薄膜电池顾名思义就是将一层薄膜制备成太阳能电池，其用硅量极少，更容易降低成本，同时它既是一种高效能源产品，又是一种新型建筑材料，更容易与建筑完美结合。在国际市场硅原材料持续紧张的背景下，薄膜太阳电池已成为国际光伏市场发展的新趋势和新热点。 目前已经能进行产业化大规模生产的薄膜电池主要有3种：硅基薄膜太阳能电池、铜铟镓硒薄膜太阳能电池（CIGS）、碲化镉薄膜太阳能电池（CdTe）。
中文名薄膜电池
种类硅基薄膜太阳能电池、铜铟镓硒薄膜太阳能电池(CIGS)、碲化镉薄膜太阳能电池(CdTe)
外文名Thin film
涉及领域电子半导体、光学原理
简介
英文名称：Thin film
一项采用薄层材料，运用电子半导体和光学原理的技术。考虑成本效益，薄膜光伏电池被采纳且运用于第二代和第三代太阳能光伏发电技术之中。同时，它也被视为一种有效的可用于楼房综合应用的产品。
发电原理
薄膜电池发电原理与晶硅相似，当太阳光照射到电池上时，电池吸收光能产生光生电子—空穴对，在电池内建电场的作用下，光生电子和空穴被分离，空穴漂移到P 侧，电子漂移到N 侧，形成光生电动势，外电路接通时，产生电流。
优点
薄膜电池(Thin film )与晶硅电池的比较：
优点：
（1）成本低，根据Photon 的预测，预计到2012 年下降到2.08 美元/w；预计薄膜电池的平均价格能够从现在的2.65 美元/w 降至1.11 美元/w，与晶体硅相比优势明显；而相关薄
膜电池制造商的预测更加乐观，EPV 估计到2011 年，薄膜组件的成本将大大低于1 美元/w；Oerlikon 更估计2011 年GW 级别的电站其组件成本将降低于0.7 美元/w，这主要是由转化率提高和规模化带来的。
（2）弱光性好
（3）适合与建筑结合的光伏发电组件(BIPV)，不锈钢和聚合物衬底的柔性薄膜太阳能电池适用于建筑屋顶等，根据需要制作成不同的透光率，代替玻璃幕墙。
缺点：
（1）效率低，单晶硅太阳能电池，单体效率为14%-17%(AMO)，而柔性基体非晶硅太阳电池组件（约1000平方厘米）的效率为10-12%，还存在一定差距。
（2）稳定性差，其不稳定性集中体现在其能量转换效率随辐照时间的延长而变化，直到数百或数千小时后才稳定。这个问题一定程度上影响了这种低成本太阳能电池的应用。
（3）相同的输出电量所需太阳能电池面积增加，与晶体硅电池相比，每瓦的电池面积会增加约一倍，在安装空间和光照面积有限的情况下限制了它的应用。
发展趋势
近年来,业界对以薄膜取代硅晶制造太阳能电池在技术上已有足够的把握。日本产业技术综合研究所于去年2月已经研制出目前世界上太阳能转换率最高的有机薄膜太阳能电池，其转换率已达到现有有机薄膜太阳能电池的4倍。此前的有机薄膜太阳能电池是把两层有机半导体的薄膜接合在一起，其太阳能到电能的转换率约为1%。新型有机薄膜太阳能电池在原有的两层构造中间加入一种混合薄膜，变成三层构造，这样就增加了产生电能的分子之间的接触面积，从而大大提高了太阳能转换率。
可折叠薄膜的太阳能电池是一种利用非晶硅结合PIN光电二极管技术加工而成的薄膜太阳能电池。此系列产品具有柔软便携、耐用、光电转换效率高等特点；可广泛应用于电子消费品、远程监控/通讯、军事、野外/室内供电等领域。
有机薄膜太阳能电池使用塑料等质轻柔软的材料为基板，因此人们对它的实用化期待很高。研究人员表示，通过进一步研究，有望开发出转换率达20%、可投入实际使用的有机薄膜太阳能电池。专家认为,未来5年内薄膜太阳能电池将大幅降低成本，届时这种薄膜太阳能电池将广泛用于手表、计算器、窗帘甚至服装上。
早在10年前，科学家就发明了一种比头发还要细的太阳能电池，由于其所使用的半导体原料远较一般太阳能电池为少，因此可解决太阳能电池价格高昂的问题。后来，研究人员使用称为CIS的复合半导体的技术，将2～3微米厚的CIS放在玻璃等物料上，制成薄膜太阳能电池。它比传统以矽制成的太阳能电池薄100倍，实际上比头发还要薄，它亦较轻和使用较少半导体物料，售价因此较便宜并可大量生产。
