全球资本市场对新能源的追捧，使得太阳能产业迅速升温。而由于原料硅的短缺，薄膜太阳能电池对于已经来
不及投入晶硅太阳能电池的企业来说，不啻为现阶段进入市场的新选择。
薄膜太阳能电池
高门槛的下一代太阳能电池技术
　　基于晶体硅(单晶硅和多晶硅)的太阳能电池由于发展历史较早且技术比较成熟，在装机容量一直占据领先地位。
尽管技术进步和市场扩大使其成本不断下降，但由于材料和工艺的限制，晶体硅太阳能电池进一步降低成本的空间
相当有限，很难达到光伏科学家和能源专家在上世纪80年代初预测的光伏发电与柴油发电竞争的临界点——太阳能
电池的成本1美元/瓦。因此第一代太阳能电池很难承担太阳能光伏发电大比例进入人类能源结构并成为基础能源的
组成部分的历史使命，薄膜太阳能电池愈发得到世界各国的重视。
　　薄膜太阳能电池大致包括以下几种类型： 非晶硅、微晶硅、铜铟镓硒(CIGS)、碲化镉（CdTe）、多接面砷化镓、
染料敏化、有机导电高分子等，其技术领域各有不同，发展脚步亦有先有后。在各国政府希望以太阳能解决温室效
应的要求之下，并入电网发电无异是经济规模最大的市场，目前以非晶硅、微晶硅、CIGS、CdTe等技术，在发电效
率与成本上较为可行。虽然薄膜太阳能电池的市场份额现在占整个光伏市场的不足20%，但随着非晶硅太阳能电池
的衰减降低、CIGS和CdTe太阳能电池制造技术的突破，薄膜太阳能电池更具备竞争性。据预测，到2030年，薄膜
太阳能电池将占整体太阳能电池份额的30%以上。
　　同晶硅太阳能电池相比，薄膜太阳能电池在原材料上占有优势，非晶硅与微晶硅使用的数量少，制造过程也不
需要高结晶；而CIGS与CdTe则根本不使用硅材料，因此也就不会有与半导体、硅基太阳能产业抢原材料的问题。
薄膜太阳能电池另一个重要优点是适合制造与建筑结合的光伏发电组件(BIPV)：双层玻璃封装刚性的薄膜太阳能电
池组件。还可以根据需要，制作成不同的透光率，部分代替玻璃幕墙，而不锈钢和聚合物衬底的柔性薄膜太阳能电
池适用于建筑屋顶等需要造型的部分。一方面它具有漂亮的外观，能够发电；另一方面，用于薄膜太阳能电池的透
明导电薄膜(TCO)又能很好地阻挡外部红外射线的进入和内部热能的散失。由于城市用地的稀缺性，大规模占用耕地
建设地面太阳能光伏发电站几乎不可能，但是，城市大量的既有和待开发的建筑外立面和屋顶面积，是城市利用光
伏发电最好的平台：它们避免了现有玻璃幕墙的光污染问题，又能代替建材，同时发电又节能，将成为未来城市利
用光伏发电的主要方向。
　　目前占最大份额的薄膜太阳能电池是非晶硅太阳能电池。非晶硅电池一般采用PECVD(等离子增强型化学气相沉
积)方法使高纯硅烷等气体分解沉积而成的。此种制作工艺，可以在生产中连续在多个真空沉积室完成，以实现大批
量生产。由于沉积分解温度低，可在玻璃、不锈钢板、陶瓷板、柔性塑料片上沉积薄膜，易于大面积化生产，成本
较低。然而，就投资成本分析，建设一座25MWp的非晶硅太阳能电池厂所需的成本因为需要大量的真空设备要远远
高于晶硅电池厂（大约多出2倍），这大大削弱了其原材料成本上的优势。
　　科技工作者正在不断努力，致力于改善薄膜特性，精确设计光电池结构和控制各层厚度及均匀性，改善各层之
间界面状态。而对薄膜硅太阳能电池，集成型非晶硅太阳能电池的激光切割的使用有效面积达90%以上，目前大面
积大量生产的硅薄膜太阳能电池的光电转换效率为5%~8%。研发的领域主要涉及以下几个方面：非晶硅光致退化机
理和稳定性改进；薄膜多晶硅低温成核及晶化机理；微晶硅生长机制、结构控制及电性能调制；特定光伏薄膜材料，
特别是纳米技术微结构与光伏性能及制备新技术的研究，拓宽光谱响应的新材料、新结构、新方法等。以上领域的
技术进步将实现太阳能电池的高效率和高稳定性。
　　目前，在平板显示领域，基于大面积TFT(薄膜晶体管)的TFT-LCD工艺已十分成熟，借鉴其大面积非晶硅均匀
