【正文】 此一領(lǐng)域。2010年各國(guó)及地區(qū)有1GW以上生產(chǎn)計(jì)劃的太陽(yáng)能電池廠商有日本Sharp，德國(guó)Q—Cells，SchoSolar，挪威RWE Solar，中國(guó)Suntech Power等5家公司。據(jù)估計(jì)，世界目前已有近200家公司生產(chǎn)太陽(yáng)能電池，但生產(chǎn)設(shè)備廠主要在日本和德國(guó)企業(yè)之手。其采用 “濺射金屬預(yù)制層再硒化、硫化”所生產(chǎn)的CIGS薄膜太陽(yáng)電池是目前世界上技術(shù)最先進(jìn)、工業(yè)化生產(chǎn)最成熟的第三代光伏產(chǎn)品。德國(guó)centrotherm公司采取的制造工藝是固態(tài)源硒化法，工藝簡(jiǎn)單，流程短，產(chǎn)量高，單片產(chǎn)品面積大，成本低，高效益，用普通建材玻璃不需在真空環(huán)境下生產(chǎn)，解決了大生產(chǎn)工藝瓶頸；不使用H2Se氣體，解決了污染問(wèn)題。（3）蒸發(fā)法技術(shù)難度較高，生產(chǎn)過(guò)程控制難度大，優(yōu)點(diǎn)是不使用H2Se有毒氣體。這種技術(shù)生產(chǎn)周期短，節(jié)省貴重金屬材料，設(shè)備緊湊成本低，是大規(guī)模生產(chǎn)銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池很有發(fā)展前景的技術(shù)路線。此外制備CIGS薄膜時(shí)間長(zhǎng)，設(shè)備比較龐大，原材料消耗和生產(chǎn)設(shè)備成本高于蒸發(fā)法技術(shù)路線，但較易實(shí)現(xiàn)元素的精確配比和大面積均勻性，其技術(shù)難度要低于蒸發(fā)法。難點(diǎn)主要集中在后硒化工藝，如硒氣氛的氣流、襯底加熱器的分布和過(guò)程控制等。包括硒化氫硒化和固態(tài)源硒化，硒化后也可增加硫化過(guò)程，最終形成滿足配比要求的多晶薄膜。在所有采用堿石灰玻璃襯底的廠家中，從綜合面積和平均效率來(lái)看，德國(guó)centrotherm公司處于頂尖水平，面積為1400mmx1100mm,轉(zhuǎn)化率達(dá)12%，Wuerth、Shell、Honda、Johanna、Showa Shell、Sekeyi、Sulfurcell面積為1200mm600mm,轉(zhuǎn)化效率在10%。CIGS薄膜的制備技術(shù)有很多種，但實(shí)現(xiàn)商業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的制備技術(shù)主要有硒化法、蒸發(fā)法和混合法。由于元素成分多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工藝中某一項(xiàng)參數(shù)略有偏差，則材料的電學(xué)性能和光學(xué)性能變化很大，制備過(guò)程難于控制。另外，銅銦鎵硒太陽(yáng)能電池板也可做成柔性，其均勻的顏色和穩(wěn)定的性能，更加適合與建筑一體化的應(yīng)用。2009年，臺(tái)灣威奈聯(lián)合科技與美國(guó)百全公司宣布投資9800萬(wàn)美元在揚(yáng)州建立一條35MW的CIGS太陽(yáng)能電池，未來(lái)計(jì)劃再建設(shè)200MW；香港耀飛發(fā)展（國(guó)際）有限公司和廣東信宇投資有限公司宣布共同發(fā)起成立華茂能源科技有限公司，在廣州投資5億美元建立一條25MWcigs薄膜太陽(yáng)能電池生產(chǎn)線和研發(fā)中心。 中國(guó)的CIGS產(chǎn)業(yè)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于歐美和日本等國(guó)家和地區(qū)。產(chǎn)業(yè)化特點(diǎn)是高技術(shù)、高投入、高回報(bào)、高風(fēng)險(xiǎn)。CIGS電池產(chǎn)業(yè)化瓶頸已經(jīng)突破，隨著晶體硅太陽(yáng)能電池原材料短缺的不斷加劇和價(jià)格的不斷上漲，世界很多公司投入巨資，CIGS產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的態(tài)勢(shì)，到2010年，CIGS組件產(chǎn)能將達(dá)到1000MW。