化工节能原理

1、化工节能原理作业题目：薄膜太阳能电池的研究与发展现状姓 名：贾子奇学 号：C01214005专 业: 12应化2015年5 月13日目 录摘 要······································

2、·····························1前 言 ····················&

3、#183;·············································2 一、薄膜太阳能电池概述··

4、··············································3二、薄膜太阳能电池的分类和特点·&#

5、183;·····································4三、薄膜太阳能电池的基本原理和基本结构·········

6、·····················5四、薄膜太阳能电池的发展前景··························

7、83;··············6五、薄膜太阳能电池的应用及产能·································

8、;······································9 六、总结和展望··········&#

9、183;··············································12参考文献··&#

10、183;·················································&#

11、183;·········13薄膜太阳能电池的研究与发展现状摘 要 传统的燃料能源正在一天天减少时，所产生的排放物对环境造成的危害问题也变得日益突出。并且全球大约还有20亿人已得不到正常的能源供应。在这 个时候，整个世界都把目光投向了可再生资源，希望可以通过可再生能源来改变人类的能源供给结构，以维持今后的可持续发展。在这些可再生资源中太阳能以其独有的优势 而成为人们关注的焦点 1 。这主要因为丰富的太阳辐射能是重要的能源，是取之 不尽、用之不竭、无污染并且人类能够自由利用的天然资源。太阳辐射出的能量非常巨

12、大，太阳能一般指太阳光的辐射能量：在太阳内部进行的由“氢”聚变成“氦”的原子核反应，不停地释放出巨大的能量，并不断向宇宙空间辐射能量，这种能量就是太阳能。其表面温度大概在6000K左右，接近于一个黑体。太阳向宇宙空间发射的辐射功率为23108.3´kW的辐射值，其中20亿分之一到达地球表面，其功率为800000亿kW，就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于燃烧500万吨煤释放的热量，这些太阳能如果可以尽可能地被转换为电能，可以成功为最佳的替代能量来源之一。本文阐述薄膜介绍有机太阳能电池研究的背景及历史发展情况，从器件结构、材料选择、工艺技术等方面时近儿年来研究的几种薄膜大阳能电池

13、现状和进展做了系统综述，分析了结构、材料等对有机太阳能电池光电转化效率的影响，并讨论其发展趋势和以后的应用方向，让大家能清楚薄膜太阳能电池在未来的发展趋势。前 言随着不可再生能源的不断消耗和日趋枯竭，能源危机日益突显，对太阳能、水能、风能、地热能、潮汐能等可在生能源的开发利用，越来越引起世界各国的重视。太阳能的光伏发电是太阳能利用的重要途径。然而，硅系太阳能电池的成本主要消耗在价格昂贵的高纯硅材料上，其发展受到了一定的限制。因此出现了新型非晶硅、多晶硅薄膜太阳能电池。前者光电转换率有光致衰退效应，使其性能不稳定；而后者使用硅材料少、又无效率衰退问题，因此是硅系太阳能电池的发展方向。但硅系太阳能

14、电池光电转换效率的理论极限值为25，效率提高潜力有限。近年来，以GaAs（砷化镓）、GaSb（锑化镓）、GaInP（磷化铟镓）、CuInSe2（铜铟硒）、CdS（硫化镉） 和CdTe（碲化镉）等为代表的新型多元化合物薄膜太阳能电池，取得了较高的光电转换效率，GaAs 电池的转换效率目前已经达到30。而Ga、In 等为比较稀有的元素，Cd 等为有毒元素，因此，这类电池的发展必然将受到资源、环境的限制。因此，凝聚态稳定的薄膜太阳能电池备受关注：潜在的低成本、轻质量、柔韧易加工性、可低成本大面积制备等突出优点，使得它具有很强的竞争力。薄膜硅太阳能电池具有广阔的前景，但是当前大规模产业化的非晶硅薄膜电

