四、多晶硅薄膜太陽電池的發展狀況

薄膜電池由于理論效率高、材料消耗少、制備能耗低等被稱為第二代太陽能電池技術。尤其是在柔性襯底上制備的薄膜電池，具有可卷曲折疊、不怕摔碰、重量輕、弱光性能好等優勢，未來應用前景廣闊。銅銦鎵硒（CIGS）薄膜太陽能電池易形成良好的背電極和高質量的PN結，且較容易制成柔性組件。目前，CIGS薄膜太陽能電池的實驗室轉換效率已達21.7%，組件全面積轉換效率已接近16%，其產業化技術也在逐步完善。隨著此技術大規模生產后良品率提升，國產化改進優化后生產成本降低，將越來越具有競爭力。此外，具有超高轉換效率的砷化鎵太陽能電池，憑借著其技術先進性，在特殊的應用場景具備很大的發展潛力，但是目前由于成本偏高，大規模的應用需要快速實現成本的降低。

薄膜電池生產設備：硅基薄膜電池，銅銦鎵硒電池CIS/CIGS， 碲化鎘薄膜電池CdTe，染料敏化電池生產技術及研究設備。

近年來，太陽能光伏電池市場正在向薄膜太陽能光伏產品轉移。薄膜太陽能電池的優勢在于其產業鏈的耗能更低；制備材料選擇更廣泛；制備技術多樣；比晶體硅太陽能電池有更高的每瓦發電量；產品的發電效率的提升有更大的潛力；產品重量更輕并且可以柔性化，使用范圍更寬泛，更適合于光伏建筑一體化。其中實驗室效率超過了20%的銅銦鎵硒薄膜太陽能電池是光伏轉換效率最高的薄膜太陽能電池。由于銅銦鎵硒太陽能電池沒有光致衰減效應、性能穩定、發電量高、對環境友好，所以它是歐洲、日本和美國最為關注的新一代高效薄膜太陽能電池。

采用真空沉積技術制備的銅銦鎵硒薄膜太陽能電池不僅創下了轉換效率20.4%的記錄，而且已經成熟地大規模工業化了，產品已經具備成本競爭力。非真空法技術制造銅銦鎵硒薄膜太陽能電池具有更低成本和易于大面積的潛在優勢，也吸引了愈來愈多的關注，歐洲、美國和日本的主要銅銦鎵硒薄膜太陽能電池企業的最佳組件產品效率都已超過13%。

五、 薄膜太陽能電池市場發展分析

1、薄膜太陽能電池市場狀況

2009年，中國薄膜太陽能電池產量增長較快，主要是2008年投產企業較多，眾多薄膜太陽能電池企業生產步入正常軌道。2009年，中國薄膜太陽能電池產量達263MW；2010年，中國薄膜電池產量為380MW，同比增長44.5%；2011年，中國薄膜太陽能電池產量達565MW。2012年中國薄膜太陽能電池產量為400MW；2013年中國薄膜太陽能電池產量達到了260MW，2014年中國薄膜太陽能電池產量達到了300MW，2015年中國薄膜太陽能電池產量達到了458MW。

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2、薄膜太陽能電池市場競爭現狀

技術領先是光伏企業發展的關鍵所在。在我國，以漢能控股集團為代表的光伏企業正在推動光伏產業從一代光伏（晶硅模式）向二代光伏（薄膜模式）的升級，并且已經掌握了最有前景的技術。目前A股上市公司中涉及薄膜太陽能電池的公司主要有風帆股份、廣東榕泰、天威保變和綜藝股份等。2013年7月，漢能成功并購美國GlobalSolarEnergy公司，這是漢能繼2012年并購德國Solibro和美國MiaSolé公司之后，在一年內完成的第三次海外技術并購。對GSE的并購，使漢能成為全球首家實現柔性薄膜太陽能組件大規模量產的公司，同時也標志著漢能通過全球技術整合，占據了薄膜光伏技術的最前沿。目前，漢能掌握非晶硅-鍺、非晶硅-納米硅、銅銦鎵硒等7條全球領先的薄膜技術路線，薄膜太陽能組件量產轉化率已達到15.7%，研發轉化率最高已達19.6%。

據悉，漢能的薄膜技術不僅在國內是第一，在世界上也位居先列，而且擁有自主知識產權。其領先地位主要表現在原材料消耗少、能量回收期短、、可制成柔性薄膜組件、產品多樣化等方面。

目前，漢能已在四川、廣東、海南、浙江、山東、江蘇等地投資建設了太陽能薄膜發電產業研發制造基地，總產能達到3吉瓦。同時，漢能在全球進行電站資源開發，已與新疆、內蒙古、寧夏、江蘇、海南、山東、河北等省區以及歐洲多國簽訂了約10吉瓦的太陽能薄膜電站建設協議。

