仅在数年以前,薄膜光伏(Thin Film Photovoltaics,以下简称TF PV)技术在光伏产业中还只能用“微不足道”来形容,只是在诸如计算器这样一些简单的产品中得到应用。除非晶硅外,一些TF PV材料还只是刚刚走出实验室。
但在今天,TF PV已经是PV技术中最耀眼的一员,其生产份额不断扩张。起初,这一市场是由于晶硅的短缺而得以发展,但如今短缺现象已经结束,TF PV则以其低成本、低重量和灵活性而继续发展。而且,除了非晶硅外,铜铟镓硒(CIGS)具有TF PV的所有优点,能量转换效率也并不远逊于传统PV,碲化镉太阳能面板已经出现了繁荣局面。根据美国NanoMarkets公司2008年3月发布的白皮书《走向成功的薄膜光伏》及之前出版的《薄膜、有机、可印刷光伏市场:2007-2015》研究报告中的预测,由于采用简单印刷和roll-to-roll(R2R)制造工艺降低了成本,新产能的增加,以及通过技术改进提高了效率,这些都将使得薄膜光伏成为PV市场的主要角色,TF PV太阳电池将取代目前市场上由传统的晶硅制造的PV面板而成为主流技术。
1.市场前景
根据预测,TF PV市场将由2007年的10亿美元增加到2008年的16亿美元,在2010和2015年则将分别攀升到34亿美元和72亿美元。2005年TF PV占整个PV市场的份额还不到5%,但到2015年有望上升到约50%。较传统PV技术,TF PV将通过在很多应用中提供更有成本竞争力的解决方案去抢占市场,并凭藉其独有的特性(重量轻、灵活性、易于嵌入其他材料)开发出新的应用。
传统PV的最大弱点是高昂的电池制造成本。PV面板是以晶硅为原料,通过昂贵的步进重复批处理工艺制造。薄膜技术可以解决类似问题并开发太阳能的新应用。但TF PV的发展道路也并非一片阳光,这项技术还将面临诸多挑战,例如,近来晶硅原料的短缺由于替代材料的兴起而开始缓解,这样就消除了TF PV需求增长的一个主要动力。
2.成本/性能
TF PV技术所涉及的材料主要包括非晶硅(α-Si)、碲化镉(CdTe)、铜铟镓硒(CIGS)、铜铟硒(CIS)以及有机和有机-无机混合材料,每种材料都各有利弊。下表列出了主要TF PV材料及其利用状况。
表1 PV材料及利用状况
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