传统的矽电池需大量半导体物料，价格昂贵，因此无法普及，而且由于较笨重，其应用范围受限制。薄膜电池却只需要将廉价物料放在诸如塑胶等有弹性的表面上便可，价钱便宜而且轻便。
有机薄膜太阳能电池使用塑料等质轻柔软的材料为基板，因此人们对它的实用化期待很高。研究人员表示，通过进一步研究，有望开发出转换率达20%、可投入实际使用的有机薄膜太阳能电池。专家相信,不久的将来，薄膜材料的太阳能电池将出现在人们的日常生活中。
目前，世界上至少有40个国家正在开展对下一代低成本、高效率的薄膜太阳能电池实用化的研究开发。
IBM公司2009年公布的“IBM未来五年的五项创新”(IBM Next Five in Five)，列出了在未来5年有望改变人们工作、生活和娱乐方式的创新，其中即包括了薄膜太阳能电池的普及应用。
生死劫
硅原料价格大幅下跌削弱薄膜太阳能电池成本优势
一石激起千层浪。
5月初，国家发改委一位专家在上海举行的第三届国际太阳能光伏大会上吹风，“将计划在2020年前，太阳能装机容量由原计划的1.8GW（1GW=100万千瓦）提高到10GW。”这个消息立时刺激了众多国内的光伏厂商，业界认为，这也意味着数千亿元的国内市场即将启动。
而就在同一个太阳能光伏大会上，行业领军者施正荣低调出席，语出惊人，“在现在薄膜太阳能电池转换率只有6%左右的情况下，很难和晶体硅电池竞争。”
施正荣的话并非危言耸听。随着硅原料价格的大幅下降，薄膜太阳能原先的低成本竞争力已经很难再现。到今年4月份，多晶硅现货价格已跌至80美元/公斤。而此前，随着全球光伏业的兴盛，多晶硅价格从2005年的每公斤35美元一路攀升至2008年每公斤480美元。
薄膜电池泡沫破灭？
在过去的几年中，由于多晶硅价格猛涨，价格低廉的薄膜电池得到了迅速的发展。来自中投顾问能源行业研究部数据显示，2008年全球薄膜太阳能电池产量达892MW（1MW=1000千瓦），同比增长123%。
然而，硅原料价格现在超过80%的下跌，直接引发了薄膜太阳能电池厂商的生存危机：薄膜太阳能生产商融资困难，而前景也开始遭受广泛质疑。
“在去年多晶硅价格每公斤480美元的时候，众多投资者把资金投向薄膜电池。”中环工程总裁顾华敏对《中国经营报》记者说。他分析，高纯度硅的生产技术都被国外的上游厂商所垄断，下游组件生产商受到的制约比较严重，一些组件厂商为了摆脱对硅原料的依靠，开始进入薄膜电池领域。来自《2007年中国光伏产业发展报告》也显示，在总成本中，硅材料成本的占比达到了56.2%，硅材料价格当时成为生产商无法承受之重。
而在此背景之下，尽管国内企业尚未解决薄膜电池低转化率的问题，更多的投资者还是将目光转向了薄膜电池领域。据记者了解，在2008年7月，联想投资把募集的第四期新基金注入到从事碲化镉薄膜太阳能电池组生产的浙江先进太阳能公司；2008年10月，英特尔总裁保罗·欧德宁宣布将以2000万美元投资薄膜太阳能制造商深圳创益科技；11月，世界银行集团成员国际金融公司宣布，将向新奥太阳能有限公司注资1.36亿美元，建设一条大型薄膜太阳能模块生产线。
不过，这种一窝蜂地看好如今可能面临难题。在硅原料价格持续大幅下跌之后，薄膜太阳能生产商们的日子变得暗淡，据记者了解，一些公司正在建设的薄膜电池项目进展放缓，一些计划中的项目也被取消。
“苏州百世德薄膜太阳能计划的先期投资由原来的19.5亿美元缩到了2.5亿美元左右。”一位业内知情人士告诉记者。而此前，百世德是世界最大的在建薄膜太阳电池技术研发及产业化项目，生产基地分别设在苏州和南昌。百世德曾宣称将于2009年投产，其薄膜电池稳定效率在8.5%~9%，并计划在2010年将电池效率进一步提高到10%~12%，不过目前看来，这个曾震惊业界的大计划前景堪忧。