3、硅材料供應危機引來薄膜電池投資熱

薄膜電池的主要制造原材料為我國分布廣泛的銅、銦、鎵、硒。中國在發展CIGS薄膜太陽能電池產業上具有得天獨厚的有利條件。首先我國是全球最大的稀有金屬銦、鎵資源儲備和產出國，CIGS薄膜電池量產所需材料可以100%自給；其次，基于CIGS在下游終端市場的表現和上游制造環節的技術優勢，CIGS產業化大綱早被國家科技部列為“十二五”光伏規劃中，正在編制的“十三五”光伏規劃，應再次把CIGS薄膜電池技術作為我國未來發展重大科技項目。

早在上世紀70年代，非晶硅薄膜就被研制出來，但由于轉換效率只有多晶硅的一半，一直未能得到普及。最近幾年光伏產業的日漸受寵，引發了硅材料的供應危機。與此相應，繼太陽能組件熱、多晶硅熱之后，薄膜電池又成為國內光伏領域新的投資熱點。

4、風投轉向太陽能薄膜電池

世界銀行集團成員國際金融公司向中國新奧集團旗下新奧太陽能有限公司提供1.36億美元，建設一條大型薄膜太陽能模塊生產線。從某種意義上來講，風投是從主流大廠布局變動中嗅到了行業變動的預兆。

①。非晶硅。非晶硅薄膜是太陽能電池核心原材料之一，也稱微晶硅。按照材料的不同，當前硅太陽能電池可分為三類：單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池和薄膜太陽能電池三種。非晶硅薄膜就是相對于單晶硅和多晶硅來說的。薄膜太陽電池作為一種新型太陽能電池，由于其原材料來源廣泛、生產成本低、便于大規模生產，因而具有廣闊的市場前景。薄膜電池基本上分為：非/微晶硅薄膜電池、CIGS薄膜電池和CdTe薄膜電池三種。其中，GIGS的轉換效率最高，約為10%～12%，CdTe的轉換效率次之，約為8.5%～10.5%，非/微晶電池最低，一般為6%～8%；但從原材料的可獲取性來看，非/微晶電池的原材料為硅烷，最為普遍，而另外兩種電池的原材料中均包含稀有元素化合物，可獲取性較低。近年來，非晶硅薄膜太陽電池逐漸從各種類型的太陽電池中脫穎而出，在全球范圍內掀起了一股投資熱潮。大尺寸玻璃基板薄膜太陽電池投入市場，必將極大地加速光伏建筑一體化、屋頂并網發電系統以及光伏電站等的推廣和普及。同時，非晶硅薄膜電池在高氣溫條件下衰減微弱，所以也適合高溫、荒漠地區建設電站。

②。銅銦鎵硒電池板。CIGS是太陽能薄膜電池CuInxGa（1-x）Se2的簡寫，其具有穩定性好、抗輻照性能好、成本低、效率高等優點。小樣品CIGS薄膜太陽能電池的最高轉化效率2014年12月刷新為21.7%，由德國太陽能和氫能研究機構ZSW采用共蒸鍍法制備。大面積電池組件轉化效率及產量根據各公司制備工藝不同而有所不同，一般在10%~15%范圍內。銅銦鎵硒薄膜太陽電池具有生產成本低、污染小、不衰退、弱光性能好等特點，光電轉換效率居各種薄膜太陽能電池之首，接近晶體硅太陽電池，而成本則是晶體硅電池的三分之一，被國際上稱為“下一時代非常有前途的新型薄膜太陽電池”。此外，該電池具有柔和、均勻的黑色外觀，是對外觀有較高要求場所的理想選擇，如大型建筑物的玻璃幕墻等，在現代化高層建筑等領域有很大市場。雖然CIGS電池具有高效率和低材料成本的優勢，但他也面臨三個主要的問題：（1）制程復雜，投資成本高（2）關鍵原料的供應不足（3）緩沖層CdS具有潛在的毒性。

③。碲化鎘。CdTe是Ⅱ-Ⅵ族化合物半導體，帶隙1.5eV，與太陽光譜非常匹配，最適合于光電能量轉換，是一種良好的PV材料，具有很高的理論效率（28%），性能很穩定，一直被光伏界看重，是技術上發展較快的一種薄膜電池。碲化鎘容易沉積成大面積的薄膜，沉積速率也高。CdTe薄膜太陽電池是太陽能電池中最容易制造的，因而它向商品化進展最快。提高效率就是要對電池結構及各層材料工藝進行優化，適當減薄窗口層CdS的厚度，可減少入射光的損失，從而增加電池短波響應以提高短路電流密度，較高轉換效率的CdTe電池就采用了較薄的CdS窗口層而創了最高紀錄。要降低成本，就必須將CdTe的沉積溫度降到550℃以下，以適于廉價的玻璃作襯底;實驗室成果走向產業，必須經過組件以及生產模式的設計、研究和優化過程。