CIGS是太陽(yáng)能薄膜電池Cu(InGa)Se2的簡(jiǎn)寫，具有穩(wěn)定性好、抗輻照性能好、原材料消耗少、生產(chǎn)成本低、不衰減、弱光性能好、效率高等優(yōu)點(diǎn)，光電轉(zhuǎn)化效率居各種薄膜太陽(yáng)能電池之首，接近晶體硅太陽(yáng)電池，而成本只是晶體硅電池的三分之一，被國(guó)際上稱為“下一代非常有前途的新型薄膜太陽(yáng)電池”。目前為了增加實(shí)用性，已開(kāi)始發(fā)展由可撓式基板取代玻璃基板，以膠態(tài)電解液甚至是固態(tài)電解液取代液態(tài)電解液。染料敏化電池的結(jié)構(gòu)由兩片玻璃基板、兩片 TCO染料敏化太陽(yáng)能電池（DSSC）　　染料敏化電池（DyeSensitized Solar Cell，DSSC）由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有材料成本低及制程簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，而且還可以用印刷方式進(jìn)行大面積的大量生產(chǎn)。德國(guó)Wurth公司投資5000萬(wàn)歐元， 2007年建成15MWp銅銦硒薄膜電池生產(chǎn)線，其無(wú)鎘緩沖層In2S3采用原子層沉積（ALD）的“干法”真空制備工藝；2008年日本Showa Shell和德國(guó)CIS Solartechnik公司分別建成20MWp生產(chǎn)線。 近幾年來(lái)，銅銦鎵硒太陽(yáng)能薄膜電池的市場(chǎng)需求出現(xiàn)快速發(fā)展態(tài)勢(shì)。 近年來(lái)，在美國(guó)光伏計(jì)劃“Thin Film Partnership Program”、日本和歐盟等項(xiàng)目推動(dòng)下，很多大學(xué)、研究所和公司著重進(jìn)行銅銦硒薄膜電池材料、組件產(chǎn)品及產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的合作開(kāi)發(fā)，在提高電池效率的同時(shí)，進(jìn)一步降低該類電池產(chǎn)品的成本，在未來(lái)幾年內(nèi)實(shí)現(xiàn)小面積電池、商業(yè)化組件產(chǎn)品的效率分別達(dá)到23％和15％的目標(biāo)，每平方米成本小于50美元，以期實(shí)現(xiàn)其性能價(jià)格比與傳統(tǒng)能源相競(jìng)爭(zhēng)。在結(jié)構(gòu)上，CIGS太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)與其他薄膜太陽(yáng)能電池最大的不同處在于其玻璃基板是在最底層，非在受光面，如圖三?！　°~銦硒/銅銦鎵硒（CIS/CIGS）太陽(yáng)能電池　　銅銦鎵硒（Copper Indium Gallium Diselenide，CIGS）薄膜太陽(yáng)能電池在早期以銅、銦、硒三種元素組成為主，形成銅銦硒太陽(yáng)能電池（CuInSe2，CIS），后續(xù)才加入鎵或硫而制成轉(zhuǎn)換效率較佳的銅銦鎵硒（CuInGaSe2，CIGS）太陽(yáng)能電池，%（美國(guó)centh公司宣布），而大面積模組的效率最高可達(dá) 13%。碲化鎘太陽(yáng)能電池的制程一開(kāi)始與硅薄膜太陽(yáng)能相似，先在玻璃基板上形成 TCO，再利用成本較低的技術(shù)如 CSS法或VTD等方法形成 CdS 層與CdTe 層，并涂覆一層 CdCl2 達(dá)到活性化效果。目前美國(guó) First為提升轉(zhuǎn)換效率，目前太陽(yáng)能廠商多以結(jié)合微晶硅的堆疊式（aSi/ucSi ，Tandem）技術(shù)制造，轉(zhuǎn)換效率可達(dá)810%，甚至已有三層結(jié)構(gòu)（triple structure）的產(chǎn)品，而基板材料也從玻璃增加了可撓式金屬基板。硅薄膜太陽(yáng)能的制程不同于硅晶太陽(yáng)能電池需經(jīng)過(guò)長(zhǎng)晶、切晶、制成 Cell 與模組化等程序，硅薄膜太陽(yáng)能電池有六道制程，首先在玻璃基板上形成一層透明導(dǎo)電氧化物薄膜（TCO），其次以激光將此薄膜圖形化；第三步則是以電漿式化學(xué)氣相沉積法（Plasmaenhanced chemical vapor deposition，PECVD）在 TCO上進(jìn)行硅薄膜的連續(xù)鍍膜，接著再以激光將硅薄膜圖形化，然后再以物理氣相沉積法（Physical Vapor Deposition，PVD）在硅薄膜上進(jìn)行金屬鍍薄，最后再以激光把金屬薄膜圖形化，完成之后，各個(gè)電池間就可藉著金屬與TCO薄膜相連接，在玻璃上形成模組且進(jìn)行封裝后完成薄膜太陽(yáng)能電池模組。