15、池效率偏低，为了实现光伏发电平价上网，必须对薄膜硅太阳能电池进行持续的研究。通过进一步提高薄膜硅太阳能电池的转换效率，进而降低薄膜硅电池的生产成本。当前基于单晶硅或者多晶硅硅片的晶体硅电池组件市场占有率高达90%，但是，晶体硅电池本身生产成本较高，组件价格居高不下，这为薄膜硅太阳能电池的发展创造了机遇。薄膜硅太阳能电池的厚度一般在几个微米，相对于厚度为200微米左右的晶体硅电池来说大大节省了原材料，而且薄膜硅太阳能电池的制程相对简单，成本较为低廉，因此在过去的几年里薄膜硅太阳能电池产业发展迅猛。但是当前大规模产业化的薄膜硅太阳能电池转换效率只有5%-7%，是晶体硅太阳能电池组件的一半左右，这在

16、一定程度上限制了它的应用范围，也增加了光伏系统的成本。为了最终实现光伏发电的平价上网，必须进一步降低薄膜硅太阳能电池的生产成本，因此必须对薄膜硅太阳能电池开展持续的研究，利用新的技术与工艺降低薄膜硅太阳能电池的成本，来扩大薄膜太阳能的普及。一、 薄膜太阳能电池概述随着社会的进步与发展，如今光电技术已经成为热门的学科，同时它与各种学科之间的互相交叉也大大促进了各种新的光电子材料的发展。例如，薄膜技术与光电子学领域的互相渗透使得光电子薄膜技术不断迅速发展，涌现了各种新型的光电薄膜器件，并且这些光电薄膜器件正在以较快的速度不断发展和进步。对光电薄膜材料的研究和开发工作是非常活跃的，所涉及的光电薄膜材

17、料也很丰富，这些材料主要包括：Ge和si单晶以及以它们为基的掺杂体；化合物半导体有：CdS（硫化镉）、CaSe(硒化钙)、CdTe（碲化镉），ZnSe（硒化锌）、HgS（硒化汞）、HgTe（碲化汞），PbS（硫化铅），PbSe（硒化铅）、InP（磷化铟）、InAs（砷化铟），InSb（锑化铟）、GaAs（砷化镓），GaSb（锑化嫁）等。在光(包括不可见光)的照射下，物体发射电子的现象即使物质发生某些电性质的变化，就称为光电效应。光电效应主要有光电导效应、光生伏特效应和光电子发射效应3种。光电材料中光伏材料一直是研究的热点，利用光伏效应原理不仅可以制作探测光信号的光电转化元件，还可以制造光电池薄

18、膜太阳能电池。随着世界能源的紧缺，薄膜太阳能电池作为一种光电功能薄膜，可以有效地解决能源短缺问题，而且它无污染，易于大面积推广。目前薄膜太阳能电池按材料可分为硅薄膜型、化合物半导体薄膜型和有机薄膜型。化合物半导体薄膜型又分为非结晶型(如a-Si：H)、V-族(如CaAs)、II一族(CdS系)和磷化锌(Zn3P2)等。以硅为主的太阳能电池从1954年第一块单晶硅太阳电池开始，已经获得了极大的发展和演化。第一代单晶硅太阳能电池虽然效率高，但制备所需的高纯硅工艺复杂且成本较高。为降低成本，非晶硅薄膜太阳能电池在此基础上得到了很大的发展，它制备工艺相对简单，易实现自动化生产，已在1980年开始实现产

19、业化生产，但是非晶硅薄膜太阳能电池存在光致衰减效应(S-W效应)，因而阻碍了它的进一步发展。多晶硅薄膜太阳能电池因同时具有单晶硅的高迁移率及非晶硅材料成本低、可大面积制备的优点，且无光致衰减效应，因而在薄膜太阳能电池方面得到了越来越多的重视。另外，CIGS薄膜作为一种性能优异的化合物半导体光伏材料应用在薄膜太阳能电池上也成为各国研究的热点之一，其光电转化效率高，性能稳定而且不会发生光致衰减效应。本文将着重介绍非晶硅(a-Si)、多晶硅(Poly-Si)、铜铟镓硒(CIGS)，（GaAs）砷化镓这几种薄膜太阳能电池。二、 薄膜太阳能电池的分类和特点第一代太阳能电池包括多晶硅、单晶硅电池，其中单晶

