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薄膜太陽(yáng)能電池是緩解能源危機(jī)的新型光伏器件。薄膜太陽(yáng)能電池可以使用在價(jià)格低廉的陶瓷、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，目前轉(zhuǎn)換效率最高可以達(dá)13%。

隨著煤、石油、天然氣等能源日益枯竭和環(huán)境污染日益加劇,人們迫切需要尋找清潔可再生新能源。作為地球無(wú)限可再生的無(wú)污染能源———太陽(yáng)能的應(yīng)用日益引起人們的關(guān)注,將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的太陽(yáng)能電池的研制得到了迅速發(fā)展。目前以商品化的晶體硅太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率最高,但受材料純度和制備工藝限制,成本高,很難再提高轉(zhuǎn)化效率或降低成本。薄膜太陽(yáng)能電池只需幾μm的厚度就能實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換,是降低成本和提高光子循環(huán)的理想材料。

薄膜太陽(yáng)能電池是緩解能源危機(jī)的新型光伏器件。薄膜太陽(yáng)能電池可以使用在價(jià)格低廉的陶瓷、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，目前轉(zhuǎn)換效率最高可以達(dá)13%。薄膜電池太陽(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，應(yīng)用非常廣泛。

薄膜太陽(yáng)能電池分類

1. 硅基薄膜電池

硅基薄膜電池包括非晶硅薄膜電池、微晶硅薄膜電池、多晶硅薄膜電池，而目前市場(chǎng)主要是非晶硅薄膜電池產(chǎn)品。非晶硅的禁帶寬度為1.7eV，通過(guò)摻硼或磷可得到p型或n型a-Si。為了提高效率和改善穩(wěn)定性，還發(fā)展了p-i-n/p-i-n雙層或多層結(jié)構(gòu)式的疊層電池。

2. 碲化鎘(CdTe)薄膜電池

碲化鎘薄膜電池是最早發(fā)展的太陽(yáng)電池之一，由于其工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，制造成本低，實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)換效率已超過(guò)16%，大規(guī)模效率超過(guò)12%，遠(yuǎn)高于非晶硅電池。不過(guò)由于鎘元素可能對(duì)環(huán)境造成污染，使用受到限制。近年來(lái)美國(guó)FirstSolar公司采取了獨(dú)特的蒸氣輸運(yùn)法沉積等特殊措施，解決了污染問(wèn)題，開(kāi)始大規(guī)模生產(chǎn)，并為德國(guó)建造世界最大的光伏電站提供40MW碲化鎘太陽(yáng)電池組件。

3. 銅銦鎵硒(CIGS)薄膜電池

銅銦鎵硒薄膜電池是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的新型太陽(yáng)電池，通過(guò)磁控濺射、真空蒸發(fā)等方法，在基底上沉積銅銦鎵硒薄膜，薄膜制作方法主要有多元分布蒸發(fā)法和金屬預(yù)置層后硒化法等?；滓话阌貌ＡВ部捎貌讳P鋼作為柔性襯底。實(shí)驗(yàn)室最高效率已接近20%，成品組件效率已達(dá)到13%，是目前薄膜電池中效率最高的電池之一。

4. 砷化鎵(GaAs)薄膜電池

砷化鎵薄膜電池是在單晶硅基板上以化學(xué)氣相沉積法生長(zhǎng)GaAs薄膜所制成的薄膜太陽(yáng)電池，其直接帶隙1.424eV，具有30%以上的高轉(zhuǎn)換效率，很早就被應(yīng)用于人造衛(wèi)星的太陽(yáng)電池板。然而砷化鎵電池價(jià)格昂貴，且砷是有毒元素，所以極少在地面應(yīng)用。

5.染料敏化薄膜電池

染料敏化太陽(yáng)電池是太陽(yáng)電池中相當(dāng)新穎的技術(shù)產(chǎn)品，由透明導(dǎo)電基板、二氧化鈦(TIO2)納米微粒薄膜、染料(光敏化劑)、電解質(zhì)和ITO電極所組成。目前仍停留在實(shí)驗(yàn)室階段，實(shí)驗(yàn)室最高效率在11%左右。

