太陽能電池行業(yè)分析報告

1、最新太陽能電池行業(yè)分析報告目錄（完整）最新太陽能電池行業(yè)分析報告（完整版）內(nèi)容簡記：30 年前出現(xiàn)的非晶硅薄膜，由于轉(zhuǎn)換效率太低及效率衰退的問題，被束之 高閣多年。 前幾年的硅材料供應(yīng)危機， 強烈刺激了薄膜太陽能電池研究和投資。 2008年全球薄膜太陽 能電池產(chǎn)量達892MV，同比增長123%。權(quán)威估計，2050年 太陽能在整個能源結(jié)構(gòu)中會占到 1/5 的份額， 意味著它的經(jīng)濟規(guī)模將在 100 萬 億以上。本報告從太陽能電池發(fā)電整體市場角度， 詳細分析了薄膜太陽能電池發(fā)展的 現(xiàn)狀，列舉各種 薄膜太陽能電池的技術(shù)特點，收集了國內(nèi)外主要薄膜太陽能電 池生產(chǎn)廠家的情況，分析了薄 膜太陽能電池存在的問

2、題和風(fēng)險、發(fā)展前景等。一、太陽能電池行業(yè)近年發(fā)展概況及前景展望太陽能電池產(chǎn)品分為晶體硅電池、 薄膜電池兩類： 前者包括單晶硅電池、 多晶硅電池兩 種，占據(jù)全球該行業(yè)絕大多數(shù)的市場份額； 后者主要包括非晶硅電池、 銅銦鎵硒電池和碲化 鎘電池等，目前市場份額較小。圖1 太陽能電池產(chǎn)品分類傳統(tǒng)的硅基太陽能電池容量大 , 對太陽光的轉(zhuǎn)換率可以達到 20% , 技術(shù)成熟 , 但是它 存 在的最大問題就是主要原料多晶硅或單晶硅制造工藝復(fù)雜、耗能大，成本高，而且必須 加工 成堅硬的板塊狀電池板 , 限制了它的許多用途。DisplaySearch 在 09 年第三季最新發(fā)行的全球太陽能電池產(chǎn)能數(shù)據(jù)庫與趨勢季度

3、研究報 告中指出：從 2008 年 1 月到 2009 年 7 月為止，全球總共新增了 11.4GW （114 億瓦 ） 的新的太 陽能 第 2 頁 共 30 頁 電池產(chǎn)能， 這龐大的新增產(chǎn)能是 2009 年在需求不佳的情形之下產(chǎn) 能仍大幅成長 56%的最主 要原因；截至 2006 年為止，日本擁有全球最大的產(chǎn)能，但中國大陸廠商自 2005 年起積極投入 新 廠產(chǎn)能擴建， 并在 2007 年成為全球最大的太陽能電池生產(chǎn)地， 預(yù)計在 2009 年占全球太 陽能 電池產(chǎn)能的三分之一；2009 年薄膜 （Thin Film） 太陽能電池的產(chǎn)能達到 3.58GW （35.8 億瓦 ） ，其中有 30%

4、 采用了 600mmX 1,200mm的基板尺寸。這個尺寸也是碲化鎘（CdTe）太陽能電池的標準基板尺寸，并 且目前為 First Solar等廠商所采用。一般稱之為5代的1,000 x 1,200mm到1,100 x 1,400mm尺 寸的玻璃基板產(chǎn)能則在薄膜太陽能電池中排名第二，占了所有薄膜的 18%；2005 年時全球太陽能電池產(chǎn)能有95%屬于結(jié)晶系， 5%屬于薄膜技術(shù)。 2009 年時薄膜技術(shù)預(yù)計達到全球總產(chǎn)能的20%， 2013 年時預(yù)計成長到 30%；針對非晶硅的生產(chǎn)產(chǎn)能，2009年的主要四家設(shè)備供貨商為 AMAT Oerlikon、ULVAC以 及EPV這四家設(shè)備廠商所供應(yīng)的產(chǎn)能

5、達到了 946MW（9億4,600萬瓦），也就是所有非晶 硅 產(chǎn)能的一半；2030 年以后光伏發(fā)電的成本會繼續(xù)降低，電池的轉(zhuǎn)換效率將進一步提高，光伏系統(tǒng)組 件將發(fā)展成建筑物通用的構(gòu)件， 可以實現(xiàn)大規(guī)模的標準化應(yīng)用， 幾乎所有新建筑都將安裝光 伏陣列。歐盟希望在 2030 年安裝的光伏發(fā)電裝置增加到 200GW 左右，全球可能會達到 1000GW。歐洲聯(lián)合委員會研究中心 （JRC） 的預(yù)測，到 21 世紀末，可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中將占到 80%以上，其中太陽能發(fā)電占到60%以上，充分顯示出其重要的戰(zhàn)略地位。統(tǒng)計顯示，2002年以前國內(nèi)光伏發(fā)電裝機容量一直徘徊在5MV左右。2002年到2004年,

