本文摘要：环境与能源问题一直是受国际关注的热点问题，人类对可持续能源的需求变得十分迫切，中国政府在十二五规划中对新能源提出了具体的发展目...

　　美国第一太阳能公司成立于1987年，最初生产非晶硅薄膜电池，1990年开始转移到CdTe电池，1992年制造出了第一个120cm×60cm的光伏组件，随后发布建立10MW的生产线，2004年年底产能达到了25MW。其最早供应到市场的组件效率在6.2%～6.9%，面积约0.72m2。研究其发展历程不难发现，其产品良品率在逐年上升，从2003年的70%到2007年的90%，预计到2015年将提升到95%。同时，随着技术的进步，其每条生产线的产能已增加到60MW，效率提高到了11%，成本降低到了0.7美元/W左右。预计到2013年产能将达到69MW/line，CdTe薄膜厚度减薄到1.8微米，效率达到11.7%，制造成本锐减到0.66美元/W，稀有元素Te的用量从2007年的260吨/GW将下降到120吨/GW。在2011年5月欧洲大型光伏展览中，第一太阳能宣布随着在德国新工厂的建立，其产能达到里程碑式的4GW。

　　目前硅基薄膜太阳能电池，无论单结、双结还是三结电池，制造工艺都是采用等离子体增强的化学气相沉积(PECVD)方法，真空腔的清洗基本是氟化物(SF6或NF3)，排出物是含氟气体。荷兰科学家RobvanderMeulen等在2011年第19期的Progressinphotovoltaics：ResearchandApplications上发表文章称，这种含氟气体对环境造成的温室效应比CO2高17200～22800倍。太阳能光伏发电一直以来被认为是绿电，那么在制造环节中也应该采用绿工艺。对于硅基薄膜电池厂商来说，有寻找新的清洗气体替代当前的氟化物的方案，降低温室气体排放。另一种方案是尽快提高电池的转换效率，当稳定效率达到12%～16%，才有可能补偿排放的温室气体对环境的影响。此外由于硅薄膜组件效率低(5%～7%)，在光伏系统应用中单位发电功率占地面积几乎是晶体硅组件(效率为13%～15%)的2倍，相应地，BOS的成本也要增加，可见提高硅基薄膜组件的光电转换效率是赢得市场的重要条件。

　　最近几年，更多的人开始关注CIGS薄膜太阳能电池，量产化成功的案例是日本的SolarFrontier(前身是ShowaShell)，技术和设备是自主开发的。其CIGS薄膜的技术路线是溅射加后硒化处理，核心就是后硒化处理。由于硒化过程采用有毒气体，硒化设备的设计非常重要，而市场上没有专业的硒化设备供应商。此外采用蒸发技术制备CIGS薄膜遇到的问题是如何做到大面积薄膜的均匀性和可靠性，包括薄膜的微结构、光学、电学和厚度等的均匀性和可靠性。除了上述技术上的难题，原材料In也是人们议论的焦点之一。In是贵金属，地球上材料丰度小，可能会限制这类电池的大规模生产。这就对新材料的开发提出了高的要求。2011年5月瑞士科学家在柔性塑料衬底上制备出18.7%转换效率的CIGS电池，柔性电池的主要优点是可以采用卷对卷工艺来降低制造成本。柔性电池产业化道路上的主要障碍是如何在低温条件下制备性能优良的薄膜。

　　美国第一太阳能对CdTe薄膜电池技术严密封锁，其他欲进入该领域的企业在量产化过程中困难重重。

　　目前中国的薄膜电池企业大部分在硅基薄膜领域，也有一些企业开始进入CIGS和CdTe薄膜电池领域。这些企业比较普遍的做法是关键设备和原材料从国外进口，由于缺少核心技术，遇到的问题是整条生产线各种设备的兼容性不理想，设备与工艺的集成度不高，导致产品良品率低，成本难以下降，市场竞争力弱。

　　三类薄膜电池齐头并进各有千秋

　　当前普通晶体硅太阳能电池光电转换效率约为16%～18%，实验室最高效率是25%(面积4cm2)。双结硅基薄膜太阳能电池的实验室最高效率为11.9%(1.227cm2)，产品效率8%～9%；CIGS电池和CdTe电池的实验室最高效率分别为20.1%(面积0.503mm2)和16.7%(面积1.032cm2)，这两种化合物电池产品效率分别为7%～11%和8%～11%。