另外三五族的砷化鎵太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率雖高，但成本高，目前以應(yīng)用于宇航領(lǐng)域?yàn)橹?，染料敏化電池則尚未大量生產(chǎn)。其中硅薄膜太陽(yáng)能電池為目前主流技術(shù)，而碲化鎘太陽(yáng)能電池在美國(guó) First若是 32MW 堆疊式硅薄膜太陽(yáng)能電池中電池設(shè)備即佔(zhàn)了成本結(jié)構(gòu)中的29%，若是 15MW 的 CIGS 薄膜模組，設(shè)備即占了32%，顯示薄膜太陽(yáng)能電池設(shè)備為其最大成本支出。以 IEK 的研究數(shù)據(jù)，建置 25MW 的太陽(yáng)能電池廠，硅薄膜技術(shù)生產(chǎn)線需投資約 15 億元，而硅晶圓太陽(yáng)能電池則投資約35 億元。　　　　　　薄膜太陽(yáng)能電池的能源償付期短　　除了用硅料較少或完全不需用硅之外，薄膜太陽(yáng)能電池的另一優(yōu)勢(shì)為能源償付期間（Energy PayBack Time）較傳統(tǒng)硅晶太陽(yáng)能電池短，相較于硅晶太陽(yáng)能電池在生產(chǎn)多晶硅與硅晶圓時(shí)的高耗電， 年~，；日本薄膜太陽(yáng)能電池大廠 年（圖八），而碲化鎘太陽(yáng)能電池1年，而銅銦鎵硒太陽(yáng)能電池的能源償付期間更短，僅需 （表二）。薄膜太陽(yáng)能電池同樣可作為以上應(yīng)用，且相較于硅晶太陽(yáng)能電池只能使用硬式玻璃基板，薄膜太陽(yáng)能電池的質(zhì)輕、可撓、可透光的特性可作廣泛的應(yīng)用，其中與建材結(jié)合，成為建筑一體型太陽(yáng)能電池（Buildingintegrated photovoltaic，BIPV）將是薄膜太陽(yáng)能的最大利基應(yīng)用。另外薄膜太陽(yáng)能電池可制成可透光模組，整合應(yīng)用在建筑的玻璃上。另外由于材料需求少且可連續(xù)制程制造，因此原料成本較傳統(tǒng)硅晶太陽(yáng)能電池低。重量輕。全球前十大薄膜廠商所使用的技術(shù)中，美國(guó) First Solar 以碲化鎘為主，德國(guó) Wurth Solar和centroherm公司以 CIGS 為主，其余廠商均以硅薄膜技術(shù)為主。 圖41 Nikkei Microdevice 2008（8）展示的太陽(yáng)能電池市場(chǎng)趨勢(shì)顯示，薄膜太陽(yáng)能電池強(qiáng)勁的上升趨勢(shì)和硅晶圓太陽(yáng)能電池的頹勢(shì)　　目前，硅薄膜太陽(yáng)能電池為主流技術(shù)，銅銦鎵硒（CIS/CIGS）和砷化鎵三五族等多元化合物薄膜電池逐步成為發(fā)展趨勢(shì)，有機(jī)聚合物薄膜電池和納米晶薄膜電池距離商品化較遠(yuǎn)。以 IEK 的資料顯示 2007 年薄膜太陽(yáng)能電池的產(chǎn)量為 476MW，佔(zhàn)整體太陽(yáng)能電池產(chǎn)量的 17%，2008 年產(chǎn)量達(dá) 800MW，年成長(zhǎng)率 %，%，在整體太陽(yáng)能電池產(chǎn)量的市占率可突破 1/5 %，在市佔(zhàn)率不斷提高下，顯見(jiàn)薄膜太能電池的成長(zhǎng)力道強(qiáng)勁。薄膜太陽(yáng)能電池成長(zhǎng)率遠(yuǎn)高于整體太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)。2007 硅晶圓式太陽(yáng)能電池安裝量占整體太陽(yáng)能電池安裝量90%。納米晶太陽(yáng)能電池成本低廉、工藝簡(jiǎn)單、光電效率10%以上、制作成本僅為硅太陽(yáng)能的1/5，壽命達(dá)20年以上研發(fā)剛起步、商品化還有距離，目前研究比較成功的是染料敏化TiO2納米晶太陽(yáng)薄膜電池，穩(wěn)定性有待進(jìn)一步改進(jìn)。