薄膜太阳能电池，你了解多少？

光伏电池组件  来源:新能源前线    2017/10/19 16:48:14  我要投稿  

关键词: 薄膜电池 太阳能电池 光伏技术

近几年来，太阳能电池越来越受到科研人员的重视，发展迅速，前景光明。除了传统的晶体硅用于太阳能电池的制备中，现在薄膜太阳能电池板也发展得如火如荼，那么薄膜太阳能电池有哪些？它们的性能如何？跟着小编看看吧！

随着基础科学的发展，太阳能电池板的性能也有了很大的提高。薄膜太阳能电池板正逐渐成为主流。相比于传统的硅材料太阳能电池板，它具有更好的柔韧性，拓宽了太阳能电池的应用领域，能够和你家的结构设计无缝连接！

传统太阳能电池板和薄膜电池板的不同，二者之间最明显的区别在于厚度，导致了传统太阳能电池板和薄膜太阳能电池在太阳能捕获效率上存在差异，其原因在于材料的不同，薄膜太阳能电池采用了不同的化合物。

传统的太阳能板用的是晶体硅（C-Si），这项技术已经发展多年，比较成熟可靠。值得注意的是，虽然C-Si具有较高的能量转换效率，但是实际吸光效率较差，这就意味着太阳能板必须足够厚，才能提高实际效率。

与此不同的是，薄膜技术可以“混搭”多种元素，比传统太阳能板薄350倍左右，通过在玻璃、金属、塑料等材料表面镀膜或者沉积就可以制备太阳能电池面板。这样，不同类型的材料对光能可以充分利用，提高效率。

薄膜太阳能电池的类型

现在，薄膜太阳能电池要达到两个目标：一是要具有足够的柔韧性，能够在大型建筑材料表面附着，二是要实现和传统太阳能电池一样的效率，甚至更高。不同的制备技术所得的薄膜太阳能板和传统的太阳能板相比，具有不同的优缺点。通常对薄膜太阳能板的命名来自于半导体材料的类型。

1.不定形硅(a-Si)

图1.a-Si光伏电池结构

不定形硅是最早的也是最成熟的用于制作薄膜太阳能电池。这可能是因为晶体硅早已用在传统太阳能电池上，人们对硅电子的性质的了解比较透彻。

优点：

与晶体硅不同，无定形硅具有较高的太阳能吸收率使其做成薄膜结构成为可能，也有效地降低了成本。由于其原料充足、无毒、物美价廉的特点，无定形硅迅速成为第一薄膜法，进军主流。

缺点：

由于其转换效率较低，所以大多数只出现在小规模、柔性较好的电子产品中。

2.碲化镉(CdTe)

图2.CdTe光伏电池结构

基于CdTe的太阳能电池是第二受欢迎的光伏技术，转换效率稳定在5%左右，制造过程简单、迅速。可以和硅基材料相媲美，转换效率的提高，也促进了它的应用。

优点：

CdTe比硅基太阳能电池便宜，更值得注意的是，它具有最小的碳排放以及投资回收期。尽管CdTe以及其他薄膜材料，在效率方面仍然落后于传统的c-Si面板。但是，差距在不断缩小，2015年，一家叫做First Solar的公司做的CdTe太阳能面板效率能够达到平均商业效率——16.1%。

缺点：

CdTe的一个主要缺点就是要用“非常的”材料来制造，镉是一种剧毒物质，能够像汞一样在食物链中积累，这就有悖于环境友好、安全无毒的理念。

许多机构和实验室都在寻找环境友好、转换效率高的替代物，太阳能厂商也在探索回收和循环利用含镉材料的方法以解决环境问题。

3.铜铟镓硒(CIGS)

图3.CIGS光伏电池结构

这种太阳能电池是另一种受欢迎的半导体类型。制备CIGS的技术在欧洲和日本越来越受到重视，而且世界各地的生产商们使用这种技术来充分发掘环境友好型材料的转换效率的潜力。

优点：

CIGS的优点在于它是一种环境友好型材料，有利于生产商追求长远利益，这种材料做成的太阳能电池相比于其他薄膜材料，具有较高的潜在效率，也有很大的热阻。由于其不易分解，在一些使用寿命要求较高的设备中应用潜力很大。

缺点：

CIGS技术尚未超过传统的硅基太阳能板，但它近年来，转化效率也有明显提升。虽然基于实验室合成的效率超过20%，但在实际应用中效率还达不到实验值的一半。

4.新的铜锌锡硫方法(CZTS)