6、國內(nèi)光伏市場大幅攀升。2008年我國太陽能電池以 2050MW勺產(chǎn)量躍居全球第一，但國內(nèi)裝機容量僅為20MW，我國制造的太陽能電池幾乎全部出口。估計2008年中國累計安 裝量達到115MW/中國光伏應(yīng)用仍然以獨立系統(tǒng)為主，并網(wǎng)光伏發(fā)電應(yīng)用比例還很小。據(jù)中國電力科學(xué)院預(yù)測，2010年我國電力供應(yīng)缺口為 52.9GW,占需求的7.7% ; 2020年 為91GW占8.2%。可見國內(nèi)電力市場日益增長的需求為光伏產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用發(fā)展提供了有力支撐。國家發(fā)改委提出了 2010年光伏組件及系統(tǒng)累計安裝 450MV的目標。預(yù)計2008-2010年 太陽能光伏裝機容量的年均復(fù)合增長率將達到 80.86%。到 202

7、0 年，我國光伏累計裝機容 量 將達到 1.8GW。科技市場調(diào)研機構(gòu) isuppli2009nian 9 月 4 日發(fā)表研究報告指出，以生產(chǎn)量來看， 2009 第 3 頁 共 30 頁 年全球前 10 大太陽能電池制造商依序?qū)?First Solar（ 市占率由 08 年的 7.5%攀升至 12.8%） 、 尚德 （ 市占率由 08 年的 7.3%下滑至 6.9%） 、 Sharp Electronics（ 市占率由 08 年的 7.6%下滑至 6.8%） 、 Q-Cells（ 市占率由 08 年的 8.5%下滑至 6.3%） 、英利綠色能源 （ 市占率由 08 年的 4.2% 攀升至 5%

8、）、晶澳太陽能 （ 市占率由 08 年的 4.1%攀升至4.7%）、SunPower（市占率由08年的3.5%攀升至4.6%）、京瓷（市占率由08 年 的 4.5% 攀升至 4.6%） 、茂迪（ 市占率由 08 年的 4% 攀升至 4.2%）、昱晶 （ 市占率由 08 年的 3.3%攀升至 4.1%） 。表 1 2009 年世界太陽能電池生產(chǎn)企業(yè)前十名排序、現(xiàn)有各種薄膜太陽能電池的特點薄膜（Thin film）光伏電池，其薄膜厚度一般在 23卩m。其中包括硅薄膜型（主要包括多晶硅、非晶硅和微晶硅 ） 、化合物半導(dǎo)體薄膜型 （主要包括非結(jié)晶型 （a-Si: H , a-Si: H: F , a-

9、Six-Gel - x: H 等） 、III - V 族砷化鎵、磷化銦 （ GaAs， InP 等） 、II -V I 族硫化 鎘（Cds系）和 磷化鋅（Zn3 P2 ） 等）。新材料薄膜型電池 （主要包括聚合物薄膜太陽能電池和染料敏化太陽能電池） 。不同材 料研 究已經(jīng)達到的應(yīng)用水平如下：材料效率（ %）鎵硒 / 磷化銦 / 鍺混合材料35鎵硒25磷化銦22晶硅25PV多晶硅20銅銦鎵硒20TF PV碲化鎘17TF非晶硅10TF PV有機材料4-8一）、多晶硅薄膜光伏電池利用狀況僅實驗室除某些空間利用外尚未廣泛應(yīng)用僅實驗室市場中最常用的材料廣泛應(yīng)用市場中份額正在增長PV 場中增長迅速， 但大

10、多來自一家公司中最為常見尚未應(yīng)用，但有幾家公司正積極嘗試商業(yè)化從 70 年代中期人們就已經(jīng)開始在廉價襯底上沉積多晶硅薄膜， 但由于生長的硅膜晶粒 太小 ， 未能制成有價值的太陽能電池。 目前制備多晶硅薄膜電池多采用化學(xué)氣相沉積法 ， 包 括低壓化學(xué)氣相沉積 （ LPCVD） 和等離子增強化學(xué)氣相沉積 （ PECVD） 工藝， 另外還有液 相外延法（LPPE）和濺射沉積法?；瘜W(xué)氣相沉積主要是以 SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4 或 SiH4 為反應(yīng)氣體 ， 在一定的保護 氣 氛下反應(yīng)生成硅原子并沉積在加熱的襯底上 ， 襯底材料一般選用 Si 、SiO2、 Si3N4 等。 但是 ， 在非

11、硅襯底上很難形成較大的晶粒 ， 并且容易在晶粒間形成空隙。 解決這一問題辦法 是先用 LPCVD 在襯底上沉一層較薄的非晶硅層 ， 再將這層非晶硅層退火 ， 得到較大的晶粒 然后 再在這層籽晶上沉積厚的多晶硅薄膜 ， 這就是再結(jié)晶技術(shù) ， 目前采用的技術(shù)主要有固 相結(jié)晶 法和中區(qū)熔再結(jié)晶法。多晶硅薄膜電池除采用了再結(jié)晶工藝外， 另外采用了幾乎所有制備單 晶硅光伏電池的技術(shù) , 這樣制得的光伏電池轉(zhuǎn)換效率明顯提高。液相外延 （LPE） 法的原理是通過將硅熔融在母體里 , 降低溫度析出硅膜。 由于多晶硅薄 膜電池所使用的硅遠較單晶硅少 , 又無效率衰退問題 , 并且可以在 廉價襯底材料上制備 ,