表1各種太陽(yáng)能電池(以大尺寸作比較)特點(diǎn)比較一覽表電池類別優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)硅太陽(yáng)能電池單晶硅技術(shù)最成熟轉(zhuǎn)化效率最高（實(shí)驗(yàn)室達(dá)23%、規(guī)模生產(chǎn)達(dá)1620%）成本高，大幅度減低成本困難，對(duì)高純度硅的依賴性高、多晶硅轉(zhuǎn)化率實(shí)驗(yàn)室達(dá)到18%，規(guī)模生產(chǎn)達(dá)為1418%成本相對(duì)較低，對(duì)硅的依賴高、非晶硅薄膜成本低、重量輕、轉(zhuǎn)化率810%、便于大規(guī)模生產(chǎn)、受制于材料引發(fā)的光電效率衰退效應(yīng)，穩(wěn)定性不高多元化合物薄膜電池砷化鎵35族轉(zhuǎn)化率28%、材料吸收率高、抗輻射能力強(qiáng)、對(duì)熱不敏感、適合制造高效單結(jié)電池GaAs價(jià)格不菲，成本高，主要用于宇航領(lǐng)域碲化鎘性能與非晶硅薄膜電池相似、成本低能源償付期1年鎘污染銅銦鎵硒（CIS/CIGS）不存在光致衰退問(wèn)題、%（美國(guó)CEN公司）、生產(chǎn)達(dá)12%、價(jià)格低廉、性能穩(wěn)定性好、工藝簡(jiǎn)單、產(chǎn)業(yè)鏈短，銦硒都是稀有元素、生產(chǎn)設(shè)備貴聚合物多層修飾電極型太陽(yáng)能電池有機(jī)材料柔性好、制作容易、材料來(lái)源廣泛、成本低。當(dāng)許多個(gè)電池串聯(lián)或并聯(lián)起來(lái)就可以成為有比較大的輸出功率的太陽(yáng)能電池矩陣。太陽(yáng)光照在半導(dǎo)體pn結(jié)上，形成新的空穴電子對(duì)，在pn結(jié)電場(chǎng)的作用下，空穴由n區(qū)流向p區(qū)，電子由p區(qū)流向n區(qū)，接通電路后就形成電流?！　《?、太陽(yáng)能電池技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)及特點(diǎn)（一） 太陽(yáng)能薄膜電池快速成長(zhǎng)，將逐步替代硅晶太陽(yáng)能電池成為市場(chǎng)主流太陽(yáng)能電池是通過(guò)光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。一種是大尺寸（例如1200cm2）的商品化生產(chǎn)水平：?jiǎn)尉Ч杼?yáng)能電池15%，多晶硅太陽(yáng)能電池12%，非晶硅太陽(yáng)能電池8%，銅銦鎵硒太陽(yáng)能電池10%。太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率分為兩種。太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備的投資大致分為太陽(yáng)能電池矩陣占60%，逆變器占15%，蓄電池占15%，其他為10%，其中太陽(yáng)能電池價(jià)格是主要因素。h）的發(fā)電成本。（五） 提高太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率是降低太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備成本的主要手段，是太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)的主要發(fā)展方向太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)主要包括：太陽(yáng)能電池和矩陣、蓄電池和充電器、逆變器等技術(shù)。2010 年，我國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到500MW，其中300350 MW 用于解決邊遠(yuǎn)地區(qū)無(wú)電區(qū)的供電?？梢韵嘈?，隨著我國(guó)支持可再生能源發(fā)展的政策體系的不斷完善，太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)一定會(huì)取得更好更快的發(fā)展，為我國(guó)建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)做出更大的貢獻(xiàn)。太陽(yáng)能發(fā)電產(chǎn)業(yè)上網(wǎng)定價(jià)機(jī)制正在形成?！敖鹛?yáng)示范工程”以財(cái)政補(bǔ)貼的方式啟動(dòng)和推進(jìn)太陽(yáng)能發(fā)電市場(chǎng)的開(kāi)發(fā)，并網(wǎng)光伏發(fā)電項(xiàng)目原則上按光伏發(fā)電系統(tǒng)及其配套輸配電工程總投資50%給予資助，偏遠(yuǎn)無(wú)電地區(qū)的獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)按總投資的70%給予資助。