薄膜太陽能未來能不能替代硅基太陽能？

01-27

硅基太陽電池一般包括晶體硅和薄膜硅兩類。晶體硅有單晶和多晶，薄膜硅最初有非晶硅，後來有微晶硅、納米硅、非晶硅鍺等薄膜類型，統稱硅基薄膜。而當前成熟的薄膜電池包括硅基薄膜、CIGS和CdTe等，Ge基GaAs聚光薄膜電池也算一種吧。

晶體硅電池技術成熟，產業鏈穩定，產量大，是光伏市場主要產品（90%以上），特點是效率較高，多晶電池&>17%，單晶電池&>18%，高效率單晶量產效率可以&>20%。薄膜電池各有特點：硅基薄膜單結效率低，但非晶硅有光致衰減，最高穩定效率有10%，目前通過和非晶硅鍺及微晶硅形成兩結或三結疊層電池提高效率，兩結最高穩定效率為12.4%，三結最高穩定效率為13.6%（United Solar，已經關門），再往上提高目前遇到了瓶頸；CIGS效率發展快，目前最高效率已經達到21.7%（注意，多晶硅最高才20.4%），但是其中使用到了金屬銦，銦是伴生礦，單位價格比金硅，同時CIGS是四元材料，對工藝技術要求高；CdTe電池技術稍微簡單些，但是鎘Cd可是有毒的，對組件的安全性有要求。CdTe電池的最高效率也達到21%了。上述三類薄膜電池涉及化學或物理沉積技術，也就是CVD和PVD，真空過程使成本和能耗稍微高了一些。

薄膜電池和晶體硅比，優點有：1、節省原材料；2、弱光響應好；3、溫度係數優；4、可以做在不鏽鋼或者塑料上，變得輕柔。這樣有兩個效果，一是在相同的裝機容量下，薄膜電池年發電量要比晶體硅多；二是在熱帶地區，相同裝機容量下，薄膜發電量高。但是薄膜電池單位面積輸出功率少，所以相同裝機容量，需要的安裝面積比晶體硅大不少。這樣看，單說使用效果，薄膜電池比晶體硅電池好處多多。但是市場還要看效率和成本，所以薄膜的優勢就不明顯了。

這些是技術上的簡單介紹。

再看看市場情況。

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儘管受到多次「雙反」的影響，但多年來全球太陽電池生產規模保持增長勢頭。2013年，全球太陽能電池產能超過70GW，其中晶體硅電池63GW，多晶硅和單晶硅的比例約為3:1，薄膜電池產能超過7GW。2013年，全球新增光伏裝機市場同比增長20%，拉動Solar
Frontier 的CIS薄膜電池產量迅速提升。但由於硅基薄膜電池從產品性能與生產成本與售價上相較晶體硅電池已無明顯優勢，並且技術提升空間有限，市場不再青睞，企業相繼停產或退出，因此產量迅速下滑，部分抵消了CIGS薄膜電池出貨量的快速增長。整體上，2013年全球薄膜電池產量小幅回升至3.66GW，同比增長3.7%。

從產品類型看，硅基薄膜電池500MW，同比下滑47.4%；CIGS約1.5GW，同比增長120.6%，此增長主要得益於CIGS龍頭企業Solar Frontier產量的迅速提升；CdTe約1.66GW，同比下滑12.6%，主要是由於First Solar於2012年關閉了德國工廠，且其他CdTe薄膜電池廠商經營困難。從區域分布看，中國大陸薄膜電池產量約260MW，幾乎均為硅基薄膜電池；日本薄膜電池出貨量為超過1GW，同比增長172.7%。

薄膜電池佔有市場份額小幅下滑。2013年，薄膜電池所佔市場份額為9%，出現小幅下滑。主要是由於硅基薄膜電池產量快速減少，硅基薄膜產量同比下降50%左右，占薄膜電池市場份額已經降至13.7%，預計未來隨著硅基薄膜競爭力的持續走弱，市場份額將會繼續下滑。而CIGS薄膜電池的產量則受市場拉動快速增長，優勢得以體現。2014年後半年，晶體硅電池組件的國內平均售價大概為0.62$/W，薄膜均價大概為0.64$/W，薄膜價格稍高一些，如果算入安裝補貼和度電補貼，可能也不是大事。

所以，現在並不能說薄膜電池就可以替代主流的晶體硅電池，在很長一段時間內，兩者是共存狀態。說薄膜是在夾縫裡求生存也不過，畢竟晶體硅電池發展成熟，中國光伏產業通過提高晶體硅電池和組件質量、降低生產成本，對降低全世界光伏發電成本做出了巨大的貢獻。薄膜在繼續提高效率降低成本的同時，也在拓展更合適的市場，例如分散式系統，例如BIPV和BAPV、消費電子產品，新能源汽車充電等等。

肯定是會的。從目前的研究發展來看，在價格，產量，生長技術適應區域等方面，薄膜都可以吊打之。況且人家還自帶bug，高興了摻點3,4族元素，不高興了直接上異質結，各種強行拉升遷移率導電性。。

在好多種solar cell中，染料敏化電池算是前景挺好的，沒有薄膜，它將一無是處。。

然而借用看過的一篇綜述中的一句話，substantial progress still remains to be made before these traditional technologies are replaced……╮(╯▽╰)╭

非晶硅已經基本被淘汰，現在還在投產的薄膜電池大多是CuInGaSe，但是成本並不低，製造過程的污染也仍然嚴重，原材料銦In價格越來越貴，5000一公斤，是銅Cu的100倍。銅屬於貴金屬，你懂的...

近期寫了一篇相關文章，歡迎查看

薄膜太陽能電池技術 (上篇) - 微機電系統（MEMS） - 知乎專欄

「未來」有多未來？

10年之內不要想。成本下不來。

再往後不知道，只能瞎猜。

薄膜太陽能可以取代硅基太陽能。

目前，從實驗室轉化效率和理論轉化效率來看，晶硅電池的轉化效率提升空間有限，綜合成本下行空間小。即使採用PERC技術提高晶硅電池轉化效率，但綜合成本反而更高。因此，五年後薄膜太陽能電池有望趕超晶硅太陽能電池。

前瞻產業研究院發布的《2015-2020年中國太陽能電池行業市場前瞻與投資戰略規劃分析報告》數據顯示，根據國家統計局數據測算，到2020年，我國城鄉房屋建築面積約為890億平方米，以東、南、西牆牆面積的15%、屋頂面積的10%計，直接市場規模超過10萬億元，間接市場規模達30萬億元，相當於我國汽車市場的3-5倍。即使按照10%的轉化率和太陽能平均每年1300個發電小時計算，裝機規模相當於368個葛洲壩或45個三峽，可替代全社會30%左右的年用電需求。而對於薄膜發電技術來說，憑藉其獨特的優勢，在光伏建築一體化（BIPV）領域是極具市場競爭力的。

雖然薄膜電池尚未形成產業化，在轉化效率方面也低於晶硅電池（美國MiaSole15.5%、德國Manz14.6%），但CIGS薄膜電池轉化效率以1-1.5%/年提升。因此，五年後薄膜電池轉化效率有望超過晶硅電池，加之規模化的形成，屆時綜合成本將低於晶硅電池，將會成為市場的主流選擇。

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