性成膜的工艺和设备，目前通常做法是采用TFT-LCD工艺中用于薄膜晶体管生产的设备，来生产薄膜硅太阳能电池。
美国、欧洲和日本的半导体设备供应商，都在积极努力角逐这一市场。原本以多晶硅为主的太阳能电池生产大户夏
普宣布由于硅材料的价格与供应问题，将投入薄膜太阳能电池的研发与生产。其位于大阪的液晶园区，具有高度的
产业整合性，并筹划有薄膜太阳能电池专区，年产量将达1GW。非晶硅与LCD产业之间有类似的材料、技术与设备，
SHARP凭借其在LCD的经验与资源，转入非晶硅太阳能电池领域相当有利，这也是该集团未来的主力业务。
　　分析各类薄膜太阳能电池的制造商，硅薄膜太阳能电池的领导生产商为United Solar与Kaneka，CIGS为Global
Solar与Wurth Solar、CdTe则为First Solar与Antec。虽然CdTe领域的生产商较少，但其领导者First Solar
却是业内瞩目的焦点，2006年该公司还榜上无名，2007年却以非主流的CdTe产品一举打入全球十大太阳能电池生
产商排行，以206MW的年产量排名第五。First Solar的成功在于突破环保上的疑虑与障碍。CdTe为化合物半导体，
转换率可达16%以上，由于非晶硅，同时在制膜上较CIGS容易控制，模组化生产容易。不过，曾经因为其含镉的问
题产品难以推动。First Solar创新地提出了产品寿命终结时负责全面回收的承诺，配合高效率的电池成功地进入
全球最大的德国市场，为CdTe的未来开创出一条崭新的道路。而引人瞩目的是，今年9月初，中国政府与First Solar
签署了备忘录，双方计划在内蒙古鄂尔多斯建造200万千瓦的太阳能发电厂。这将是世界上最大的太阳能发电厂，
可供300万户居民用电。
　　目前，薄膜太阳能电池目前的市场占有率仍然很低，整体销售额无法与晶硅电池相比。另外，其在技术层面上
的要求很高，是否具备一定的能力解决效率问题，对产品的竞争力生死攸关。在投资成本上，必须能掌握自主化的
真空设备，以降低建厂成本，如此才能拥有更大的获利空间。（成萍  编译）
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三氟化氮 薄膜太阳能电池产业的环境“隐忧”
　　薄膜太阳能电池产业要想在未来的竞争中击败多晶硅太阳能电池，还必须直面一个环境难题：薄膜太阳能电池
生产过程中释放的三氟化氮，被认为是一种温室气体。
　　2008年，美国加州大学尔湾分校地球系统科学系的迈克尔·普拉瑟（Michael Prather）及其同事在《地球地
理学研究学报》上发布研究论文称，三氟化氮的温室效应是二氧化碳的1.7万倍。在半导体、液晶面板和薄膜太阳
能电池生产过程中，都可能释放三氟化氮。
　　普拉瑟告诉《科学新闻》，三氟化氮显著的温室效应在大气中能够存在550年以上，对红外线的吸收能力也很强。
　　美国加州大学斯克里普斯海洋研究所雷·魏斯（Ray Weiss）及其研究团队还发现，三氟化氮在大气中的浓度由
1978年的0.02/万亿上升到了2008年的0.454/万亿。
　　目前，《京都议定书》只涉及到6种气体：二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、氢氟碳化物、全氟化碳和六氟化硫。普
拉瑟和魏斯建议，将三氟化氮也列入需要减排的温室气体之列。
　　但魏斯也客观指出，目前三氟化氮的排放量仅占0.04%，它不会成为最糟糕的温室气体。而且，大多数清洁技
术的使用，无论是薄膜太阳能电池还是风力发电机，其生产过程都会伴随温室气体的产生，只要它们的使用寿命足
以弥补温室气体的排放，那么这些新技术还是有益的。他举例说：“薄膜太阳能电池板的使用寿命多为数十年，而它
们仅仅需要一两年的时间就可以弥补生产过程中释放的温室气体。” （岩）