12、其成本遠低于單晶硅電池 , 而效率高于非晶硅薄膜電池，可能成為薄 膜太陽能電池當(dāng)中發(fā) 展速度最快的一個品種。（二）非晶硅薄膜太陽能電池非晶硅太陽電池是 1976 年出現(xiàn)的新型薄膜太陽能電池 , 它與單晶硅和多晶硅太陽能電池的制作方法完全不同 , 硅材料消耗少、 電耗低。制造非晶硅太陽能電池最常見的方法有輝光放電法、反應(yīng)濺射法、化學(xué)氣相沉積法、電子束蒸發(fā)法 和熱分解硅烷法等。輝光放電法是將一石英容器抽成真空 , 充入氫氣或氬氣稀釋的硅烷 , 用射頻電源加熱 , 使 硅烷電離 , 形成等離子體。 非晶硅膜就沉積在被加熱的襯底上。 若硅烷中摻人適量的氫化 磷 或氫化硼 , 即可得到 N 型或 P 型

13、的非晶硅膜。襯底材料一般用玻璃或不銹鋼板。這種制備 非晶硅薄膜的工藝 , 主要取決于嚴格控制氣壓、 流速和射頻功率 , 對襯底的溫度的要求也很 嚴格。非晶硅太陽能電池有各種不同的結(jié)構(gòu) , 其中有一種經(jīng)典的結(jié)構(gòu)叫 PiN 型 , 它是在襯底 上 先沉積一層摻磷的 N 型非晶硅 , 再沉積一層未摻雜的 i 層, 然后再 沉積一層摻硼的 P 型非晶硅 , 最后用電子束蒸發(fā)一層減反射膜 , 并蒸鍍銀電極。此種制作工藝 , 可以采用一連串沉積室 , 在生產(chǎn)中構(gòu)成連續(xù)程序 , 以實現(xiàn)大批量生產(chǎn)。 同時 , 非晶硅太陽 能電池很薄 , 可以制成疊層式 , 或采用集成電路的方法制造 , 在一個平面上 , 用適

14、當(dāng)?shù)难谀?工藝 , 一次 制作多個串聯(lián)電池 , 以獲得較高的電壓。非晶硅可以生長在很薄的不銹鋼和塑料襯底上 , 制備出超輕量級的太陽能電池。 這種電 池具有很高的電功率 /重量比, 首先被用在太陽功率飛機上 , 并在 1990 年完成了首次跨越 美國的飛行 , 創(chuàng)造了太陽功率飛行的新記錄。目前, 非晶硅太陽能電池存在的問題是光電轉(zhuǎn)換效率偏低 , 國際先進水平為 10%左右 , 且不夠穩(wěn)定 , 常有轉(zhuǎn)換效率衰降的現(xiàn)象 , 制約著非晶硅電池作為大型太陽能電源 , 只能應(yīng) 用 于弱光電源。非晶硅太陽能電池還存在穩(wěn)定性秒高等缺點，直接影響了它的實際應(yīng)用。 由于 非晶硅光學(xué)禁帶為 1.7eV ，使得材料

15、本身對太陽輻射光譜的長波區(qū)域不敏感，這樣一 來就限 制了非晶硅太陽能電池取得更的高的轉(zhuǎn)換效率。此外，其光電效率會隨著光照的時 間的延續(xù) 而衰減，即所謂的光致衰退效應(yīng)，使得電池性能不穩(wěn)定。解決這些問題的途徑就 是制備疊層 太陽能電池，疊層太陽能電池是由在制備的單結(jié)太陽能電池上淀積一個或多個 多電池制得 的。目前，非晶硅薄膜太陽能電池的研究取得兩大進展：第一，三疊層結(jié)構(gòu)非 晶硅太陽能電 池轉(zhuǎn)換效率達到 13%，創(chuàng)下新的記錄；第二，三疊層太陽能電池年生產(chǎn)能力 達5MW美國 聯(lián)合太陽能公司（VSSC制得的單結(jié)太陽能電池最高轉(zhuǎn)換效率為9.3%，三疊 層電池最高轉(zhuǎn) 換效率為 13%。估計效率衰降問題克服后

16、 , 非晶硅太陽電池將促進太陽能利用的大發(fā)展 , 因為它成本低 重量輕 , 應(yīng)用更為方便 , 它可以與房屋的屋面結(jié)合構(gòu)成住戶的獨立電源。（三）多元化合物薄膜太陽能電池在發(fā)展硅系太陽能電池的同時 , 為了避開硅系太陽能電池存在的普遍問題 , 人們也在 研 制其它材料的太陽能電池。這其中主要包括砷化鎵 III - V 族化合物、硫化鎘及銅銦硒 薄膜電 池等。砷化鎵 III- V 化合物及銅銦硒薄膜電池由于具有較高的轉(zhuǎn)換效率受到人們的普遍重視。 砷化鎵屬于 III - V 族化合物半導(dǎo)體材料 , 其能隙 1. 4eV, 并且耐高溫性強 , 在二百多度 的溫 度下 , 光電轉(zhuǎn)換性能仍不受到太大的影響