薄膜太陽(yáng)能電池行業(yè)調(diào)研

薄膜太陽(yáng)能電池目前還處于萌芽階段，具有可撓性可以制作成非平面構(gòu)造，因此其應(yīng)用范圍十分廣泛，可與建筑物結(jié)合使用。

2015-2020年，我國(guó)太陽(yáng)能電池產(chǎn)量呈逐年增加的趨勢(shì)，根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，2020年我國(guó)太陽(yáng)能電池的產(chǎn)量為15729萬(wàn)千瓦，較2019年同期增長(zhǎng)22.3%。2021年上半年，我國(guó)太陽(yáng)能電池的產(chǎn)量達(dá)到9746萬(wàn)千瓦，同比增長(zhǎng)52.6%。

2000年以來(lái)，我國(guó)政府前前后后出臺(tái)了100多項(xiàng)鼓勵(lì)支持太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)的相關(guān)政策，促進(jìn)太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展。隨著我國(guó)太陽(yáng)能電池下游的需求逐漸增加，上游硅材料的產(chǎn)量供不應(yīng)求，導(dǎo)致我國(guó)多晶硅依賴于進(jìn)口，而太陽(yáng)能電池和組件等產(chǎn)品多用于出口歐美，國(guó)內(nèi)應(yīng)用市場(chǎng)規(guī)模較小。受美國(guó)反傾銷(xiāo)制裁，光伏組件出口量大幅下降，為解決這一問(wèn)題，提高國(guó)內(nèi)市場(chǎng)規(guī)模，2013年，國(guó)務(wù)院發(fā)布了《關(guān)于促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的若干意見(jiàn)》。

2017年1月，國(guó)家發(fā)改委和國(guó)家能源局發(fā)布《能源規(guī)劃“十三五”》，從而促進(jìn)國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能電池市場(chǎng)的應(yīng)用規(guī)模，其中要求推進(jìn)非石化能源可持續(xù)發(fā)展，2020年太陽(yáng)能發(fā)電規(guī)模達(dá)到1.1億千瓦以上。我國(guó)政府2019年5月頒布《智能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)揮在那行動(dòng)計(jì)劃》中，為推動(dòng)太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)制造發(fā)展，支持多晶硅生產(chǎn)、收貨、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)的機(jī)械化與自動(dòng)化。2019到2020年，我國(guó)政策加大太陽(yáng)能光伏發(fā)電的補(bǔ)貼力度，《關(guān)于2020年光伏發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)政策有關(guān)事項(xiàng)的通知》中，確定了資源區(qū)新增集中式光伏電站的指導(dǎo)價(jià)，同時(shí)2020年財(cái)政補(bǔ)貼規(guī)模的戶用分布式光伏發(fā)電量補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)為0.08元/千瓦時(shí)。

盡管近年來(lái)多晶硅價(jià)格大幅下滑，晶硅電池轉(zhuǎn)換效率穩(wěn)步提升，薄膜電池成本優(yōu)勢(shì)減弱，發(fā)展放緩。但光伏行業(yè)正逐步走向技術(shù)多元化，晶硅、薄膜、聚光技術(shù)的博弈不再局限于成本的比拼，各技術(shù)可以在各自的優(yōu)勢(shì)應(yīng)用領(lǐng)域上拓展市場(chǎng)空間。

在未來(lái)市場(chǎng)中，薄膜太陽(yáng)能電池所占的比重將會(huì)不斷增加，薄膜太陽(yáng)能電池的研發(fā)將繼續(xù)提速。未來(lái)光伏建筑一體化(BIPV)的推廣以及國(guó)家扶持太陽(yáng)能電池發(fā)展的政策陸續(xù)出臺(tái)，將推動(dòng)我國(guó)薄膜太陽(yáng)能電池新一輪的高速發(fā)展。

現(xiàn)今，業(yè)界對(duì)以薄膜取代硅晶制造太陽(yáng)能電池在技術(shù)上已有足夠的把握。日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所于2月已經(jīng)研制出當(dāng)今世界上太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換率最高的有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池，其轉(zhuǎn)換率已達(dá)到現(xiàn)有有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池的4倍。此前的有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池是把兩層有機(jī)半導(dǎo)體的薄膜接合在一起，從太陽(yáng)能到電能的轉(zhuǎn)換率約為1%。新型有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池在原有的兩層構(gòu)造中間加入一種混合薄膜，變成三層構(gòu)造，這樣就增加了產(chǎn)生電能的分子之間的接觸面積，從而大大提高了太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換率。

原標(biāo)題：薄膜太陽(yáng)能電池分類 薄膜太陽(yáng)能電池行業(yè)調(diào)研