20、硅电池转换效率为16到20，多晶体硅电池效率为14到16。目前硅基太阳能电池是全球市场的主流技术，在大规模应用和工业生产中占据主导地位。不过，由于受硅材料价格及复杂电池工艺影响，相应的太阳能电池成本价格居高不下。第二代太阳能电池则包括各种薄膜电池，涵盖碲化镉电池（CdTe）、铜铟镓硒电池（CIGS）、非晶硅薄膜电池（a-Si）、砷化镓电池、纳米二氧化钛染料敏化电池等，目前，前三种薄膜电池已实现产业化。 1、碲化镉属于直接禁带半导体，能隙值（1.45eV）位于理想的能隙范围内，同时具有很高的吸收系数，因此是高效率的理想太阳电池材料之一。目前工业化生产的模块效率已经达到12%（FirstSolar

21、，2010年）。最近，通用电气（GE）获得了创世界纪录的12.8%模块效率。由于碲化镉材料价格相对较低，易于实现规模化大批量生产，因此具有潜在的成本优势。近年来，碲化镉薄膜太阳能电池商业表现较佳，市场前景广阔，未来可能超过非晶硅太阳电池占有量。 2、铜铟镓硒吸光范围广，具有高转换效率和较低的材料制造成本，因此也被视为未来最有发展潜力的薄膜太阳能电池种类之一。其实验室报道的最高转换效率达到了20.3%，可以和单晶硅太阳能电池媲美。复杂的制造工艺以及高投资成本是其市场成长的主要制约条件。2011年初，日本SolarFrontier公司开始了全面自动化铜铟镓硒薄膜太阳能组件的商业化量产，其生产线上的

22、组件转换效率达到了11.6%。但是，产品的大规模化生产以及转换效率的进一步提高，将有效降低其安装系统的系统平衡成本。3、砷化镓的禁带较宽，使得它的光谱响应性和空间太阳光谱匹配能力较硅好。目前，硅电池的理论效率大概为23%，而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超过50%。4、非晶硅太阳能电池的优点在于其对于可见光谱的吸光能力很强，所需的硅薄膜厚度低，生产技术成熟，可以制作大面积太阳能电池。主要缺点是转化率低（6%-8%），而且光照一段时间后，效率还会衰减，且主要用于功率小的电子产品市场，如电子计算器、玩具等。第三代太阳电池包括各种超叠层太阳电池、热光伏电池（TPV）

23、、量子阱及量子点超晶格太阳能电池等新概念太阳能电池。目前主要限于实验室研究，仍需大量研究工作深入探索，其产业化需待2020年以后。从市场前景来看，薄膜太阳能电池在光伏建筑一体化、大规模低成本发电站建设等方面将比传统的晶体硅太阳能电池具有更加广阔的应用前景。薄膜太阳能电池简单的制造工序以及能耗少的生产流程克服了光电转化效率相对较低以及寿命较短所带来的成本挑战。由于采用价格相对便宜的玻璃、不锈钢等作为衬底，加之相关的电子半导体及玻璃行业已经发展成熟，这使得薄膜太阳能电池受上游原材料制约较少，使其可以非常好地控制成本和价格。 从应用环境看，薄膜太阳能电池弱光性好的特点使其能在广泛的环境下发电，因其适

24、用各种强度的阳光，其性能受天气的影响较小，另外，由于它可承受较高的温度，其发电功率不容易受温度影响。因此，薄膜太阳能电池的应用将十分广泛。另外，由于薄膜太阳能电池具有便携、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；也由于使用塑料等质轻柔软的材料为基板，薄膜太阳能电池将广泛用于手表、计算器、窗帘甚至服装上。值得一提的是，清洁太阳能的广泛应用将同时带来下一代储能电池，尤其是在千瓦级小单元储能以及太阳能并网发电中储能调频的应用并获得广阔发展。三、 薄膜太阳能的基本原理和基本结构无机半导体是通过掺杂微量的杂质元素（如P、N 等），改变载流子浓度，从

25、而提高电导率。而聚合物的导电机理则更为复杂，聚合物半导体的主要特征是存在共轭键，其中 键定域性较强，而 键电子定域性较弱。在掺杂原子（O、N、S、N 等）作用下， 键分子轨道可发生简并，从而形成一系列扩展的电子状态，即能带。 成键轨道与*反键轨道分别与聚合物的价带和导带相对应，图3-1为六噻吩的电子结构与导电机理示意图。在两极间产生电势，称为光伏效应，如图3-2 所示。对于绝大多数无机光电池而言，光生载流子的理论解释是基于半导体材料的能带理论。 图3-1 六噻吩的电子结构与导电机理 图3-2 光生伏特效应由于共轭有机半导体材料的导电机理与无机半导体有所不同，因此，有机太阳能电池与无机太阳能电池