17、, 并且由于其最高光電轉(zhuǎn)換 , 效率約 30% , 特別適 合做高溫聚光太陽電池。因此 , 是一種很理想的電池材料。已研究的砷化鎵系列太 陽能電池 有單晶砷化鎵、多晶砷化鎵、鎵鋁砷砷化鎵異質(zhì)結(jié)、金屬 - 半導(dǎo)體砷化鎵、 金屬 2 絕 緣體 2 半導(dǎo)體砷化鎵太陽能電池等。砷化鎵等 III - V 化合物薄膜電池的制備類似硅半導(dǎo)體材料的制備 , 有晶體生長法、直 接 拉制法、 氣相生長法、 液相外延法等。 除砷化鎵外 , 其它 III - V 化合物如 GaSb、Ga InP 等 電池材料也得到了開發(fā)。 1998 年德國費萊堡太陽能系統(tǒng)研究所制得的砷化鎵太陽能電池 轉(zhuǎn) 換效率為 24. 2% ,

18、為歐洲最高記錄。首次制備的 Ga InP 電池轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)達到為 14. 7% 另外,該研究所還采用堆疊結(jié)構(gòu)制備GaAs, GaSb電池,該電池是將2個獨立的電池堆疊在一 起, GaAs 作為上電池 , 下電池用的是 GaSb, 所得到的電池效率達到 31. 1% 。銅銦硒Cu InSe2簡稱CIS。是以銅、銦、硒三元化合物半導(dǎo)體為基本材料制成的太陽能電池。它是一種多晶薄膜結(jié)構(gòu) , C IS 材料的能降為 1. leV, 適于太陽光的光電轉(zhuǎn)換。另外 , CIS 薄膜太陽能電池不存在光致衰退問題。 CIS 電池薄膜的制備一般采用真空鍍膜、 硒化法、 電 沉積、電泳法或化學(xué)氣相沉積法等工藝來制備

19、, 材料消耗少 , 成本低 , 性能穩(wěn)定 , 光電 轉(zhuǎn)換效 率在 10%以上。 真空蒸鍍法是采用各自的蒸發(fā)源蒸鍍銅、 銦和硒。 硒化法是使用 H2 Se疊 層膜硒化,但這種方法很難得到組分均勻的C IS。近來還發(fā)展用銅銦硒薄膜加在非晶硅薄膜 之上 , 組成疊層太陽能電池 , 提高了太陽能電池的效率 , 并克服了非晶硅光電效 率的衰降問 題。 C IS 薄膜電池從 80 年代最初 8%的轉(zhuǎn)換效率發(fā)展到目前的15%左右。預(yù)計到 2000 年 CIS 電池的轉(zhuǎn)換效率將達到 20% , 相當(dāng)于多晶硅太陽能電池。 C IS 作為太 陽能電池的半導(dǎo)體 材料 , 具有價格低廉、 性能良好和工藝簡單等優(yōu)點。銅

20、銦硒薄膜太陽能電池對宇宙射線的耐受性比其他電池高，是一種成本低、質(zhì)量輕的宇宙用太陽能電池，可作為人造衛(wèi)星的電源等。1954 年雷諾茲發(fā)現(xiàn)了硫化鎘具有光生伏打效應(yīng)。 1960 年采用真空蒸鍍法制得硫化鎘太 陽能電池 , 光電轉(zhuǎn)換效率為 3. 5% 。 1964 年美國制成的硫化鎘太陽能電池 , 光電轉(zhuǎn)換效率提高到4%6%除了燒結(jié)型的塊狀硫化鎘太陽能電池外，人們更著重研究簿膜型硫化鎘太 陽能電池。它是用硫化亞銅為阻擋層 , 構(gòu)成異質(zhì)結(jié) , 按硫化鎘材料的理論計算 , 其光電 轉(zhuǎn)換 效率可達 16. 4%。盡管非晶硅薄膜電池在國際上有較大影響， 但是至今有些國家仍指望發(fā)展 硫化鎘太陽能電池 ， 因為

21、它在制造工藝上比較簡單 ， 設(shè)備問題容易解決。鎘碲薄膜 電池在薄 膜電池中歷史是最久的,典型的CdTe光電池結(jié)構(gòu)的主體是由約2卩m層的p型CdTe層與后 僅0. 1卩m的n型CdS形成。CdS層的上沿先結(jié)合 TCO,再連接基材 CdTe上 沿接合背板 , 以 形成一個光電池架構(gòu)。CdTe 光電池的制備方法目前有多種工藝可以采用。最常見的方法有濺鍍法、化學(xué)蒸鍍、ALE、絲網(wǎng)印刷、電流沉積、化學(xué)噴射、密集堆積升華法等，其中電流沉積法是最便宜的方法之一 , 沉積操作需要的溫度較低 , 所耗用碲元素也最少 , 也是工業(yè)界采用的主要方法。綜 上所述 , 盡管多元化合物薄膜太陽能電池的效率較非晶硅薄膜太陽