图4.CZTS光伏电池结构

在寻找既环境友好又原料丰富的太阳能电池材料的路上，CZTS被科学家所发现。CZTS和CIGS在性能和制备方法上很类似，但其效率更低。

优点：

CZTS是由地球上储量丰富的铜、锌、锡、和硫硒化物所组成。这意味着这种化合物既环保又便宜。但CdTe和CIGS中的碲和铟在地球中含量却很稀少。

缺点：

CZTS现在仍处在发展的早期阶段，为了达到商业化，提出了较高的效率要求，现在所能达到的转化效率在7.6%左右。只有效率至少达到20%，才能成为同类太阳能电池的佼佼者。

总结：

相信这篇文章的整理有助于阐明什么是薄膜太阳能电池板，以及它们进行光电转换的优缺点。随着这些技术的成熟，它们一定会成为极具竞争力的产品。对于太阳能的利用，现在已经有其他替代工艺及方法。比如，太阳能屋顶瓦片，既可以美化你的家，又可以节省能源开支。让我们期待一下，太阳能电池接下来又会有怎样的发展以及创新吧！

科普：钙钛矿太阳能电池

光伏电池组件  来源:集邦新能源网    2017/9/19 14:33:59  我要投稿  

关键词: 钙钛矿太阳能电池 太阳能电池 光伏技术

北极星太阳能光伏网讯:

近日，众多高校实验室纷纷爆出喜讯：上海交大韩礼元教授团队发声，团队历时3年在大面积高质量钙钛矿薄膜制备的基础上，开发了有效面积36.1cm2的钙钛矿电池模块，在国际认证机构首次获得了12.1%的认证效率。这一成果的出现意味着未来钙钛矿光伏技术有了走出实验室、实现大规模产业化的可能。

华中科技大学自主研发出的新型钙钛矿太阳能电池正在积极准备量产，华科大团队已经获得超过16%的光电转换效率，每峰瓦成本还仅为传统太阳能电池的1/5，每平米预计成本将低至100元。

光电转化率

提及新的光伏材料，首先要考虑到的就是光电转化率，有同学会问，为什么上述两则新闻中所提及的钙钛矿太阳能电池的光电转化率相差4个百分点。

这样的数据差是由于如下几个原因：

第一，钙钛矿电池的光电转化率与其电池面积及厚度有直接关系，依靠现有制备薄膜的技术，钙钛矿薄膜的面积越大，越容易出现瑕疵，电池的效率就越低。超过20%国际认证效率的钙钛矿太阳能电池模块面积只能达到0.04至0.2平方厘米，顶多像米粒那么大，上海交大所提出的12.1%是在面积为36.1cm2的前提下。

第二，在这种钙钛矿ABX3结构中，A为甲胺基(CH3NH3)，B为金属铅原子，X为氯、溴、碘等卤素原子。由于相对复杂的晶体结构对A、B、X三个位点上的原子(或基团)半径有着较高的要求，钙钛矿吸光材料的组成比较固定。最近一些研究组用甲咪基取代A位上甲胺基，使带隙变窄(1.48eV)，获得了更高的光电流。对于B位上的Pb原子，当Sn原子替换Pb原子后，目前尚未见有光电响应的报道。而X位上的原子，目前可以选用氯、溴、碘等卤素原子，但只有以碘为主的钙钛矿有合适的带隙，可以获得高转换效率。除了CH3NH3PbI3之外，CH3NH3PbI3-xClx也是目前研究较多的材料。在保持能级结构基本不变的情况下，少量氯元素的掺杂可以提高电子迁移率，显示出了更加优异的光电性能。因此，部分元素的改变也对光电转化率影响深刻。

目前在高效钙钛矿型太阳能电池中，最常见的钙钛矿材料是碘化铅甲胺CH3NH3PbI3，它的带隙约为1.5eV（理论研究表明，能隙在1~1.5eV的材料，对太阳光的吸收效率最高，典型的钙钛矿ABX3的能隙大多落在这个范围），消光系数高，几百纳米厚薄膜就可以充分吸收800nm以下的太阳光。而且，这种材料制备简单，将含有PbI2和CH3NH3I的溶液，在常温下通过旋涂即可获得均匀薄膜。上述特性使得钙钛矿型结构CH3NH3PbI3不仅可以实现对可见光和部分近红外光的吸收，而且所产生的光生载流子不易复合，能量损失小，这是钙钛矿型太阳能电池能够实现高效率的根本原因。