26、的载流子产生过程有所不同。聚合物吸收光子产生激子，激子只有离解成自由载流子(电子和空穴)才能产生光电流。一种被广泛接受的观点是，有机薄膜太阳能电池的作用过程由三个步骤：（1）光激发产生激子；（2）激子在给体/受体（D/A）界面的分裂；（3）电子和空穴的漂移及其在各自电极的收集。器件的能量损失贯穿于整个过程：（1）光子损失；（2）激子损失；（3）载流子损失。激子的离解有多种机制，可归结为激子的热电离或自由电离、激子与激子之间的碰撞电离、光致电离、激子与杂质或缺陷中心相互作用而电离等。这样离解产生的自由载流子迁移率比较低，容易成对复合而损失，只有扩散到D/A 界面的激子，被界面的内建电场离解才对光

27、电流的产生有贡献。 有机薄膜太阳能电池主要有：单层结构的肖特基电池、双层p-n异质结电池、以及p-型和n -型半导体网络互穿结构的体相异质结电池。四、 薄膜太阳能电池的发展前景随着美国金融危机的持续恶化，近几年一直艳阳高照的全球光伏行业突然乌云重重。此次金融风暴来势凶猛，很快便从金融领域蔓延到了实体经济，并且波及全球。作为实体经济的一部分，光伏行业理当受到影响。但是，相比而言，光伏产业受到的影响是比较小的、是短期的。原因是：各国政府在努力减小金融风暴影响的同时，相继出台了一些扩大内需的政策。从世界范围的新政来看，作为颇具前景的一个可持续发展的产业，光伏仍是很多国家重点投资的领域之一。尽管全球金

28、融风暴造成各类实体经济的衰退和投资风险的加大，但是，中外创投对太阳能光伏产业投资却在逆势增长。目前，各国政府非常鼓励采用某种形式的再生能源，其中包括太阳能、风能甚至潮汐发电及核电，只要不以碳为基础的能源，政府都大力鼓励，因为可以减少温室气体排放。2012年10 月，英特尔投资公司以2 000 万美元投资正处于扩张期的深圳创益科技，英特尔CEO 欧德宁表示：“我们的投资注重在清洁技术方面的投资机会，这是考虑到环保的重要性与日俱增，油价的不断攀升，还有清洁技术的发展等，这是一个非常好的机会。继英特尔日前2 000 万美元投资深圳创益科技之后，世界银行集团成员国际金融公司(IFC)昨日向新奥集团旗下

29、新奥太阳能有限公司投资1 500万美元，并组织总计1.21 亿美元的贷款。除1500万美元股权投资外，此次IFC 贷款计划包括，将向新奥太阳能提供4 500 万美元自有资金贷款，以及7 600 万美元的银团贷款。该笔融资将帮助建设中国第一条大型薄膜太阳能模块生产线，项目完成后预计年产薄膜太阳能电池模块60 MW，将于明年第二季度投产。2011年11 月，新奥与美国应用材料公司合作建设太阳能薄膜电池项目，引进该公司全套自动化生产线，预计到2012 年产非晶硅薄膜太阳能电池500 MW，年销售额200 亿元。该项目落户河北廊坊经济技术开发区，用于生产非晶硅薄膜太阳能电池。新奥太阳能项目计划总投资1

30、40 亿元，分三期建设，太阳能薄膜电池生产技术可降低太阳能电池生产成本，提高光电转化率，应用于如太阳能屋顶电池发电、太阳能光伏发电站及建筑物外墙光伏电池安装等。除新奥集团外，据了解，百世德太阳能计划在苏州、南昌建设两座薄膜太阳能项目工厂，投资金额分别为25亿美元。苏州工厂投产时间预定为2008 年底，南昌工厂为2009 年第一季度。假如这一规划得以实现，百世德将成为拥有全球最大薄膜太阳能电池工厂的企业。目前，光伏产业正处于历史上最大的爆炸式成长期当中。全球每年对太阳能电池的市场需求增长已经超过70。光伏产业将在近五年的时间内，靠独立经济生存能力，而非政府的激励政策来达到同电网电价相同的价格。2