22、能電池效率高, 成本較單 晶硅電池低 , 并且也易于大規(guī)模生產(chǎn) , 但由于其組成元素大都劇毒 , 會對環(huán)境造成嚴重 的污 染, 有的素比較稀有。因此 , 這種電池并不是晶體硅太陽能電池最理想的替代品。(四) 聚合物薄膜太陽能電池在太陽能電池中以聚合物代替無機材料是剛剛開始的一個太陽能電池的研究方向。其原理是利用不同氧化還原型聚合物的不同氧化還原電勢 , 在導(dǎo)電材料 (電極 ) 表面進行多層復(fù) 合, 制成類似無機 PN 結(jié)的單向?qū)щ娧b置。 其中一個電極的內(nèi)層由還原電位較低的聚合物 修飾, 外層聚合物的還原電位較高 , 電子轉(zhuǎn)移方向只能由內(nèi)層向外層轉(zhuǎn)移 ;另一個電極的修 飾正好相反 , 并且第 1

23、 個電極上 2種聚合物的還原電位均高于后者的 2種聚合物的還原電位。 當(dāng) 2 個修飾電極放入含有光敏化劑的電解液中時 , 光敏化劑吸光后產(chǎn)生的電子轉(zhuǎn)移到還原 電 位較低的電極上 , 還原電位較低電極上積累的電子不能向外層聚合物轉(zhuǎn)移 , 只能通過外 電路 通過還原電位較高的電極回到電解液 , 因此外電路中有光電流產(chǎn)生。聚合物薄膜太陽能電池的制備的關(guān)鍵步驟是聚合物半導(dǎo)體的層的形成。目前主要有3種技術(shù) 1) 真空技術(shù)是目前制備薄膜普遍采用的方法之一 , 主要包括真空鍍膜濺射和分子 束 外延生長技術(shù) ; ( 2) 溶液處理成膜技術(shù)。常用的溶液成膜技術(shù)主要有電化學(xué)沉積技術(shù)、 甩膜 技術(shù)、鑄膜技術(shù)、預(yù)聚物

24、轉(zhuǎn)化技術(shù)、 Langmuir2Blodgett 技術(shù)、分子組裝技術(shù)、印刷 技術(shù)等 ; ( 3) 單晶技術(shù)。制備聚合物半導(dǎo)體單晶的方法有 : 電化學(xué)法、擴散法和氣相法。由于有機材料柔性好 , 制作容易 , 材料來源廣泛 , 成本底等優(yōu)勢 , 從而對大規(guī)模利用 太 陽能, 提供廉價電能具有重要意義。新型有機薄膜太陽能電池在原有的兩層構(gòu)造中間加 入一 種混合薄膜，變成三層構(gòu)造，這樣就增加了產(chǎn)生電能的分子之間的接觸面積，從而大 大提高 了太陽能轉(zhuǎn)換率?？烧郫B薄膜的太陽能電池是一種利用非晶硅結(jié)合 PIN 光電二極管技術(shù)加工而成的薄膜 太陽能電池。此系列產(chǎn)品具有柔軟便攜、 耐用、光電轉(zhuǎn)換效率高等特點；可廣

25、泛應(yīng)用于電子 消費品、遠程監(jiān)控 /通訊、軍事、野外 / 室內(nèi)供電等領(lǐng)域。有機薄膜太陽能電池使用塑料等質(zhì)輕柔軟的材料為基板， 因此人們對它的實用化期待很 高。研究人員表示， 通過進一步研究， 有望開發(fā)出轉(zhuǎn)換率達 20%、可投入實際使用的有機薄膜太陽能電池。 專家認為 , 未來 5 年內(nèi)薄膜太陽能電池將大幅降低成本， 屆時這種薄膜太陽 能電池將廣泛用于手表、計算器、窗簾甚至服裝上。（五）染料敏化太陽能電池染料敏化電池的原理是 TiO2 表面吸附一層對可見光具有良好的吸收性能的染料光敏 化劑后 , 染料分子在可見光的作用下 , 通過吸收光能而躍遷到激發(fā)態(tài) , 通過染料分子和 TiO2 表面的相互作用

26、 , 電子躍遷到較低能級的導(dǎo)帶 , 進入 TiO2 導(dǎo)帶的電子被導(dǎo)電電極薄 膜收集 , 通過外回路 , 回到反電極產(chǎn)生光電流。染料敏化薄膜太陽能電池主要由以下幾部分組成 : 透明導(dǎo)電玻璃、 納米 TiO2 多孔半導(dǎo) 體薄膜、 染料光敏化劑、 電解質(zhì)和反電極。 透明導(dǎo)電玻璃作為導(dǎo)電電極 , 就是在普通玻璃上 鍍上一層摻 F 或 Sb 的 SnO2 的透明導(dǎo)電膜 , 也可以是 ITO 薄膜 , 在導(dǎo)電膜和玻璃之間最好 擴散一層幾納米的 SiO2 。正、負電極電子的傳輸和收集主要是通過導(dǎo)電玻璃進行的 , 其制 備方法主要有 : 磁控濺射、 化學(xué)氣相沉積等。 光陽極通常是由納米 TiO2 多孔半導(dǎo)體薄