“实际上，薄膜电池已处于风雨飘摇中，最近，PE投行们对这个转化技术的质疑声已经越来越高，现在很多薄膜电池的项目都是去年第三季度，也就是金融危机之前上马的，而到了今年的第一季度，很少有项目再建。”麦健陆顾问公司分析师裴培对记者说。
据裴培分析，目前薄膜电池对太阳能的转换率是7%到9%，但很多国内厂商实际只能做到6%，而硅原料电池目前转换率已经达到了17%到19%，优势很明显。“问题是，随着硅原料的进一步下跌，两者之间的售价已经日趋接近，在同样的价格下，你说你会选择哪种？”
“在炒薄膜概念的厂商里，有行业领袖和专家吗？”此前施正荣也曾表示，薄膜太阳能电池的发展绝对是泡沫。“我研究了一辈子薄膜，还没有发现一种技术可以让转化率高于7%，低下的转换率不能解决，加上硅原料价格不断下降，薄膜太阳能未来并不具备什么竞争力。”
施正荣表示，在目前的情况下，薄膜太阳能电池很难和晶体硅电池竞争。长远来看，薄膜太阳能电池的转换效率必须要达到10%才有竞争力。
光伏市场即将回暖
“我最近一直在考察美国、西班牙、德国等国家的太阳能市场，发现整个环境已经在悄然中平稳回暖，今年的4、5月份情况已经较之前的第一季度明显好转。”顾华敏对记者说。
顾华敏分析，美国的新能源政策规定，到了2012年，美国电量的10%将来自于可再生能源，而光伏发电则是再生能源的重要部分，美国最近也通过了对光伏发电投资额30%的政府现金补助。
“目前，光伏行业已经过了冬眠期，以美国为主的海外市场正在启动，这给国内的光伏企业带来了很多机会。”宏源证券(14.96,0.82,5.80%)分析师王静对记者说，美国在金融危机的影响之下，众多的光伏电站项目的工程承包商将面临资金困难，而此时也正是我国厂商由组件供应商变成项目承包商的机会。
据记者了解，无锡尚德、苏州阿特斯、江苏中能等光伏龙头企业已经相继在美国成立了光伏电站项目的子公司，开始参与竞标当地项目。
谁的未来？
“在这一轮市场的回暖中，硅晶电池生产商将可能获得更多的机会，薄膜电池将可能在竞争中处于劣势。”王静认为，原因主要有两方面，一是硅原料价格下跌，让硅晶电池成本大幅度下降，增强了竞争力；而另一方面，我国的薄膜电池生产商在技术上与国外先进的技术还有相当差距，比如，当我国薄膜电池转换率还在6%左右的时候，美国FirstSolar公司生产的碲化镉薄膜电池的转化率已经达到了10.8%。
“薄膜的设备、生产技术和大部分原料都被国外的厂商控制着，仅仅FirstSolar公司就控制了世界47%的薄膜电池市场，国内企业在这方面几乎没有什么竞争优势。”一位业内人士告诉记者。
而目前的市场主流仍是晶体硅电池。在2007年全球十大太阳能电池厂商中，有9家是以晶体硅电池为主，其中我国尚德、英利、晶澳分别排名第2、第9和第10位。
“过去的情况是，薄膜电池在抢夺硅电池的市场。如今的情况是倒了过来，薄膜电池原本就狭小的生存空间进一步被硅电池抢去。”中电电气集团光伏事业部区域经理张延涛对记者表示。数据显示，我国薄膜电池总产量在2007年只占整个行业的2%，2008年也仅在7%左右，如今这个市场被进一步挤压。
在王静看来，随着整个光伏市场的不断变大，尤其是国内市场在扩大，也给了薄膜电池一些生存的空间，薄膜电池并不会在短期内集体消失。
“从长期来看，硅电池肯定是主流，薄膜电池还无法撼动它的地位，而未来几年内如果薄膜电池在转换率和材质需求等方面的技术上不突破的话，将很快被淹没在硅电池的大海中。”王静说。
相关介绍
可以使用在价格低廉的玻璃、塑料、陶瓷、石墨，金属片等不同材料当基板来制造，形成可产生电压的薄膜厚度仅需数μm，目前转换效率最高以可达13%。薄膜电池太阳电池除了平面之外，也因为具有可挠性可以制作成非平面构造其应用范围大，可与建筑物结合或是变成建筑体的一部份，应用非常广泛
电池
指盛有电解质溶液和金属电极以产生电流的杯、槽或其他容器或复合容器的部分空间。随着科技的进步，电池泛指能产生电能的小型装置。如太阳能电池。电池的性能参数主要有电动势、容量、比能量和电阻。
相关推荐
最新文章