31、008 年1 月14 日SEMI 在加州HalfMoon Bay 召开的工业战略研讨会(ISS 2008)上发表了Stephen O'Rourke 作出的预测。他是在德意志银行证券(Deutsche Bank Securities，纽约)从事半导体资产设备和材料的高级分析师。“这一次，光伏产业不会再像过去那样发生倒退而被湮没，”O'Rourke 评述说，“现有的光伏发电技术有很多种，包括晶体硅和多种薄膜电池。”图5-1 展示了现有的不同种发电技术的电价曲线。这些曲线起始于2006 年，并被预测到2020 年。“在这一产业中，是否具有竞争力的关键因素是逐渐减小的每千瓦时电的成本“

32、O'Rourke 说，“其根本意义是在于销售能源，而并不是电池、电池组，或者光伏发电系统本身。”图5-1 太阳能光伏现状 （来源：德意志银行证券）O'Rourke 的计算主要基于2006 年全美的平均电网电价(8.6 美分/kW·h)。再用以往7 年内每年大约4.5%的年增长率外推，而得到今后几年的电价。“这为我们提供了一个时间上的框架当太阳能电价曲线与电网电价曲线收敛而相交的时候，太阳能电价就有了与电网电价竞争的实力。当太阳能电价低于电网电价的零售价格时，这(光伏并网发电)就会真实地发生，”他补充说，“这些还只是些较保守的估计。”太阳能电池产品主要分为晶体硅电池、薄

33、膜电池两类。前者包括单晶硅电池、多晶硅电池两种，占据全球该行业绝大多数的市场份额；后者主要包括非晶硅电池、铜铟镓硒电池和碲化镉电池等，目前市场份额较小。晶体硅和薄膜太阳能光伏电池是现在乃至未来10 年的两大主要技术阵营，晶体硅太阳能电池以高转化效率在过去和现在都主导着光伏市场。而薄膜电池在原有转化效率上突破性的进展以及相对低廉的成本在近两年吸引了投资者更多的关注，处于急速发展期。晶体硅电池的制造成本主要取决于硅片生产能耗与高纯度硅料价格，由于能源价格居高不下，高纯度硅料的生产技术及市场供应又被几家主要厂商垄断，造成晶体硅电池成本高起，且未来下降空间狭窄，限制了其技术发展和市场推广。据统计，目前

34、我国已是世界上最大的太阳能电池生产国，已有12 家企业海外上市，但主要集中于多晶硅电池产业链中下游，且90%以上的产品销往国外，受市场需求和汇率影响很大，抗风险能力差。相反，薄膜电池中虽然光电转化效率较低、寿命较短，但低温工艺技术降低了生产能耗，而且便于采用玻璃、不锈钢等廉价衬底，相关的电子气体及玻璃行业也已发展成熟，供应及价格较稳定。这使其受上游高纯度硅料生产厂商制约较少，成本可得到较好控制。从市场前景来看，薄膜电池在光伏建筑一体化、大规模低成本发电站建设等方面的应用，将比传统的晶体硅电池更为广阔。五、薄膜太阳能电池的应用及产能随着薄膜光伏技术的成熟，新安装的太阳能电池阵列在规模上将越来越大

35、。First Solar 公司与德国的Juwi Solar 公司共同在德国萨克森州安装了一个40 MW CdTe 薄膜太阳能电池场。到目前为止，已安装了6 MW 的太阳能电池场。当完工时，这将成为世界上最大的太阳能电池场之一。工程总价值1.3 亿欧元。因此，新安装的光伏系统价格为3.25 马克/W，也是世界上最低的光伏系统安装价格。预计到2010 年，薄膜光伏技术的全球总产能将超过3 700 MW。预计美国将会达到1 127 MW，日本1 312 MW，欧洲793 MW，亚洲472 MW。基于非晶硅(a-Si:H)和微晶硅(c-Si:H)的薄膜太阳能电池模块日渐成为低成本、大尺度光伏(PV)应