27、膜組 成。很多成熟的薄膜制備方法都可以用于制備光陽極。 反電極也稱為光陰極 , 是有透明半導(dǎo) 體膜構(gòu)成 , 主要用于收集電子和催化作用 , 加速 I- / I-3 以及陰極電子之間電子交換速度。 另 外 , 光陰極中厚厚的一層鉑還起光反射作用。染料的性能決定電池的光電轉(zhuǎn)換效率。電 解質(zhì) 主要作用是傳輸 I-3 和 I- 。納米晶 TiO2 太陽能電池的優(yōu)點在于它廉價的成本和簡單的工藝及穩(wěn)定的性能。 其光電 效率穩(wěn)定在10%以上,制作成本僅為硅太陽電池的1 /51 /10,壽命能達到20年以上。（六）柔性光伏電池柔性太陽能電池重量輕 , 而且可以折疊、卷曲 , 甚至可以粘貼在其他物體表面 , 例

28、如 : 汽 車玻璃、衣服等。2002 年美國加利福尼亞大學(xué)的科學(xué)家借助納米技術(shù)和聚合物研制出一種太陽能電池,整個太陽能電池兩側(cè)的電極之間夾著幾百納米的有機薄膜 , 最關(guān)鍵的是其中的硒化鎘納米棒 這種納米棒受到特定波長的光的照射后產(chǎn)生電子空穴對 , 從而產(chǎn)生電勢差 , 其太陽能的利 用 率為 1. 9%。荷蘭、法國和葡萄牙的科學(xué)家在從事一項命名為 H - Alpha Solar （H AS） 的柔 性電池的研制工作 , HAS 的效率約為 13% , 生產(chǎn)成本低、通用性好。研制人員稱其 產(chǎn)品將 在 3 年內(nèi)出現(xiàn)。日本夏普公司 2004 年發(fā)明出一種如紙張一般薄的電池 , 這種太陽能電池像 2 張

29、名片 一 樣大, 厚 200um, 重 1g, 發(fā)電能力為 2. 6 瓦, 光電轉(zhuǎn)換效率高達 28. 5% 。佳能公司發(fā) 明了一 種由新材料制成的柔性太陽能電池 , 其特點是 : 由樹脂包封的非晶硅作為主要光電 轉(zhuǎn)換層平 鋪在柔性材料制成的底版上。2005 年 7 月韓國電子和電信研究所太陽能電池研究小組開發(fā)出了全球效率最高的柔性 太陽能電池的原型產(chǎn)品。據(jù)介紹 , 這種太陽能電池只有 0.4mm 厚。美國 Iowa Thin Film 公司利用太陽能電池制造技術(shù)生產(chǎn) PowerFilm 光伏系列產(chǎn)品 , 這 種 技術(shù)允許半導(dǎo)體層沉積在一種如紙張一樣薄的耐用柔性聚合物的襯底上 , 從而實現(xiàn)卷曲

30、制 造工藝。（七）鋁箔上生長直立的納米柱太陽能電池將整個電池封裝在透明的膠狀聚合物內(nèi)后就能制作出可彎曲的太陽能電池，成本低于傳統(tǒng)的硅太陽能電池。負責(zé)研究的是美國加州大學(xué)電氣工程和計算機科學(xué)教授阿里?杰威。與傳統(tǒng)硅和薄膜電池相比， 納米柱技術(shù)可使研究人員使用更為廉價和低質(zhì)的材料。更重要的是，該技術(shù)更適于在薄鋁箔上制作出可卷曲的太陽能電池板， 從而降低了制造成本。 一旦獲得成 功，其生產(chǎn)成本將可低至單晶硅太陽能板的 1/10 。這種太陽能電池是將統(tǒng)一的 500 納米高的硫化鎘嵌入碲化鎘薄膜中制成的，這兩種材 料 均是薄膜太陽能電池中經(jīng)常使用的半導(dǎo)體。 杰威及其同事在 自然 ?材料 上發(fā)表的報告 稱

31、， 此種電池將光能轉(zhuǎn)換為電能的效率可達6%。此前，也有科學(xué)家使用了這種立柱設(shè)計思想， 但其方法較為昂貴， 且光電轉(zhuǎn)換效率不到 2%。 截至到 2008 年底， 已經(jīng)能進行產(chǎn)業(yè)化 生產(chǎn)的薄膜電池主要有 3 種：硅基薄膜太陽能電池、 銅銦鎵硒薄膜太陽能電池（CIGS）、碲化鎘薄膜太陽能電池（ CdTe）。表 2 現(xiàn)有各種太陽能電池比較三、薄膜太陽能電池標桿企業(yè)美國第一太陽能公司First Solar （國內(nèi)翻譯成第一太陽能公司）是總部位于美國亞利桑那州一家從事碲化鎘 第 10 頁 共 30 頁 薄膜電池生產(chǎn)制造的廠商，成立于 1998 年， 2002 年生產(chǎn)出第一塊光伏電 池產(chǎn)品，2006年底在美