钙钛矿电池印刷浆料

成本

一、单价

谈完转化率，接下来首要考虑的就是成本问题。在世界上主要有3种类型的太阳能电池中，最贵的是多结太阳能电池，这种电池用于卫星、无人机等，光电转换效率高达46%，但造价昂贵；最常见的是晶硅太阳能电池，用它做成的光伏发电面板随处可见，光电转换效率约在18%，每平方米造价为500元至700元；其次，是以汉能为代表的薄膜太阳能电池，它的特点是薄，厚度为晶硅电池的1/10，转换效率约为10%—12%，其明星产品“汉瓦”定价为1390元/平方米。而钙钛矿每平米预计成本将低至100元。

下图是三种光伏材料的光电转化率与价格对比图。钙钛矿属于第三种：高效薄膜技术。

二、寿命

影响成本的另外一个因素，就是使用寿命的问题，也就是材料的稳定性，钙钛矿还有很长的路要走。稳定性是钙钛矿太阳能电池最致命的弱点:由于它们对潮湿环境敏感，暴露在潮湿空气中会很快分解，就连昼夜温差造成的水蒸气也可能对它造成伤害，因此必须对其进行防水封装。

目前，经过学界的不懈努力，钙钛矿电池已经过了1万小时的持续光照实验，以这个数据来计算，取全国平均日照时长4h，那么钙钛矿电池理论寿命为6.8年，再加之非充足日照时间以及日常损耗，钙钛矿的寿命应远远小于6.8年。相比于硅电池的理论寿命25年，目前看来比较弱势。

三、资源

碘化铅甲胺CH3NH3PbI3中所涉及的碘、铅都是重要的组成元素。

尽管我国拥有碘资源，但储量仅约4,000吨，年产量（2012年）大约600吨，只占全球碘总产量的2.14%。因此，我国每年都要从国外进口大量的碘。例如，2014年我国进口粗碘4344吨。我国每年用于生产碘盐的碘在200-300吨之间，由智利进口，国家提供补贴。

相对而言，铅资源的状态比较客观，世界上铅储量较多的国家澳大利亚、中国、俄罗斯、美国、秘鲁和墨西哥，这6国储量占全世界的87%，其中澳大利亚占比最大为40%，中国占16%，美国占6%，秘鲁占8%，墨西哥占6%，俄罗斯占11%；其他地区占13%。

数据来源：金属百科《铅资源储量分布及产量》

尽管目前看来，资源占有量对钙钛矿电池的发展暂不构成影响，但实现量产后，资源的供给是不容忽视的问题。

环境友好

“环境友好型”是产业发展的重要标签，这不仅关系到从业者与用户的健康，还关系到国家的支持与推广力度。由于含铅材料对环境的不友好性，研究者们在努力实现无铅化，但相应会带来电池转换效率的降低。最直接的方法是利用同族元素(如Sn)来代替Pb元素。在MAXI3材料中，CH3NH3SnI3的能隙仅为1.3eV，远低于CH3NH3PbI3的1.55eV，可以使吸收光谱发生红移。采用CsSnI3作为光吸收材料，并加入SnF2作为添加剂也以减少缺陷密度，提高载流子浓度，进而提高电池效率。这两种替代的吸收材料的吸收光谱发生明显红移，可以吸收更宽波段的入射光。

从解决环境污染但又不牺牲电池转换效率的角度出发，科学家提出了另一种思路，即回收汽车电池来提供铅源。由于汽车电池中的铅源具有相同的材料特性（如晶体结构、形貌、吸光性和光致发电性）和光电性能，既提供了钙钛矿材料制备所需的铅源，又解决了废旧含铅电池无法妥善处理的问题，因此具有一定的实际应用价值。

应用端

针对光伏材料的应用方面而言，目前市场上主流的光伏板、薄膜所应用的领域不尽相同，多晶硅的性价比以及单晶硅的高转化率各有优势，前者多用于大型电站以及分布式光伏，后者则更加适用于分布式应用，薄膜产品应用的领域较为广泛，可以灵活运用于建筑与外设产品中，但低转化率时常被诟病。

钙钛矿的优劣在上文中已有阐述，其低成本是最吸引人的部分，但我们知道，光伏板的布置对空间的需求较大，无论是空地还是屋顶，现在都是稀缺的资源。就钙钛矿电池目前的技术水平而言，建设同等装机量的工程，钙钛矿所需的占地面积将远远大于晶硅产品。事实上，钙钛矿目前运用端的可行性与晶硅薄膜产品十分相似，但其稳定性目前还不如晶硅薄膜产品，因此钙钛矿电池的实际应用情况目前还不能体现出很强的优势。

总结

人类在清洁能源上所做的努力，主要从转化率、稳定性、成本、环境友好等方面进行考量，相对于传统材料，钙钛矿在转化率、单价方面有很大的突破，但在稳定性与寿命方面仍有很长一段路要走，照目前实验室数据突破的速度来看，情况较为乐观，但仍需稳扎稳打，相信克服这两个难关后，应用端的问题也将迎刃而解，钙钛矿将大有可为。