目前，我國(guó)已建立了促進(jìn)可再生能源發(fā)展的法律制度，2006年1月《可再生能源法》正式頒布實(shí)施，可再生能源上網(wǎng)電價(jià)、全額收購(gòu)、費(fèi)用分?jǐn)?、稅收減免等政策相繼出臺(tái)，并建立了可再生能源發(fā)展專項(xiàng)資金，2007年公布了《可再生能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》和《可再生能源“十一五規(guī)劃”》，提出了可再生能源發(fā)展目標(biāo)，為可再生能源的加快發(fā)展創(chuàng)造了良好的政策環(huán)境。在替代傳統(tǒng)能源的過(guò)程中，太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展必將創(chuàng)造大量就業(yè)機(jī)會(huì)、制造機(jī)會(huì)、建設(shè)機(jī)會(huì)，其必然推動(dòng)我國(guó)乃至世界經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇。現(xiàn)在世界上MW級(jí)太陽(yáng)能發(fā)電站已超過(guò)10 座。日本推出了陽(yáng)光計(jì)劃，正在實(shí)施太陽(yáng)能7萬(wàn)套工程計(jì)劃，準(zhǔn)備普及太陽(yáng)能住宅發(fā)電系統(tǒng),主要是裝設(shè)在住宅屋頂上的太陽(yáng)能電池發(fā)電設(shè)備,家庭用后剩余的電量還可以賣給電力公司，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)家庭安裝一部發(fā)電3000瓦的系統(tǒng)。目前,許多國(guó)家正在制訂中長(zhǎng)期太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)計(jì)劃,大規(guī)模開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能，將其列為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。歐盟2010年預(yù)計(jì)安裝3GW（百萬(wàn)千瓦）的光伏發(fā)電裝置，在2030年安裝的光伏發(fā)電裝置可能增加到200GW左右，全世界可能會(huì)達(dá)到1000GW。2008 年日本太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備累計(jì)總裝機(jī)容量達(dá)到2 500 MW，2010 年預(yù)計(jì)達(dá)到5 000MW。世界各主要國(guó)家都在努力提高太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備的生產(chǎn)規(guī)模和應(yīng)用規(guī)模。太陽(yáng)能發(fā)電的大規(guī)模利用，對(duì)環(huán)境的影響和破壞將得到充分遏制，隨著化石能源的逐漸耗竭以及太陽(yáng)能技術(shù)和產(chǎn)業(yè)規(guī)模的進(jìn)一步發(fā)展，太陽(yáng)能最終將以其高轉(zhuǎn)換效率、簡(jiǎn)單、可靠、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保等特性，成為人類未來(lái)的能源寶庫(kù)?！　〗陙?lái)，全球太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)得到了迅猛發(fā)展，%，%，%。中國(guó)目前發(fā)電裝機(jī)容量的10％用光伏發(fā)電來(lái)提供，就將形成1～2萬(wàn)億的新增產(chǎn)業(yè)規(guī)模。我國(guó)現(xiàn)有沙漠化土地面積達(dá)100萬(wàn)平方公里左右，并且呈逐年擴(kuò)大的趨勢(shì)，主要分布在太陽(yáng)能資源比較豐富的西北和西南地區(qū)，假設(shè)將這些沙漠化土地的1%，用來(lái)安裝并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，按目前比較保守的100Wp/m2技術(shù)水平計(jì)算，裝機(jī)容量即可達(dá)到10億千瓦。我國(guó)太陽(yáng)能資源十分豐富，全國(guó)有三分之二的國(guó)土面積，每平方米太陽(yáng)能年輻射總量為3350—8400兆焦，平均為5860兆焦（相當(dāng)于199kg標(biāo)準(zhǔn)煤）。從我國(guó)可開(kāi)發(fā)的