36、用的最佳选择。这类模块的吉瓦级产品需要大面积的均匀吸收层，同时也需要很高的吸收层的沉积速度。应用材料的SunFab 薄膜工艺线可以在玻璃衬底上制造面积高达5.7 m2 的太阳能模块，这比传统的薄膜模块大4 倍。该工艺线可以制造单结(SJ)和串接结(TJ)太阳能模块。并已经在采用Gen8.5 (2.2×2.6m) 衬底的AKT PECVD平台上成功地开发出太阳能PECVD 工艺。可以在超过5.7 m2 的衬底上得到器件性能和均匀性都非常好的SJ 和TJ 太阳能电池。SJ 电池的I-V 参数均匀性好于3%，串接结电池的I-V 参数均匀性好于5%。应用材料已经成功开发出高沉积速率的工艺，用

37、来在大面积衬底上制造高效薄膜硅基太阳能电池模块。在低成本、商用的浮法TCO 玻璃衬值)和7.3±0.4%(稳定值)，a-Si:H /c-Si:H 串接结电池的效率为11.2±0.4%(初始值)和9.7±0.3%(稳定值)。用于SJ 和TJ 电池中吸收层沉积的PECVD 工艺在2.2 m×2.6 m 的衬底上也展示出非常好的均匀性(电池I-V 特征曲线波动小于5%)。制得到a-Si:H SJ 模块和a-Si:H/c-Si:H TJ 模块分别具有6.6%和9.3%的稳定效率。DEK 太阳能最新推出的PV1200 光伏金属镀膜平台（图5-3）不仅用于全球满足硅

38、片要求，且满足薄膜基板的商业要求。使用其在太阳能产业的公认经验，得可正通过一系列成本和生产力优势推动薄膜光伏电池的生产适用于大规模市场。使用薄膜技术生产的新型太阳能电池的出现，带给太阳能制造商较日益昂贵硅片更具成本优势的众多益处。例如，薄膜技术使太阳能电池可建于柔性基板上，提供内嵌太阳能进行多种商业应用的很多新机会。紧密合作与具有影响力的生产厂商，得可公司已开发薄膜基板的一系列金属镀膜方案。工艺包括用于金属镀膜的镀银环氧化合物的精密涂敷，和其他活性和连线层的应用，使用类似于那些已在大尺寸硅太阳能电池生产中获得认可的印刷技术。图5-3 DEK 公司最先进的PV1200 金属镀膜线 该机可提供每小

39、时1 200 个电池产量、六西格玛工艺水平、12.5 m 精度和先进的处理能力。PV1200 太阳能金属镀膜生产线是得可公司利用40 年开发批量印刷设备产品的经验，具有一定的技术优势，适用于先进的10 000 级无尘室制造环境的金属镀膜制造工艺。根据德国研究机构Photon Consulting 的资料显示，到2012 年光伏市场的已装机容量将从2007年的2.2 亿W 增加到37 亿W(图5-4 所示)。这足以将未来几年的需求翻番，并在未来的许多年里保持强劲的两位数字的增长。图5-4 全球太阳能装机容量根据Greentech 和Prometheus 研究所的最新报告，到2008 年，全球薄膜

40、太阳能电池产量将会增长8 倍，而非晶硅太阳能电池是薄膜太阳能电池的主流。根据该报告， 薄膜太阳能电池产量在2008，2009，2010 年这3 年间将每年翻番，到2012年产能将达到4 180 MW。在未来5 年中，薄膜太阳能电池将对整个太阳能产业的发展有重要影响”，报告作者如是说到：“这将会引发太阳能产业更加剧烈的技术竞争和资本市场对该产业的评估和适应，并影响太阳能产业的整体格局”。到2008 年7 月止，至少有近143 家公司进入薄膜太阳能市场，其中近40 家公司于2007 年进入，2008 年初进入的有23家。未进入薄膜太阳能市场的公司以及新的公司将继续打破薄膜太阳能市场的公司数大多数公

41、司都集中在非晶硅薄膜太阳能电池业，这是因为非晶硅薄膜太阳能电池业进入障碍最小，大多数公司可以通过如Applied Materials 和Oerlikon公司作为“交钥匙”直接购买生产设备。大约有53%的薄膜太阳能电池公司使用非晶硅薄膜技术，预计到2010 年，非晶硅薄膜将占薄膜太阳能电池产量的一半，其产量在未来薄膜太阳能电池中更将使占据主要份额。同时，碲化镉(CdTe)薄膜电池，作为2007 年产量最大的太阳能电池，在被非晶硅薄膜取代其地位之前，在2008 年继续保持其地位。目前业界排名第一的太阳能电池生产商First Solar 就是采用该技术。虽然first solar 还将继续保持其在太