我国薄膜太阳能电池亟待产业化

光伏电池组件  来源:经济参考报  作者:于瑶 许晋豫  2017/8/14 8:44:21  我要投稿  

关键词: 薄膜太阳能电池 碲化镉 太阳能电池

北极星太阳能光伏网讯:在日前于宁夏银川召开的中国材料大会上，与会专家认为，钙钛矿、碲化镉薄膜太阳能电池转换效率不断提升，具有制备成本低、轻薄等优势，发展前景广阔。但稳定性差、大面积制备难等瓶颈阻碍了其大规模产业化。一些专家和学者建议，应加大基础研究，瞄准柔性电池强化研发，打破国外技术垄断，推动薄膜太阳能电池实现产业化，促进我国光伏产业升级换代。

新型薄膜太阳能电池发展迅速

近年来，我国光伏产业发展迅速，太阳能作为一种可再生资源受到越来越多的关注。虽然硅太阳能电池占据了光伏组件约90%的市场份额，但钙钛矿、碲化镉薄膜太阳能电池发展迅速，且转换效率不断提升，相对硅太阳能电池成本又低，发展前景广阔。

与会专家认为，在光电转化效率方面，与单晶硅25%、多晶硅20%的转化率相比，碲化镉、钙钛矿薄膜太阳能电池分别达到17%和21%，差距在逐步缩小。另外，薄膜太阳能电池在成本、厚度方面优势明显，钙钛矿薄膜太阳能电池的成本较晶硅材料低25%左右；碲化镉、钙钛矿薄膜太阳能电池厚度分别为3至5微米和0.6微米，而晶硅材料至少为100微米。

其中，钙钛矿太阳能电池被视为最有希望取代传统石化能源的新能源电池之一，因制备方法简单、材料易于获取、能耗低等优势，成为国内外太阳能电池研究的热门领域。陕西师范大学教授刘生忠说：“仅8年时间，钙钛矿薄膜太阳能电池的转化效率就从4%提高到21%，发展速度很快。”

四川大学教授武莉莉说，除了成本低，薄膜太阳能电池与晶硅材料太阳能电池相比最大的优势在于薄，除了一般的用途外，可做成可穿戴或者军用的柔性太阳能电池。

在应用方面，碲化镉、钙钛矿薄膜太阳能电池也作出了探索。2016年，全国首个碲化镉薄膜太阳能电池产业化项目已落地浙江嘉兴，四川大学自建了一条中试线。而钙钛矿薄膜太阳能电池目前还处于实验阶段，中山大学副研究员郑世昭结合钙钛矿薄膜太阳能电池研发可折叠的柔性太阳能电池，已经取得突破，预计3到5年内投产。

产业化遭遇发展瓶颈

虽然国内关于碲化镉、钙钛矿薄膜太阳能电池的研究成果不少，但大多停留在实验室和论文里，产业化应用还不够。专家学者认为，目前我国在碲化镉、钙钛矿薄膜太阳能领域还存在诸多短板。

碲化镉薄膜太阳能电池经过半个多世纪的发展，技术相对成熟，目前90%的市场由美国薄膜电池制造商FirstSolar垄断，而钙钛矿太阳能电池还停留在实验室里，还需在基础研究方面不断寻求突破。

武莉莉说，我国碲化镉薄膜太阳能电池转化率与国外还有不小差距，这凸显了我国基础研究方面的短板，如果不重视基础研究，想要提高转化率会非常困难，提高产业竞争力更无从谈起。

稳定性对于薄膜太阳能电池而言至关重要，这也是钙钛矿薄膜太阳能电池产业化的一大制约因素。“太阳能电池的使用寿命一般在20年左右，而钙钛矿薄膜太阳能电池的稳定性从几个小时提高到现在的5个多月，还远远不能满足现实需求。”中国工程物理研究院化工材料研究所博士郑霄家说。

此外，大面积制备也是当前薄膜太阳能电池发展的一大制约因素。从基础研究到量产、从实验室到中试线是一个复杂的过程，目前研发的钙钛矿太阳能电池面积多为一平方厘米及以下，研发大面积高效率组件面临很多技术挑战，也是其走出实验室迈向规模化生产的主要障碍。郑世昭说，实验室里的产品虽然有突破但面积非常小，而大面积制备后如何保证可靠性依旧是一个难题。

应开发柔性太阳能电池

与会专家认为，钙钛矿、碲化镉薄膜太阳能电池具有良好的发展前景，应进一步加大在基础研究方面的投入，走差异化发展路子，把重点放在柔性太阳能电池，并加强院企合作，加速试验成果走出实验室。

