姓名：高岩 学号：13020199025
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【嵌牛导读】：薄膜太阳能电池一直被认为是未来将取代晶硅电池的第二代太阳能电池，本文将介绍薄膜太阳能的一些种类并解读其当前发展现状。
【嵌牛鼻子】：薄膜太阳能电池
【嵌牛提问】：薄膜太阳能电池的发展前景？是否可以取代晶硅太阳能电池？
【嵌牛正文】：
根据国家能源局发布的《太阳能发展“十三五”规划》，到2020年底,我国太阳能发电装机将达到1.1亿千瓦以上，其中光伏发电装机达到1.05亿千瓦以上。据中国光伏行业协会秘书长王勃华透露，2017年1-9月份，我国新增光伏装机达到42GW左右。也就是说，2017年前三季度我国的新增装机容量已经超越了2016年全年的新增装机容量。以2016年末我国累计光伏装机77.42GW来看，截至2017年9月份，我国光伏累计装机达到了119.42GW(即1.19亿千瓦)，已提前完成“十三五”规划目标。而根据业内专家预测，当前政策环境良好，光伏产业的高速增长态势还将持续相当长的一段时间。
在整个光伏行业前景向好的情况之下，作为光伏市场的主流，近年来晶硅产业无论是规模还是技术都得到了飞速发展。金刚线切割技术的普及，黑硅技术的发展，PERC电池的推广，使得晶硅产业在成本下降的同时提升了效率，单晶的强势崛起不但增加了光伏产品的质量，而且对多晶硅产业形成了强大的压力，逼迫多晶硅产业进行了一系列的技术改进与效率升级。目前多晶与单晶已经形成了相辅相成，共同进步的局面，整个晶硅产业呈现一片欣欣向荣的景象。
作为第一代太阳能电池，晶硅电池占据了光伏市场80%的份额，并且具备成熟的工艺。从目前的技术发展来看，晶硅产业依然有非常大的发展空间，这对晶硅产业来说或许是个好消息，但对光伏行业的另一技术路线--薄膜光伏来说却不会是个好消息。薄膜太阳能电池一直被认为是未来将取代晶硅电池的第二代太阳能电池，然而整体而言，薄膜太阳能电池目前依然无法对晶硅电池的地位产生威胁。
薄膜光伏的发展
相对于晶硅电池，薄膜光伏电池理论效率更高，其厚度可降至几到几十微米以下，还具备原料消耗率低、工艺简单、制备能耗小、可大面积连续生产等特点。另一个相对于晶硅电池很大的优势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、弱光性能好等特点。薄膜光伏电池的种类繁多，目前研究相对成熟的薄膜光伏电池有铜铟镓硒(CIGS)、碲化镉(CdTe)、砷化镓(GaAs)等。
1、铜铟镓硒薄膜太阳能电池
铜铟镓硒(CIGS)薄膜电池作为单位质量输出功率最高的光伏电池，以高效、柔性、轻便、低成本、发电性能稳定等优势引起了行业人士的重视，具备很好的发展潜力。目前,CIGS薄膜太阳能电池的实验室转换效率已达22.6%,组件全面积转换效率已接近17%,其产业化技术也在逐步完善。2016年，德国巴登符腾堡太阳能和氢能源研究中心(ZSW)宣布研制出转换效率为22.6%的CIGS膜太阳能电池，创造新的世界纪录，据了解此款新型电池面积为0.5平方厘米。
2017年1月9日，汉能旗下的德国公司Solibro Hi-Tech GmbH研发的玻璃基铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能冠军组件，以16.97%的全面积组件光电转换效率刷新世界记录，该效率数据是在尺寸为1190*790cm2，全面积为0.94m2的组件上取得的。
2017年7月，汉能与摩拜单车签署战略合作协议，铜铟镓硒薄膜太阳电池得以应用在共享单车上。之后汉能又发布薄膜太阳能新产品——汉瓦，关键部件就是高效、柔性的CIGS薄膜太阳能芯片，其芯片量产转换率达到17.5%。
目前，大面积CIGS太阳能电池组件的转化效率仍然低于晶硅组件，这也是制约CIGS产业化的首要因素。因此，只有进一步探索CIGS薄膜电池的光电转化效率的影响因素，优化生产工艺，降低生产成本，CIGS薄膜电池才有抢占市场的实力。
