薄膜太阳能电池分类 薄膜太阳能电池行业调研

随着煤、石油、天然气等能源日益枯竭和环境污染日益加剧,人们迫切需要寻找清洁可再生新能源。作为地球无限可再生的无污染能源———太阳能的应用日益引起人们的关注,将太阳能转化为电能的太阳能电池的研制得到了迅速发展。目前以商品化的晶体硅太阳能电池的光电转化效率最高,但受材料纯度和制备工艺限制,成本高,很难再提高转化效率或降低成本。薄膜太阳能电池只需几μm的厚度就能实现光电转换,是降低成本和提高光子循环的理想材料。

薄膜太阳能电池是缓解能源危机的新型光伏器件。薄膜太阳能电池可以使用在价格低廉的陶瓷、石墨、金属片等不同材料当基板来制造，形成可产生电压的薄膜厚度仅需数μm，目前转换效率最高可以达13%。薄膜电池太阳电池除了平面之外，也因为具有可挠性可以制作成非平面构造其应用范围大，可与建筑物结合或是变成建筑体的一部份，应用非常广泛。

薄膜太阳能电池分类

1. 硅基薄膜电池

硅基薄膜电池包括非晶硅薄膜电池、微晶硅薄膜电池、多晶硅薄膜电池，而目前市场主要是非晶硅薄膜电池产品。非晶硅的禁带宽度为1.7eV，通过掺硼或磷可得到p型或n型a-Si。为了提高效率和改善稳定性，还发展了p-i-n/p-i-n双层或多层结构式的叠层电池。

2. 碲化镉(CdTe)薄膜电池

碲化镉薄膜电池是最早发展的太阳电池之一，由于其工艺过程简单，制造成本低，实验室转换效率已超过16%，大规模效率超过12%，远高于非晶硅电池。不过由于镉元素可能对环境造成污染，使用受到限制。近年来美国FirstSolar公司采取了独特的蒸气输运法沉积等特殊措施，解决了污染问题，开始大规模生产，并为德国建造世界最大的光伏电站提供40MW碲化镉太阳电池组件。

3. 铜铟镓硒(CIGS)薄膜电池

铜铟镓硒薄膜电池是近年来发展起来的新型太阳电池，通过磁控溅射、真空蒸发等方法，在基底上沉积铜铟镓硒薄膜，薄膜制作方法主要有多元分布蒸发法和金属预置层后硒化法等。基底一般用玻璃，也可用不锈钢作为柔性衬底。实验室最高效率已接近20%，成品组件效率已达到13%，是目前薄膜电池中效率最高的电池之一。

4. 砷化镓(GaAs)薄膜电池

砷化镓薄膜电池是在单晶硅基板上以化学气相沉积法生长GaAs薄膜所制成的薄膜太阳电池，其直接带隙1.424eV，具有30%以上的高转换效率，很早就被应用于人造卫星的太阳电池板。然而砷化镓电池价格昂贵，且砷是有毒元素，所以极少在地面应用。

5.染料敏化薄膜电池

染料敏化太阳电池是太阳电池中相当新颖的技术产品，由透明导电基板、二氧化钛(TIO2)纳米微粒薄膜、染料(光敏化剂)、电解质和ITO电极所组成。目前仍停留在实验室阶段，实验室最高效率在11%左右。

薄膜太阳能电池行业调研

薄膜太阳能电池目前还处于萌芽阶段，具有可挠性可以制作成非平面构造，因此其应用范围十分广泛，可与建筑物结合使用。

2015-2020年，我国太阳能电池产量呈逐年增加的趋势，根据国家统计局数据显示，2020年我国太阳能电池的产量为15729万千瓦，较2019年同期增长22.3%。2021年上半年，我国太阳能电池的产量达到9746万千瓦，同比增长52.6%。

2000年以来，我国政府前前后后出台了100多项鼓励支持太阳能产业的相关政策，促进太阳能产业的高速发展。随着我国太阳能电池下游的需求逐渐增加，上游硅材料的产量供不应求，导致我国多晶硅依赖于进口，而太阳能电池和组件等产品多用于出口欧美，国内应用市场规模较小。受美国反倾销制裁，光伏组件出口量大幅下降，为解决这一问题，提高国内市场规模，2013年，国务院发布了《关于促进光伏产业健康发展的若干意见》。

2017年1月，国家发改委和国家能源局发布《能源规划“十三五”》，从而促进国内太阳能电池市场的应用规模，其中要求推进非石化能源可持续发展，2020年太阳能发电规模达到1.1亿千瓦以上。我国政府2019年5月颁布《智能光伏产业发挥在那行动计划》中，为推动太阳能电池产业制造发展，支持多晶硅生产、收货、运输等环节的机械化与自动化。2019到2020年，我国政策加大太阳能光伏发电的补贴力度，《关于2020年光伏发电上网电价政策有关事项的通知》中，确定了资源区新增集中式光伏电站的指导价，同时2020年财政补贴规模的户用分布式光伏发电量补贴标准为0.08元/千瓦时。

尽管近年来多晶硅价格大幅下滑，晶硅电池转换效率稳步提升，薄膜电池成本优势减弱，发展放缓。但光伏行业正逐步走向技术多元化，晶硅、薄膜、聚光技术的博弈不再局限于成本的比拼，各技术可以在各自的优势应用领域上拓展市场空间。

在未来市场中，薄膜太阳能电池所占的比重将会不断增加，薄膜太阳能电池的研发将继续提速。未来光伏建筑一体化(BIPV)的推广以及国家扶持太阳能电池发展的政策陆续出台，将推动我国薄膜太阳能电池新一轮的高速发展。

现今，业界对以薄膜取代硅晶制造太阳能电池在技术上已有足够的把握。日本产业技术综合研究所于2月已经研制出当今世界上太阳能转换率最高的有机薄膜太阳能电池，其转换率已达到现有有机薄膜太阳能电池的4倍。此前的有机薄膜太阳能电池是把两层有机半导体的薄膜接合在一起，从太阳能到电能的转换率约为1%。新型有机薄膜太阳能电池在原有的两层构造中间加入一种混合薄膜，变成三层构造，这样就增加了产生电能的分子之间的接触面积，从而大大提高了太阳能转换率。

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