一是加大基础研究投入。武莉莉、刘生忠等人认为，我国钙钛矿、碲化镉薄膜太阳能电池研究已取得不小进步，但在各自领域仍存在瓶颈。在注重发展速度的同时，各个研发机构需重视基础研究，并在加大基础研究投入的同时注重人才队伍建设，为后续研发取得突破积蓄力量、储备人才。

二是瞄准柔性太阳能电池持续发力。郑世昭认为，短时间内晶硅材料的市场主导地位难以撼动，钙钛矿、碲化镉薄膜太阳能电池应充分发挥自身轻薄的优势，瞄准柔性太阳能电池加强研发。

三是加强院企合作，加速科研成果产业化。业内人士认为，大面积制备一直是薄膜太阳能电池产业化的一大瓶颈，由于研发投入大，仅靠科研院所难以实施。国家相关部门应鼓励企业参与进来、共同推进，加速科研成果从实验室走向生产车间，推出适应市场需求的产品。

2017年中国薄膜太阳能电池行业产量及市场竞争现状分析

北极星太阳能光伏网讯:一、太阳能薄膜电池：能源的救星

CIGS是太阳能薄膜电池CuInxGa（1-x）Se2的简写，其具有稳定性好、抗辐照性能好、成本低、效率高等优点。小样品CIGS薄膜太阳能电池的最高转化效率2014年12月刷新为21.7%，由德国太阳能和氢能研究机构ZSW采用共蒸镀法制备。大面积电池组件转化效率及产量根据各公司制备工艺不同而有所不同，一般在10%~15%范围内。铜铟镓硒薄膜太阳电池具有生产成本低、污染小、不衰退、弱光性能好等特点，光电转换效率居各种薄膜太阳能电池之首，接近晶体硅太阳电池，而成本则是晶体硅电池的三分之一，被国际上称为“下一时代非常有前途的新型薄膜太阳电池”。此外，该电池具有柔和、均匀的黑色外观，是对外观有较高要求场所的理想选择，如大型建筑物的玻璃幕墙等，在现代化高层建筑等领域有很大市场。虽然CIGS电池具有高效率和低材料成本的优势，但他也面临三个主要的问题：（1）制程复杂，投资成本高

（2）关键原料的供应不足（3）缓冲层CdS具有潜在的毒性。

二、全球薄膜太阳能电池产量分析

薄膜电池行业处于发展初期，市场份额远低于晶体硅电池，但未来市场空间巨大，全球光伏发电产业的飞速发展引发了全球多晶硅供应的持续紧缺，严重的制约了晶体硅电池产业的发展，晶体硅电池企业之间的抢料和价格竞争也随之加剧。与晶体硅电池相比，薄膜电池具有原材料充裕、能耗小、成本相对低廉的优势，薄膜电池行业悄然兴起。

硅薄膜电池已逐渐具备产业爆发性增长的条件，有望超越其他种类的薄膜电池：1、硅薄膜电池技术成熟度高，发展路径清晰，使用叠层工艺将使转换效率及衰减问题不再突出；2、薄膜电池设备供应商快速崛起对行业迅猛发展起到了重要的推动作用；3、硅薄膜电池在原材料易得性与清洁安全等方面均不存在瓶颈。薄膜光伏电池是在低成本的玻璃、塑料、不锈钢等基板上沉积形成很薄的感光材料实现光电转换，主要包括硅薄膜电池（a-Si、a-Si/c-Si等）、碲化镉（CdTe）、铜铟硒（CIS、CIGeS）。

2015年全球薄膜太阳能电池的产能约为9.3GW，产量约为4.4GW（图。按技术划分，2015年硅基薄膜电池的产能占比为38%，铜铟镓硒薄膜电池的产能占比为27%，碲化镉薄膜电池的产能占比为35%。

2011-2015年全球薄膜太阳能电池的产能和产量（MW）

资料来源：公开资料、智研咨询整理

2015年全球薄膜太阳能电池技术产能占比

资料来源：公开资料、智研咨询整理

三、全球主要薄膜太阳能电池制造商

继续小幅下滑。从企业看，全球薄膜电池产量主要集中在以CdTe电池为代表的FirstSolar，以CIGS电池为代表的SolarFrontier，以及以硅基薄膜为代表的汉能控股公司中。3家公司产量约占全球薄膜电池产量的70%。