④。有機薄膜太陽能電池。有機太陽能電池，顧名思義，就是由有機材料構成核心部分的太陽能電池。主要是以具有光敏性質的有機物作為半導體的材料，以光伏效應而產生電壓形成電流， 實現太陽能發電的效果。有機薄膜太陽能電池具有材料潛在的低價格、加工容易、可大面積成膜、分子及薄膜性質的可設計性、質輕、柔性等顯著優點，但有機半導體的載流子遷移率較無機半導體低、穩定性差。目前有機太陽能電池光電轉換效率很低，只有將光電轉換效率提高到5%以上才可能大規模應用。

5、薄膜電池市場分類

薄膜太陽能電池分類

目前研究領域開發出的薄膜太陽能電池可分成以下幾類：1）硅基薄膜電池，包括：非晶硅薄膜電池、微晶硅薄膜電池；2）化合物半導體電池，包括：銅銦鎵錫系列薄膜電池（CIGS）、碲化鎘系列薄膜電池（CdTe）；3）新技術新材料電池，包括：有機薄膜太陽能電池、納米染料二氧化鈦薄膜太陽能電池和球狀硅薄膜電池。

6、2015年薄膜電池市場分析及預測

中國的薄膜生產商在很大程度上要依靠外國的供應商，這有可能導致一些主要的原材料供不應求，例如一些目標材料、導電玻璃和硅烷氣體。德國賀利氏（Heraeus）公司供應中國目標材料超過60%。在導電玻璃方面，日本的NSG集團和美國AFG工業公司占據中國相當大的市場份額。

薄膜電池的廣泛應用也有市場障礙，當前多晶硅缺料的問題正在緩解，價格也大幅下降，這勢必沖擊各類薄膜電池在成本上的優勢。此外，資料顯示，薄膜太陽能電池的設備投資，幾乎是晶體硅電池設備投資額的10倍，籌資難度增高。中國國內薄膜電池產業起步更晚，受生產設備和技術瓶頸的制約，產業發展一直緩慢。

薄膜太陽能電池生產設備復雜昂貴，尤其是關鍵設備，更是高達上千萬美元，長期以來一直被歐洲、美國和日本的企業壟斷。目前，生產設備制造成本占我國薄膜太陽能電池發電成本的七成左右，這導致電力上網價格比傳統電價高出一大截，其產業化瓶頸十分明顯。

薄膜電池中的CIGS電池較具發展潛力。薄膜涂層電池由于低成本特點，轉換效率不斷提升，未來市場份額勢必會明顯增長，薄膜電池行業增速將繼續高于晶硅電池行業增速。目前主要是材料成本較高，需要配置追日聚光系統，因此應用受限。

薄膜電池行業在最近幾年才成規模，不論技術水平、行業成熟度、供應鏈等均處于逐漸成熟的過程中。首先從供應鏈看，薄膜電池產業鏈也處于新建過程中，部分原材料；其次，其設備接近專業設備，價格高昂，設備商的利潤空間很高，因此生產和檢測設備需重點關注。

薄膜太陽能電池還需要進一步降低成本和提高效率。技術和設備成本是制約的關鍵。應當實現薄膜產業高端裝備國產化，擴大薄膜電池的產量，以規模化帶動成本降低。

根據國家統計局數據測算，到2020年，我國城鄉房屋建筑面積約為890億平方米，以東、南、西墻墻面積的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，相當于我國汽車市場的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，裝機規模相當于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。而對于薄膜發電技術來說，憑借其獨特的優勢，在光伏建筑一體化（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于晶硅電池（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，五年后薄膜電池轉化效率有望超過晶硅電池，加之規模化的形成，屆時綜合成本將低于晶硅電池，將會成為市場的主流選擇。

從近幾年薄膜電池的發展勢頭來看，銅銦鎵硒是其中唯一增長的薄膜類電池。薄膜電池材料消耗少、制備能耗低、組件生產可在一個車間內完成，成本優勢明顯。如果薄膜電池組件效率與晶硅電池相差無幾，其性價比將是無可比擬的。在柔性襯底上制備的薄膜電池，具有可卷曲折疊、不拍摔碰、重量輕、弱光性能好等優勢，將來的應用前景將會更加廣闊。加之光伏建筑一體化等分布式光伏的應用，預計5-10年后，薄膜電池將占據30%以上的市場份額。