孫旭｜文

近年薄膜太陽能電池發(fā)展迅速，以銅銦鎵硒（CIGS）和碲化鎘（CdTe）為代表的薄膜太陽能電池的發(fā)展速度最為突出，特別是美國、日本、德國等，長期保持著技術優(yōu)勢，但隨著我國國內(nèi)企業(yè)的不斷發(fā)展，國產(chǎn)率水平的不斷提高，我國自主研發(fā)生產(chǎn)的薄膜太陽能電池逐漸實現(xiàn)趕超。

21世紀初之前，太陽能電池主要以硅系太陽能電池為主，超過89%的光伏市場由硅系列太陽能電池所占領，但自2003年以來，晶體硅太陽能電池的主要原料多晶硅價格快速上漲，因此，業(yè)內(nèi)人士自然而然將目光轉向了成本較低的薄膜電池。薄膜太陽電池可以使用在價格低廉的玻璃、塑料、陶瓷、石墨，金屬片等不同材料當基板來制造，形成可產(chǎn)生電壓的薄膜厚度僅需數(shù)微米。隨著技術的發(fā)展轉化率也在不斷提升，薄膜電池太陽電池除了平面之外，也因為具有可柔性，可以制作成非平面構造其應用范圍大，可與建筑物結合或是變成建筑體的一部分，應用非常廣泛。

2015年全球薄膜太陽能電池的產(chǎn)能約為9.3GW，產(chǎn)量約為4.4GW。從產(chǎn)品類型來看，2015年碲化鎘薄膜電池的產(chǎn)量約為2.5GW，占比為56.8%；銅銦鎵硒薄膜電池的產(chǎn)量約為1.3GW，占比為29.6%，硅基薄膜電池的產(chǎn)量約為600MW，占比為13.6%。有機構預測，2018年全球薄膜太陽能電池產(chǎn)量達到7.5GW，其中，碲化鎘4.9GW，銅銦鎵硒1.8GW。中國薄膜電池起步稍晚，產(chǎn)量不大，2013～2017年產(chǎn)量分別為：260MW、300MW、458MW、562MW、680MW。

如今眾多薄膜太陽能電池中銅銦鎵硒、碲化鎘電池更受到市場的青睞，此外還有砷化鎵電池，與其他薄膜電池相比有著最高的轉化率，由于成本高使其只能在軍事，太空等不計成本的領域中被更多應用。砷化鎵電池價格昂貴，且砷是有毒元素，所以極少在地面應用，商業(yè)化生產(chǎn)的可能性不大。

銅銦鎵硒

銅銦鎵硒薄膜太陽電池具有生產(chǎn)成本低、污染小、不衰退、弱光性能好等特點，光電轉換效率居各種薄膜太陽能電池之首，接近晶體硅太陽電池，而成本則是晶體硅電池的三分之一，被國際上稱為“下一時代非常有前途的新型薄膜太陽電池”。此外，該電池具有柔和、均勻的黑色外觀，是對外觀有較高要求場所的理想選擇，如大型建筑物的玻璃幕墻等，在現(xiàn)代化高層建筑等領域有很大市場。同時，在瓦片、戶外遮陽傘、書包、汽車、自行車、快遞車、衛(wèi)星、無人機等小型化、模塊化電池以及個人穿戴設備中嶄露頭角。

目前，全球銅銦鎵硒太陽能電池的產(chǎn)量為2GW左右。未來5年(2017～2021年)年均復合增長率約為16.15%，2021年全球CIGS薄膜太陽能電池產(chǎn)量將達到3.13GW。

全球CIGS薄膜太陽能生產(chǎn)企業(yè)代表為日本的Solar Frontier，擁有1.1GW產(chǎn)能，累計出貨量超過4GW。國內(nèi)起步稍晚，代表企業(yè)是漢能和中建材旗下的凱盛。