全球主要薄膜电池生产商、著名薄膜电站

资料来源：公开资料整理

四、多晶硅薄膜太阳电池的发展状况

薄膜电池由于理论效率高、材料消耗少、制备能耗低等被称为第二代太阳能电池技术。尤其是在柔性衬底上制备的薄膜电池，具有可卷曲折叠、不怕摔碰、重量轻、弱光性能好等优势，未来应用前景广阔。铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳能电池易形成良好的背电极和高质量的PN结，且较容易制成柔性组件。目前，CIGS薄膜太阳能电池的实验室转换效率已达21.7%，组件全面积转换效率已接近16%，其产业化技术也在逐步完善。随着此技术大规模生产后良品率提升，国产化改进优化后生产成本降低，将越来越具有竞争力。此外，具有超高转换效率的砷化镓太阳能电池，凭借着其技术先进性，在特殊的应用场景具备很大的发展潜力，但是目前由于成本偏高，大规模的应用需要快速实现成本的降低。

薄膜电池生产设备：硅基薄膜电池，铜铟镓硒电池CIS/CIGS,碲化镉薄膜电池CdTe,染料敏化电池生产技术及研究设备。

近年来，太阳能光伏电池市场正在向薄膜太阳能光伏产品转移。薄膜太阳能电池的优势在于其产业链的耗能更低；制备材料选择更广泛；制备技术多样；比晶体硅太阳能电池有更高的每瓦发电量；产品的发电效率的提升有更大的潜力；产品重量更轻并且可以柔性化，使用范围更宽泛，更适合于光伏建筑一体化。其中实验室效率超过了20%的铜铟镓硒薄膜太阳能电池是光伏转换效率最高的薄膜太阳能电池。由于铜铟镓硒太阳能电池没有光致衰减效应、性能稳定、发电量高、对环境友好，所以它是欧洲、日本和美国最为关注的新一代高效薄膜太阳能电池。

采用真空沉积技术制备的铜铟镓硒薄膜太阳能电池不仅创下了转换效率20.4%的记录，而且已经成熟地大规模工业化了，产品已经具备成本竞争力。非真空法技术制造铜铟镓硒薄膜太阳能电池具有更低成本和易于大面积的潜在优势，也吸引了愈来愈多的关注，欧洲、美国和日本的主要铜铟镓硒薄膜太阳能电池企业的最佳组件产品效率都已超过13%。

五、薄膜太阳能电池市场发展分析

1、薄膜太阳能电池市场状况

2009年，中国薄膜太阳能电池产量增长较快，主要是2008年投产企业较多，众多薄膜太阳能电池企业生产步入正常轨道。2009年，中国薄膜太阳能电池产量达263MW；2010年，中国薄膜电池产量为380MW，同比增长44.5%；2011年，中国薄膜太阳能电池产量达565MW。2012年中国薄膜太阳能电池产量为400MW；2013年中国薄膜太阳能电池产量达到了260MW，2014年中国薄膜太阳能电池产量达到了300MW，2015年中国薄膜太阳能电池产量达到了458MW。

2、薄膜太阳能电池市场竞争现状

技术领先是光伏企业发展的关键所在。在我国，以汉能控股集团为代表的光伏企业正在推动光伏产业从一代光伏（晶硅模式）向二代光伏（薄膜模式）的升级，并且已经掌握了最有前景的技术。目前A股上市公司中涉及薄膜太阳能电池的公司主要有风帆股份、广东榕泰、天威保变和综艺股份等。2013年7月，汉能成功并购美国GlobalSolarEnergy公司，这是汉能继2012年并购德国Solibro和美国MiaSolé公司之后，在一年内完成的第三次海外技术并购。对GSE的并购，使汉能成为全球首家实现柔性薄膜太阳能组件大规模量产的公司，同时也标志着汉能通过全球技术整合，占据了薄膜光伏技术的最前沿。目前，汉能掌握非晶硅-锗、非晶硅-纳米硅、铜铟镓硒等7条全球领先的薄膜技术路线，薄膜太阳能组件量产转化率已达到15.7%，研发转化率最高已达19.6%。

据悉，汉能的薄膜技术不仅在国内是第一，在世界上也位居先列，而且拥有自主知识产权。其领先地位主要表现在原材料消耗少、能量回收期短、、可制成柔性薄膜组件、产品多样化等方面。

目前，汉能已在四川、广东、海南、浙江、山东、江苏等地投资建设了太阳能薄膜发电产业研发制造基地，总产能达到3吉瓦。同时，汉能在全球进行电站资源开发，已与新疆、内蒙古、宁夏、江苏、海南、山东、河北等省区以及欧洲多国签订了约10吉瓦的太阳能薄膜电站建设协议。