42、阳能电池产业的重要位置，碲化镉将最终变成非主流的特殊太阳能电池技术由少数公司采用。据估计，first solar 将在2010 年继续保持最大的太阳能电池厂商，届时其产能可达1 000 MW。预计，夏普将紧随其后，拥有非晶硅产能约416 MW，United Solar 254 MW 非晶硅薄膜，Nanosolar 249MW CIGS，Miasolé178 MW，CIGS。估计2008 年144 家薄膜厂商中只有8 家拥有超过25 MW 的薄膜产能，2010 年这个数字将达到30 家。六、 总结和展望-Si 与CdTe 薄膜光伏技术正在快速进入商业市场。多家CIGS 薄膜公司也将功率

43、模块推进市场。在美国，2006 年薄膜太阳能的市场分额约为44%，2007 年超过Si 基太阳能市场的销量。若这些薄膜光伏公司计划进入市场，则几项关键的研究开发及技术问题有待解决。根据薄膜光伏的全球产能规划，预计到2010 年将超过3 700 MW，而FirstSolar 公司全球目标是2009 年达到450 MW，夏普公司在2010 年达到1 000 MW。因扩大规模而降低成本的产能会大幅度降低薄膜光伏产品的制造价格，并有可能在不远的将来使太阳能电力价格与电网相比更有优势。从市场前景来看，薄膜太阳能电池在光伏建筑一体化、大规模低成本发电站建设等方面将比传统的晶体硅太阳能电池具有更加广阔的应用

44、前景。薄膜太阳能电池简单的制造工序以及能耗少的生产流程克服了光电转化效率相对较低以及寿命较短所带来的成本挑战。由于采用价格相对便宜的玻璃、不锈钢等作为衬底，加之相关的电子半导体及玻璃行业已经发展成熟，这使得薄膜太阳能电池受上游原材料制约较少，使其可以非常好地控制成本和价格。从应用环境看，薄膜太阳能电池弱光性好的特点使其能在广泛的环境下发电，因其适用各种强度的阳光，其性能受天气的影响较小，另外，由于它可承受较高的温度，其发电功率不容易受温度影响。因此，薄膜太阳能电池的应用将十分广泛。另外，由于薄膜太阳能电池具有便携、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/

45、室内供电等领域；也由于使用塑料等质轻柔软的材料为基板，薄膜太阳能电池将广泛用于手表、计算器、窗帘甚至服装上。值得一提的是，清洁太阳能的广泛应用将同时带来下一代储能电池在千瓦级小单元储能以及太阳能并网发电中储能调频的应用并获得广阔发展。薄膜硅太阳能电池经过多年的发展，目前已经成为光伏产业的一个重要组成部分。对于光伏产品来说，进一步提高转换效率和降低成本仍然是薄膜硅电池研究的主要方向，在未来的几年里，随着一些新技术逐步成熟，薄膜硅电池将会有更大的突破。参考文献1席珍强，陈君，杨德仁.太阳能电池发展现状及展望J.新能源，2000,22(12):100-102.2钟迪生.硅薄膜太阳能电池研究的进展J.

46、应用光学，2001,22(3):34-40.3庄大明，张弓.铜铟镓硒薄膜太阳能电池的发展现状以及应用前景J.真空，2004，41(2)：1-7.4孙强，许军，陈文浚等.基于AlInGaAsP材料的应变平衡量子阱太阳能电池J.人工晶体学报，2005,34(5):911-914.5陈振兴.高分子电池材料M.北京:化学工业出版社,2006.6周清梅.聚合物固体薄膜太阳能电池的性能研究D. 广州：华南理工大学，2004.7 沐俊应，徐娟，粱氏秋水，朱宏伟，陈振兴. 有机薄膜太阳能电池的研究进展8 钱敏“, 光伏走进薄膜时代？”半导体国际,12,2008 光伏专刊. 9 徐慢，夏冬林，杨晟，赵修建，薄膜太阳能电池。武汉理工大学硅酸盐工程教育部重点实验