铜铟镓硒薄膜太阳电池

　　铜铟镓硒薄膜太阳电池具有生产成本低、污染小、不衰退、弱光性能好等显著特点，光电转换效率居各种薄膜太阳电池之首，接近于晶体硅太阳电池，而成本只是它的三分之一，被称为下一代非常有前途的新型薄膜太阳电池，是近几年研究开发的热点。

　　此外，该电池具有柔和、均匀的黑色外观，是对于外观有较高要求场所的理想选择。

　　由于铜铟镓硒薄膜太阳电池具有敏感的元素配比和复杂的多层结构，因此，其工艺和制备条件的要求极为苛刻，产业化进程十分缓慢。

　　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

　　能源价格的波动对向替代能源技术的转移起着重要的推动作用。太阳能因其取之不尽、用之不竭的特性对人类有着巨大的吸引力，但传统的PV有其弱点：面板较重，生产成本高，不够灵活，而且硅原料的供应不稳定。因此，PV大多只能针对相对狭窄的市场或其应用必须具备特定的条件，例如可以获得补贴或其他电力来源匮乏的地方。

　　薄膜技术的机遇倚赖于减少这些制约因素的影响以及扩大PV可发生作用的市场。尽管这是大势所趋，但直到最近，较低的效率和技术上的不够成熟仍妨碍着TF PV及时捕捉这一机遇。

　　3.发展态势

　　随着近年来能源价格如火箭般上窜，加之PV价格的滑落，PV领域的成长非常显著，有些观察家声称PV最终可满足美国能源需求达20%之多。

　　与传统PV比较，TF PV因用于制造薄膜电池的材料较少，因而成本更为低廉。TF PV的制造是将由光电材料构成的薄层沉积于衬底，这就大大减少了原料的使用。新生产工艺的出现，包括roll-to-roll和印刷技术，又可以进一步降低成本。

　　性能方面，在不久的将来薄膜技术效率的显著提高已成为大势所趋。例如，CIS/CIGS的效率已经可以和传统PV相提并论。但尽管已取得某些进展，薄膜技术和传统PV的效率之间仍存在一定差距，且在某些情况下差异明显。其结果是：TF PV必须与传统PV在成本基础上竞争，或者TF PV需要在性能基础上创造出新的应用。

　　铜铟镓硒太阳能电池板也可做成柔性，其均匀的颜色和稳定的性能，更加适合与建筑一体化的应用。