3、硅材料供应危机引来薄膜电池投资热

薄膜电池的主要制造原材料为我国分布广泛的铜、铟、镓、硒。中国在发展CIGS薄膜太阳能电池产业上具有得天独厚的有利条件。首先我国是全球最大的稀有金属铟、镓资源储备和产出国，CIGS薄膜电池量产所需材料可以100%自给；其次，基于CIGS在下游终端市场的表现和上游制造环节的技术优势，CIGS产业化大纲早被国家科技部列为“十二五”光伏规划中，正在编制的“十三五”光伏规划，应再次把CIGS薄膜电池技术作为我国未来发展重大科技项目。

早在上世纪70年代，非晶硅薄膜就被研制出来，但由于转换效率只有多晶硅的一半，一直未能得到普及。最近几年光伏产业的日渐受宠，引发了硅材料的供应危机。与此相应，继太阳能组件热、多晶硅热之后，薄膜电池又成为国内光伏领域新的投资热点。

4、风投转向太阳能薄膜电池

世界银行集团成员国际金融公司向中国新奥集团旗下新奥太阳能有限公司提供1.36亿美元，建设一条大型薄膜太阳能模块生产线。从某种意义上来讲，风投是从主流大厂布局变动中嗅到了行业变动的预兆。

①.非晶硅。非晶硅薄膜是太阳能电池核心原材料之一，也称微晶硅。按照材料的不同，当前硅太阳能电池可分为三类：单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池和薄膜太阳能电池三种。非晶硅薄膜就是相对于单晶硅和多晶硅来说的。薄膜太阳电池作为一种新型太阳能电池，由于其原材料来源广泛、生产成本低、便于大规模生产，因而具有广阔的市场前景。薄膜电池基本上分为：非/微晶硅薄膜电池、CIGS薄膜电池和CdTe薄膜电池三种。其中，GIGS的转换效率最高，约为10%～12%，CdTe的转换效率次之，约为8.5%～10.5%，非/微晶电池最低，一般为6%～8%；但从原材料的可获取性来看，非/微晶电池的原材料为硅烷，最为普遍，而另外两种电池的原材料中均包含稀有元素化合物，可获取性较低。近年来，非晶硅薄膜太阳电池逐渐从各种类型的太阳电池中脱颖而出，在全球范围内掀起了一股投资热潮。大尺寸玻璃基板薄膜太阳电池投入市场，必将极大地加速光伏建筑一体化、屋顶并网发电系统以及光伏电站等的推广和普及。同时，非晶硅薄膜电池在高气温条件下衰减微弱，所以也适合高温、荒漠地区建设电站。

②.铜铟镓硒电池板。CIGS是太阳能薄膜电池CuInxGa(1-x)Se2的简写，其具有稳定性好、抗辐照性能好、成本低、效率高等优点。小样品CIGS薄膜太阳能电池的最高转化效率2014年12月刷新为21.7%，由德国太阳能和氢能研究机构ZSW采用共蒸镀法制备。大面积电池组件转化效率及产量根据各公司制备工艺不同而有所不同，一般在10%~15%范围内。铜铟镓硒薄膜太阳电池具有生产成本低、污染小、不衰退、弱光性能好等特点，光电转换效率居各种薄膜太阳能电池之首，接近晶体硅太阳电池，而成本则是晶体硅电池的三分之一，被国际上称为“下一时代非常有前途的新型薄膜太阳电池”。此外，该电池具有柔和、均匀的黑色外观，是对外观有较高要求场所的理想选择，如大型建筑物的玻璃幕墙等，在现代化高层建筑等领域有很大市场。虽然CIGS电池具有高效率和低材料成本的优势，但他也面临三个主要的问题：（1）制程复杂，投资成本高（2）关键原料的供应不足（3）缓冲层CdS具有潜在的毒性。

③.碲化镉。CdTe是Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体，带隙1.5eV，与太阳光谱非常匹配，最适合于光电能量转换，是一种良好的PV材料，具有很高的理论效率(28%)，性能很稳定，一直被光伏界看重，是技术上发展较快的一种薄膜电池。碲化镉容易沉积成大面积的薄膜，沉积速率也高。CdTe薄膜太阳电池是太阳能电池中最容易制造的，因而它向商品化进展最快。提高效率就是要对电池结构及各层材料工艺进行优化，适当减薄窗口层CdS的厚度，可减少入射光的损失，从而增加电池短波响应以提高短路电流密度，较高转换效率的CdTe电池就采用了较薄的CdS窗口层而创了最高纪录。要降低成本，就必须将CdTe的沉积温度降到550℃以下，以适于廉价的玻璃作衬底;实验室成果走向产业，必须经过组件以及生产模式的设计、研究和优化过程。

