太陽能銅銦鎵硒薄膜電池市場分解

學術界和產業界普遍認為太陽能電池的發展已經進入了第三代。第一代為單晶硅太陽能電池，第二代為多晶硅、非晶硅等太陽能電池，第三代太陽能電池就是銅銦鎵硒CIGS（CIS中摻入Ga）等化合物薄膜太陽能電池及薄膜Si系太陽能電池。

銅銦鎵硒薄膜太陽能電池是多元化合物薄膜電池的緊要一員，由于其優越的綜合性能，已成為全球光伏范疇研究熱點之一。本文闡述了銅銦鎵硒薄膜太陽能電池的特性和競爭優點；解析了國內外在銅銦鎵硒薄膜太陽能電池范疇的研究現狀；最后探討了銅銦鎵硒薄膜太陽能電池的使用展望。

關鍵詞：太陽能電池；薄膜；銅銦鎵硒；展望

近幾年，世界各國加速發展各種可再生能源替代傳統的化石能源，以處理日益加劇的溫室效應、環境污染和能源枯竭等全球危機。作為理想的清潔能源，太陽能永不枯竭，正成為當今世界最具發展潛力的產業之一。目前，太陽能電池市場主要產品是單晶硅和多晶硅太陽能電池，占市場總額的80%以上。由于晶硅電池的高成本和加工過程的高污染，成本更低、加工過程更加環保的薄膜太陽能電池得到快速發展。現階段，有將來方向的薄膜太陽能電池有3種，分別是非晶硅、碲化鎘(CdTe)和銅銦鎵硒(CuInGaSe2,一般簡稱CIGS)薄膜太陽能電池。作為筆直帶隙化合物半導體，銅銦鎵硒吸收層吸收系數高達105cm-1，轉化效率是所有薄膜太陽能電池中最高的，已成為全球光伏范疇研究熱點之一，即將成為新一代有競爭力的商業化薄膜太陽能電池。

1、銅銦鎵硒薄膜太陽能電池的特性和競爭優點

太陽能電池的材料一般要求主要包括：半導體材料的禁帶寬度適中；光電轉化效率比較高；材料制備過程和電池使用過程中，不存在環境污染；材料適合規模化、工業化加工，且性能穩定。經過數十年電子工業的研究發展，作為半導體材料硅的提煉、摻雜和出產等技術已經非常成熟，所以，今朝的商品太陽能電池主要硅基的。但是，硅是間接帶隙半導體材料，在保證電池一定轉化效率前提下，其吸收層厚度一般要求150～300微米以上，理論極限效率為29%，按目前技術路線，提升效率的難度已經非常巨大。同時考慮到出產過程近40%的材料損耗，材料成本是硅太陽能電池的最主要構成。另外，其材料加工過程的高溫提煉、高溫擴散導致其制備過程能耗高，這使其能量償還周期長，整體成本高。盡管經過近幾年的規模化發展，市場價格得到大幅下降，其每瓦成本仍高于2美元。如果再考慮到其制備過程的高污染，更增加了其環境治理社會成本，這些都嚴重制約了其競爭優點。相比較，薄膜太陽能電池具有較大的成本下降空間，同時它能夠以多種方式嵌入屋頂和墻壁，非常適合光電一體化建筑和大型并網電站項目。在這種情況下，薄膜太陽能電池引起了人們的重視，近幾年成了科技工作者的研究重點。從全球范圍來看，光伏產業近期仍將以高效晶體硅電池為主。但向薄膜太陽能電池和各種新型太陽能電池等低成本、低能耗、低污染的方向過渡已經成為光伏產業發展的必然趨勢。目前，國際主要光伏企業已經放緩了對晶體硅太陽能電池產能的擴張，我國已經出臺相應政策，抑制晶硅行業的盲目擴張。

技術比較成熟，且有發展潛力的薄膜太陽能電池有3種，分別是非晶硅(a-Si)、碲化鎘(CdTe)、銅銦硒(CuInSe2,一般簡稱CIS)/銅銦鎵硒(CuInGaSe2,一般簡稱CIGS)。經過幾年的快速發展，單結非晶硅薄膜電池的效率達到7%左右,但是，其光致衰減現象還一直沒能處理，相同功率條件下，需要更大的安裝面積和成本。在此情況下，近年發展的微晶硅多結電池效率已經達到了10%，同時也部分克服了其衰減問題，所以，其必將在將來太陽能市場占有緊要地位。CdTe薄膜電池的試驗室效率可以達到16%,組件效率達到10%，缺點是Cd是重金屬元素,會對環境和人體帶來危害。但是，它的制備工藝簡單，成本很低，可以滿足一定區域的實際利用，也會在將來光伏市場占有一定的份額。

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