32、國納斯達克上市，代號FSLR。First Solar作為薄膜電池標志性廠商，是美國市場上享 受最高估值水平的光伏股， 2007 年實現(xiàn)銷售收入 5.39 億美元 （合 人民幣約 37 億元），目前市 值達 202 億美元 （合人民幣 1380 億元 ）。薄膜電池產(chǎn)品供不應(yīng) 求，訂單已排至 2010 年后， 目 前市值相當(dāng)于人民幣 1380 億元， 成為投資者熱烈追逐的對 象。自 2002 年實現(xiàn)碲化鎘薄膜電池量產(chǎn)以來， 第一太陽能一直以驚人速度擴張， 產(chǎn)量從 2004 年 的 6.5 兆瓦增至 2008 年的 504 兆瓦，年復(fù)合增長率高達 139%， 2008 年已成為產(chǎn)量僅次 于 Q-Ce

33、lls 的全球第二大光伏廠商。而從 2009 年上半年的收入來看，第一太陽能已躍身 成 為全球最大的光伏廠商。該公司的薄膜太陽能電池單位制造成本已經(jīng)從 2004 年的 2.94 美元 / 瓦壓縮至 2008 年 的 1.08 美元 / 瓦。而在光伏產(chǎn)業(yè)掉頭向下的2008 年四季度，第一太陽能的平均生產(chǎn)成本降到了 每瓦 0.98 美元， 是全球首家生產(chǎn)成本低于每瓦1 美元的太陽能廠商。 2009 年其生產(chǎn)成本進 一步降低，一季度和二季度分別為 0.93 美元/瓦和 0.87 美元/ 瓦。表 4 美國第一太陽能公司薄膜太陽能電池單位成本走勢美國第一太陽能公司強勁表現(xiàn)顯示了薄膜電池的良好發(fā)展前景。

34、2008 年美國薄膜電池 巨頭 First Solar 的財政收入從 07 年的 5.04 億美元增長至 12.463 億美元。而在 2008 年 第四 季度全球光伏巨頭大幅虧損之時， First Solar 該季的純收入更是達到 1.328 億美元。 First Soalr 。在 2009 年 8 月舉行的一次會議上，美國第一太陽能表示，計劃 2014 年其碲化鎘 ( CdTe ) 薄膜太陽能電池模塊每瓦制造成本將達到 0.520.63 美元， 轉(zhuǎn)換效率由目前 10.9% 拉升 至 12.5% 提升 1.6 個百分點。2009 年上半年，它的優(yōu)異表現(xiàn)更使世界太陽能業(yè)界看到薄膜太陽能電池未來的

35、希望， 消除了疑慮，對薄膜太陽能電池的發(fā)展前景充滿美好的期待。美國當(dāng)?shù)貢r間 2009 年 9 月 8 日，中國政府與美國第一太陽能公司( First Solar )簽 署備忘錄， 雙方計劃在內(nèi)蒙古鄂爾多斯建造 200 萬千瓦的太陽能發(fā)電廠。這將是世界上最 大的太陽能發(fā) 電廠，可供 300 萬戶居民用電。這個合作項目帶給我國太陽能發(fā)電企業(yè)的， 不僅是市場份額 的競爭信號，更有深刻的戰(zhàn)略思考。四、近年薄膜太陽能電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展概況目前，世界上至少有 40 個國家正在開展對下一代低成本、高效率的薄膜太陽能電池實 用化的研究開發(fā)。2007年全球薄膜太陽能電池產(chǎn)量達到400MV，較06年的181MW增長1

36、20%;2008年全球 薄膜太陽能電池產(chǎn)量達892MW/IW比增長123%根據(jù)市場調(diào)查公司 DisplaySearch 在2009年8 月11 日發(fā)布的太陽能電池產(chǎn)能趨勢報告， 2009 年薄膜太陽能電池產(chǎn)能約為 358 萬千 瓦。 這家公司的報告還顯示， 2005 年薄膜太陽能電池在全部太陽能電池產(chǎn)能中約占5%，到 2009 年預(yù)計會超過 20%。 盡管晶體硅單價下滑給晶體硅電池帶來更強競爭力， 但薄膜電 池市場份額不斷擴大是事實。 數(shù)據(jù)顯示， 薄膜電池廠商的全球市場份額從 2000 年的 10.1% 提升至 2008 年的 12.5%。 席卷全球的金融危機使硅原料價格持續(xù)大幅下跌之后， 薄

37、膜太陽 能生產(chǎn)商們的日子變得 暗淡，一些公司正在建設(shè)的薄膜電池項目進展放緩，一些計劃中的 項目也被取消。 2009 年 一季度以后， 薄膜太陽能電池投資又開始活躍， 成為太陽能發(fā)電行 業(yè)最受關(guān)注的因素。中國薄膜太陽能發(fā)電應(yīng)用在 2009 年開了個好頭。根據(jù)與中國政府簽署的諒解備忘錄，F(xiàn)irstSolar將在中國內(nèi)蒙古自治區(qū)的鄂爾多斯市建造一個2GW的電廠，項目具體選址為該市 的沙漠地區(qū)，工程占地 64 平方公里，稍大于曼哈頓的面積。整個項目將分四期，將從 2010 第 12 頁 共 30 頁 年 6 月開始建造第一期 30 兆瓦的示范項目，第二和第三期項目 將分別是 100 兆瓦和 870 兆