④.有机薄膜太阳能电池。有机太阳能电池，顾名思义，就是由有机材料构成核心部分的太阳能电池。主要是以具有光敏性质的有机物作为半导体的材料，以光伏效应而产生电压形成电流,实现太阳能发电的效果。有机薄膜太阳能电池具有材料潜在的低价格、加工容易、可大面积成膜、分子及薄膜性质的可设计性、质轻、柔性等显著优点，但有机半导体的载流子迁移率较无机半导体低、稳定性差。目前有机太阳能电池光电转换效率很低，只有将光电转换效率提高到5%以上才可能大规模应用。

5、薄膜电池市场分类

薄膜太阳能电池分类

资料来源：公开资料整理

目前研究领域开发出的薄膜太阳能电池可分成以下几类：1）硅基薄膜电池，包括：非晶硅薄膜电池、微晶硅薄膜电池；2）化合物半导体电池，包括：铜铟镓锡系列薄膜电池（CIGS）、碲化镉系列薄膜电池（CdTe）；3）新技术新材料电池，包括：有机薄膜太阳能电池、纳米染料二氧化钛薄膜太阳能电池和球状硅薄膜电池。

 6、2015年薄膜电池市场分析及预测

中国的薄膜生产商在很大程度上要依靠外国的供应商，这有可能导致一些主要的原材料供不应求，例如一些目标材料、导电玻璃和硅烷气体。德国贺利氏（Heraeus）公司供应中国目标材料超过60%。在导电玻璃方面，日本的NSG集团和美国AFG工业公司占据中国相当大的市场份额。

薄膜电池的广泛应用也有市场障碍，当前多晶硅缺料的问题正在缓解，价格也大幅下降，这势必冲击各类薄膜电池在成本上的优势。此外，资料显示，薄膜太阳能电池的设备投资，几乎是晶体硅电池设备投资额的10倍，筹资难度增高。中国国内薄膜电池产业起步更晚，受生产设备和技术瓶颈的制约，产业发展一直缓慢。

薄膜太阳能电池生产设备复杂昂贵，尤其是关键设备，更是高达上千万美元，长期以来一直被欧洲、美国和日本的企业垄断。目前，生产设备制造成本占我国薄膜太阳能电池发电成本的七成左右，这导致电力上网价格比传统电价高出一大截，其产业化瓶颈十分明显。

薄膜电池中的CIGS电池较具发展潜力。薄膜涂层电池由于低成本特点，转换效率不断提升，未来市场份额势必会明显增长，薄膜电池行业增速将继续高于晶硅电池行业增速。目前主要是材料成本较高，需要配置追日聚光系统，因此应用受限。

薄膜电池行业在最近几年才成规模，不论技术水平、行业成熟度、供应链等均处于逐渐成熟的过程中。首先从供应链看，薄膜电池产业链也处于新建过程中，部分原材料；其次，其设备接近专业设备，价格高昂，设备商的利润空间很高，因此生产和检测设备需重点关注。

薄膜太阳能电池还需要进一步降低成本和提高效率。技术和设备成本是制约的关键。应当实现薄膜产业高端装备国产化，扩大薄膜电池的产量，以规模化带动成本降低。

根据国家统计局数据测算，到2020年，我国城乡房屋建筑面积约为890亿平方米，以东、南、西墙墙面积的15%、屋顶面积的10%计，直接市场规模超过10万亿元，间接市场规模达30万亿元，相当于我国汽车市场的3-5倍。即使按照10%的转化率和太阳能平均每年1300个发电小时计算，装机规模相当于368个葛洲坝或45个三峡，可替代全社会30%左右的年用电需求。而对于薄膜发电技术来说，凭借其独特的优势，在光伏建筑一体化（BIPV）领域是极具市场竞争力的。

虽然薄膜电池尚未形成产业化，在转化效率方面也低于晶硅电池（美国MiaSole15.5%、德国Manz14.6%），但CIGS薄膜电池转化效率以1-1.5%/年提升。因此，五年后薄膜电池转化效率有望超过晶硅电池，加之规模化的形成，届时综合成本将低于晶硅电池，将会成为市场的主流选择。

从近几年薄膜电池的发展势头来看，铜铟镓硒是其中唯一增长的薄膜类电池。薄膜电池材料消耗少、制备能耗低、组件生产可在一个车间内完成，成本优势明显。如果薄膜电池组件效率与晶硅电池相差无几，其性价比将是无可比拟的。在柔性衬底上制备的薄膜电池，具有可卷曲折叠、不拍摔碰、重量轻、弱光性能好等优势，将来的应用前景将会更加广阔。加之光伏建筑一体化等分布式光伏的应用，预计5-10年后，薄膜电池将占据30%以上的市场份额。