電氣帶來20億到30億美元的收入。（GE中國研發(fā)中心黃群健博士對此文亦有貢獻(xiàn)）

陳向力，畢業(yè)于中國科技大學(xué)和美國伊利諾大學(xué)，在激光的工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，是一位世界知名的專家，為全球激光加工技術(shù)作出過突破性的貢獻(xiàn)；并擁有多項專利。陳博士于1994年加入GE，在美國GE全球研發(fā)中心擔(dān)任研發(fā)和管理職位；2000年，陳博士在上海領(lǐng)導(dǎo)創(chuàng)立了GE的第三個全球研發(fā)中心，并擔(dān)任首任總經(jīng)理。在擔(dān)任現(xiàn)職務(wù)之前，陳博士擔(dān)任GE醫(yī)療系統(tǒng)集團全球產(chǎn)品研發(fā)(中國區(qū))總經(jīng)理，負(fù)責(zé)研究與開發(fā)適應(yīng)全球市場需求的醫(yī)療器械和醫(yī)療服務(wù)。

2009年9月，陳向力博士被上海市政府授予上海市白玉蘭紀(jì)念獎，以表彰他對上海市經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展做出的杰出貢獻(xiàn)。2010年1月GE公司董事長兼首席執(zhí)行官杰夫·伊梅爾特（Jeff Immelt）授予陳向力博士董事長獎，以表彰其在推動革新與發(fā)展，以及“在中國為中國”項目中所作出得的杰出成就。