38、 瓦，于 2014 年竣工。最后一期的 1000 兆瓦將于 2019 年前 建成。五、世界主要薄膜太陽能電池廠商發(fā)展概況(一)硅薄膜太陽能電池領(lǐng)導(dǎo)廠商發(fā)展概況硅薄膜技術(shù)是近幾年薄膜太陽能電池中投入廠商數(shù)最多、量產(chǎn)最多、市占率最高的技術(shù)。全 球硅基薄膜太陽能電池生產(chǎn)廠家主要有夏普、 美國聯(lián)合太陽能、 Bangkok Solar 、日本 Kaneka Hybrid 、 Sunfilm 、Malibu 、宇通光能等， 近年來的兩大領(lǐng)導(dǎo)廠商皆為美國的 United Solar 與 日本的 Kaneka。1. United Solar Ovonic LLCUnitedSolar 為美國的 Energy

39、Conversion Devices(ECDOvonics)的全資子 公司，成立于 1990 年， 于全球共有九百多名員工。 2007 年，美國的 UnitedSolar 以 48MW 的產(chǎn)量 成為薄膜太陽能電池第二大生產(chǎn)商， 也是硅薄膜技術(shù)的最大生產(chǎn)商， FY2007(2006/07/01-2007/06/30) 的營收為 9,840 萬美金。相較于多數(shù)硅薄膜太陽能電池廠 商 的產(chǎn)品仍以單層 a-Si 、硬式玻璃基板為主， UnitedSolar 卻是以摻鍺的三層結(jié)構(gòu) (a-Si/a-SiGe/a-SiGe TripleJunction)、以可撓式的不銹鋼金屬基板為主力產(chǎn)品，產(chǎn)品優(yōu)勢在于 容

40、易與建筑、 屋頂結(jié)合應(yīng)用。 FY2007 宣稱其電池效率最高可達 13%，模組效率最高 可達8.5%。其販售的商業(yè)化產(chǎn)品如 PVL-68模組，發(fā)電68W效率6.1%、大小為2849mm*394mm 重量4kg ； PVL-124模組則為124W 效率6.3%、大小為 5006mm*394mm重量7kg，平均 而 言重量上約為硅晶圓模組的一半，為可撓式厚度極薄，以應(yīng)用在BIPV 為主。2. Kaneka Solartech Co.,Ltd日本 Kaneka 自 1980 年代即開始研發(fā) a-Si 技術(shù)， 1998 年成立 Kaneka Solartech Co.,Ltd ， 為Kaneka Co

41、rporation 的全資子公司，約有八百名員工，2007年以48MW的產(chǎn)量成為薄膜 太陽能電池第三大生產(chǎn)商， FY2007(2007/03-2008/05) 的營收為 8,600 萬美金。Kaneka 的主力銷售產(chǎn)品是玻璃基板的單層 a-Si 的太陽能電池 / 模組，模組效率已可達 8%，產(chǎn)品約六成外銷德國， 其馀銷售日本及歐洲其它國家。 而為改善產(chǎn)品效率， Kaneka 也 積 極朝 Hybrid (a-Si/Poly-Si, tadem on glass)發(fā)展，未來預(yù)計量產(chǎn)的是1200mn¥ 998mm 基板尺寸、效率 12%勺 Hybridcell 。Kaneka, 2008

42、 年產(chǎn)能規(guī)劃 70MW中有 40MW為 Hybrid。 另外 Kaneka 也研發(fā) see-through 的可透視 a-Si 模組以開發(fā) BIPV 市場。3. 值得注意的潛力廠商： SHARP日本 SHARP 的硅晶圓太陽能電池蟬聯(lián)多年全球年產(chǎn)量第一的寶座，直至 2007 年才降 第13頁共30頁為第二名。近年來，SHARP以將其太陽能事務(wù)的重心逐漸轉(zhuǎn)向薄膜太陽 能電池/模組上。相 較于其它硅薄膜廠商目前仍多以量產(chǎn)單層a-Si產(chǎn)品為主，SHARP的薄膜主力產(chǎn)品是為 a-Si/卩c-Si的堆疊式（tandem）產(chǎn)品，2007年產(chǎn)量21MV，為薄膜太陽能 電池廠商第五大，也 是前十大薄膜太陽能電池廠商中唯一商業(yè)化量產(chǎn)銷售a-Si/卩c-Si堆疊式產(chǎn)品的廠商。（二） 碲化鎘太陽能電池領(lǐng)導(dǎo)廠商發(fā)展概況碲化鎘（CdTe）薄膜太陽能電池的供給者美國FirstSolar獨大，原先對于鎘毒性的憂慮限制了 CdTe 技術(shù)投入者的意愿， 現(xiàn)在由于 FirstSolar 的成功經(jīng)驗 與股價高漲， 使得 CdTe 技術(shù)的潛力也開始受到重新檢視與關(guān)注。 目前 CdTe 技 術(shù)皆為為使用玻璃基板的硬式 產(chǎn)品，尚未有制成可撓式的商品問世。1. First Solar, Inc.美國的FirstS