2、碲化镉薄膜太阳能电池
据测算，碲化镉(CdTe)薄膜太阳能电池在工业规模上的生产成本将优于晶体硅和其他材料太阳能电池技术，它和太阳的光谱最一致，可吸收95%以上的阳光;而且生产工艺简单，低能耗，无污染，生命周期结束后可回收，强弱光均可发电，温度越高表现越好。基于这些特性，碲化镉薄膜太阳能电池也是一大热点。
目前对碲化镉薄膜太阳能电池研究最深的是美国薄膜电池制造商First Solar公司，技术相对成熟，目前碲化镉薄膜太阳能电池90%的市场被First Solar垄断。2016年2月，First Solar将碲化镉薄膜太阳能电池的光电转换效率世界纪录刷新为22.1%。2015年四季度，First Solar的生产线已经在生产转换效率为16.4%的碲化镉光伏组件。目前我国碲化镉薄膜太阳能电池的研究应用与国外还有不小差距，2016年，全国首个碲化镉薄膜太阳能电池产业化项目才落地浙江嘉兴。
制约碲化镉薄膜太阳能电池发展有多重因素，首先碲原料属于稀缺资源，无法保证碲化镉太阳能电池的不断增产的需求;其次镉作为重金属具有毒性，碲化镉太阳能电池在生产和使用过程中有一定的危险性，而一旦排放，将对环境造成污染。
3、砷化镓薄膜太阳能电池
相对于其他类型的太阳能电池，砷化镓(GaAs)薄膜太阳能电池最大的优势在于其超高的理论效率值。单结的砷化镓电池理论效率达到27%，而多结的砷化镓电池理论效率更是超过50%。砷化镓薄膜太阳能电池还具有柔性可弯曲、质量轻、颜色可调、形状可塑等优势，在250℃的条件下仍可以正常工作。
公开信息显示，汉能保持了砷化镓单结电池(28.8%)和双结电池(31.6%)转换效率的世界纪录。2016年7月2日，汉能公司发布四款全新Solar系列全太阳能动力汽车，这四款车均采用了砷化镓薄膜太阳能电池技术。2017年8月，汉能宣布与全球顶尖车企奥迪牵手，共同研发集成薄膜太阳能车顶的奥迪样车，其砷化镓薄膜太阳能电池技术很有可能将在未来应用在奥迪的新车型上。
企业的布局
目前扎根于薄膜光伏的汉能集团是全球首屈一指的光伏巨头，面对晶硅电池的强势，汉能近来另辟蹊径，以开发移动产品为主，避开主流光伏电站，利用薄膜光伏可弯曲，轻便的特点开拓移动能源市场。目前已经发布了太阳能背包、太阳能发电纸等众多产品。与此同时，汉能与摩拜单车、奥迪的牵手合作，也让人们看到了薄膜光伏在其他领域的应用前景。对于汉能来说，目前最需要的大概就是早日复牌，并保持技术优势，持续推广薄膜光伏，打开薄膜光伏的新市场。
此外，由于看好薄膜光伏的未来，2016年12月，中国建材集团三新产业园暨1.5吉瓦铜铟镓硒薄膜太阳能电池生产线项目在浙江江阴落户;神华集团与上海电气集团股份有限公司等公司联手设立了两家光伏公司，投资铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池。
此外，2017年10月12日，中国第一片铜铟镓硒薄膜太阳能高效模组在安徽蚌埠成功下线，此次投产的一期300MW生产线，是国内首条规模最大的具有德国工业4.0水平的铜铟镓硒薄膜太阳能模组生产线，预计可实现销售收入超12亿元，贡献利税超3亿元。据了解，该生产线是在中国建材集团的战略引领下，凯盛集团收购法国圣戈班所属德国阿旺西斯公司，在国内投资100亿元建设的国内规模最大的年产1.5GW铜铟镓硒薄膜太阳能模组工厂，成功实现了国际一流技术国产化，为我国的薄膜光伏产业崛起奠定了坚实基础。
总体而言，薄膜光伏的前景是有的，但是存在成本高、工艺不成熟等问题，使得薄膜光伏难以得到大规模的应用。数据显示，2014年中国薄膜太阳能电池产量为300MW左右,2015年为458MW左右，这相对于晶硅来说差距不止一点点。但是随着汉能等薄膜光伏企业的推广，相信不久的未来薄膜光伏必将大放光彩。譬如今年的技术领跑者基地，便是以推广市场尚未应用的前沿技术或突破性技术产品为目的，薄膜光伏若能分一杯羹，或许将正式打开属于薄膜光伏的时代。
