銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)電池

　　銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)電池具有生產(chǎn)成本低、污染小、不衰退、弱光性能好等顯著特點(diǎn)，光電轉(zhuǎn)換效率居各種薄膜太陽(yáng)電池之首，接近于晶體硅太陽(yáng)電池，而成本只是它的三分之一，被稱(chēng)為下一代非常有前途的新型薄膜太陽(yáng)電池，是近幾年研究開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。

　　此外，該電池具有柔和、均勻的黑色外觀，是對(duì)于外觀有較高要求場(chǎng)所的理想選擇。

　　由于銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)電池具有敏感的元素配比和復(fù)雜的多層結(jié)構(gòu)，因此，其工藝和制備條件的要求極為苛刻，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程十分緩慢。

　　僅在數(shù)年以前，薄膜光伏（Thin Film Photovoltaics，以下簡(jiǎn)稱(chēng)TF PV）技術(shù)在光伏產(chǎn)業(yè)中還只能用“微不足道”來(lái)形容，只是在諸如計(jì)算器這樣一些簡(jiǎn)單的產(chǎn)品中得到應(yīng)用。除非晶硅外，一些TF PV材料還只是剛剛走出實(shí)驗(yàn)室。

　　但在今天，TF PV已經(jīng)是PV技術(shù)中最耀眼的一員，其生產(chǎn)份額不斷擴(kuò)張。起初，這一市場(chǎng)是由于晶硅的短缺而得以發(fā)展，但如今短缺現(xiàn)象已經(jīng)結(jié)束，TF PV則以其低成本、低重量和靈活性而繼續(xù)發(fā)展。而且，除了非晶硅外，銅銦鎵硒（CIGS）具有TF PV的所有優(yōu)點(diǎn)，能量轉(zhuǎn)換效率也并不遠(yuǎn)遜于傳統(tǒng)PV，碲化鎘太陽(yáng)能面板已經(jīng)出現(xiàn)了繁榮局面。根據(jù)美國(guó)NanoMarkets公司2008年3月發(fā)布的白皮書(shū)《走向成功的薄膜光伏》及之前出版的《薄膜、有機(jī)、可印刷光伏市場(chǎng)：2007-2015》研究報(bào)告中的預(yù)測(cè)，由于采用簡(jiǎn)單印刷和roll-to-roll（R2R）制造工藝降低了成本，新產(chǎn)能的增加，以及通過(guò)技術(shù)改進(jìn)提高了效率，這些都將使得薄膜光伏成為PV市場(chǎng)的主要角色，TF PV太陽(yáng)電池將取代目前市場(chǎng)上由傳統(tǒng)的晶硅制造的PV面板而成為主流技術(shù)。

　　1.市場(chǎng)前景

　　根據(jù)預(yù)測(cè)，TF PV市場(chǎng)將由2007年的10億美元增加到2008年的16億美元，在2010和2015年則將分別攀升到34億美元和72億美元。2005年TF PV占整個(gè)PV市場(chǎng)的份額還不到5%，但到2015年有望上升到約50%。較傳統(tǒng)PV技術(shù)，TF PV將通過(guò)在很多應(yīng)用中提供更有成本競(jìng)爭(zhēng)力的解決方案去搶占市場(chǎng)，并憑藉其獨(dú)有的特性（重量輕、靈活性、易于嵌入其他材料）開(kāi)發(fā)出新的應(yīng)用。

　　傳統(tǒng)PV的最大弱點(diǎn)是高昂的電池制造成本。PV面板是以晶硅為原料，通過(guò)昂貴的步進(jìn)重復(fù)批處理工藝制造。薄膜技術(shù)可以解決類(lèi)似問(wèn)題并開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能的新應(yīng)用。但TF PV的發(fā)展道路也并非一片陽(yáng)光，這項(xiàng)技術(shù)還將面臨諸多挑戰(zhàn)，例如，近來(lái)晶硅原料的短缺由于替代材料的興起而開(kāi)始緩解，這樣就消除了TF PV需求增長(zhǎng)的一個(gè)主要?jiǎng)恿Α?/p>

　　2.成本/性能

　　TF PV技術(shù)所涉及的材料主要包括非晶硅（α-Si）、碲化鎘（CdTe）、銅銦鎵硒（CIGS）、銅銦硒（CIS）以及有機(jī)和有機(jī)-無(wú)機(jī)混合材料，每種材料都各有利弊。下表列出了主要TF PV材料及其利用狀況。

　　表1 PV材料及利用狀況

　　能源價(jià)格的波動(dòng)對(duì)向替代能源技術(shù)的轉(zhuǎn)移起著重要的推動(dòng)作用。太陽(yáng)能因其取之不盡、用之不竭的特性對(duì)人類(lèi)有著巨大的吸引力，但傳統(tǒng)的PV有其弱點(diǎn)：面板較重，生產(chǎn)成本高，不夠靈活，而且硅原料的供應(yīng)不穩(wěn)定。因此，PV大多只能針對(duì)相對(duì)狹窄的市場(chǎng)或其應(yīng)用必須具備特定的條件，例如可以獲得補(bǔ)貼或其他電力來(lái)源匱乏的地方。

　　薄膜技術(shù)的機(jī)遇倚賴(lài)于減少這些制約因素的影響以及擴(kuò)大PV可發(fā)生作用的市場(chǎng)。盡管這是大勢(shì)所趨，但直到最近，較低的效率和技術(shù)上的不夠成熟仍妨礙著TF PV及時(shí)捕捉這一機(jī)遇。

　　3.發(fā)展態(tài)勢(shì)

　　隨著近年來(lái)能源價(jià)格如火箭般上竄，加之PV價(jià)格的滑落，PV領(lǐng)域的成長(zhǎng)非常顯著，有些觀察家聲稱(chēng)PV最終可滿(mǎn)足美國(guó)能源需求達(dá)20%之多。

　　與傳統(tǒng)PV比較，TF PV因用于制造薄膜電池的材料較少，因而成本更為低廉。TF PV的制造是將由光電材料構(gòu)成的薄層沉積于襯底，這就大大減少了原料的使用。新生產(chǎn)工藝的出現(xiàn)，包括roll-to-roll和印刷技術(shù)，又可以進(jìn)一步降低成本。

　　性能方面，在不久的將來(lái)薄膜技術(shù)效率的顯著提高已成為大勢(shì)所趨。例如，CIS/CIGS的效率已經(jīng)可以和傳統(tǒng)PV相提并論。但盡管已取得某些進(jìn)展，薄膜技術(shù)和傳統(tǒng)PV的效率之間仍存在一定差距，且在某些情況下差異明顯。其結(jié)果是：TF PV必須與傳統(tǒng)PV在成本基礎(chǔ)上競(jìng)爭(zhēng)，或者TF PV需要在性能基礎(chǔ)上創(chuàng)造出新的應(yīng)用。

　　銅銦鎵硒太陽(yáng)能電池板也可做成柔性，其均勻的顏色和穩(wěn)定的性能，更加適合與建筑一體化的應(yīng)用。