在銅銦鎵硒技術路線方面，目前漢能的玻璃基大面積銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽能組件轉換率達到18.7%;柔性銅銦鎵硒(CIGS)冠軍組件光電轉換率達到17.88%，均為目前全球領先水平。而在砷化鎵技術上，AltaDevices砷化鎵(GaAs)高效薄膜太陽能電池技術具有高效率、低成本、發(fā)電性能優(yōu)異等特點，且產(chǎn)品輕質柔性，可完美地應用于移動電源系統(tǒng)，其自主開發(fā)的快速生長技術和大面積外延剝離技術，使其具有很大的降低成本的潛力，并適合規(guī)?；a(chǎn)。目前為止，漢能依然保持著GaAs單結電池轉化率28.9%、雙結電池效率31.6%和單結電池組件轉化率25.1%的世界紀錄。

漢能2009年正式進入薄膜太陽能領域，涵蓋了銅銦鎵硒(CIGS)和砷化鎵(GaAs)兩條主流技術路線。 先 后 將 Solibro、MiaSolé、GlobalSolarEnergy、AltaDevices，4家擁有領先薄膜太陽技術的海外公司都被漢能收入麾下。迅速占領了薄膜太陽能產(chǎn)業(yè)的制高點。通過針對這些領先技術的一系列整合，漢能迅速打開了優(yōu)勢互補、積極協(xié)同、有效合作的局面，屢破紀錄，專利數(shù)節(jié)節(jié)攀升。核心裝備的設計和制造也逐步從海外轉移到國內(nèi)，裝備國產(chǎn)化、團隊本地化取得快速進展，量產(chǎn)裝備整機國產(chǎn)化率已接近100%，目前擁有3GW產(chǎn)能，全球共簽訂10GW光伏電站協(xié)議。

碲化鎘

在薄膜太陽能領域中，除了銅銦鎵硒，碲化鎘電池也備受關注，經(jīng)歷了10多年的發(fā)展，碲化鎘光伏電池組件證明效率較高，性能穩(wěn)定，已被市場接受，目前全球已建成的10多個光伏電站，其中6個電站且包括3個最大的電站均采用碲化鎘組件，碲化鎘電池組件除了用于大型電站，已開始逐步進入民用供電，如企業(yè)、機關、學校等。

目前盈利穩(wěn)居光伏行業(yè)第一的是美國第一太陽能公司創(chuàng)造的22.1%。產(chǎn)品化組件轉換效率為17.0%～18.2%。隨著技術的進步轉化率依然有提升潛能，目前第一太陽能公司全年出貨量為2.6GW～2.7GW。此外公司積極推進Series 6產(chǎn)接手Series 4市場需求，與4系產(chǎn)品相比，6系產(chǎn)品有著更大的面積，單位輸出功率提高的同時碲化鎘的用量在下降，實現(xiàn)滿產(chǎn)后成本可降至0.25～0.28美元/瓦。在2018年底前，公司可實現(xiàn)約1GW的Series 6產(chǎn)能。預計2018年第一太陽能公司總產(chǎn)能預計達到3.5GW，2019年預計達到4GW。

中國國內(nèi)最大碲化鎘薄膜電池的生產(chǎn)企業(yè)是成都中建材，目前擁有100MW產(chǎn)能的生產(chǎn)線，現(xiàn)已實現(xiàn)實驗室轉換效率17.8%，小組件轉化效率14.5%，為國內(nèi)領先水平，和國際先進企業(yè)相比還有一定差距。

2017年年底，日本CIGS電池廠商Solar Frontier宣布，日前通過濺射和硒化工藝，再次刷新了無鎘CIGS薄膜太陽能電池的轉換效率紀錄，使其實驗室轉化效率達到了22.9%。通過資產(chǎn)優(yōu)化積極搶奪全球市場。碲化鎘電池巨頭第一太陽能也通過調整產(chǎn)品規(guī)格較低材料用量的方法降低產(chǎn)品成本。由此看來，雖然我國CIGS光伏企業(yè)已經(jīng)躋身世界前列但現(xiàn)在還遠不到志得意滿的時候，在國際光伏行業(yè)的舞臺上，唯有不斷技術創(chuàng)新，才能使自己屹立于行業(yè)潮頭。