非晶硅太阳能电池商场的展望
1.薄膜电池的需求量猜测
1.1光伏总需求添加趋势
动力和环境问题是近十几年来世界重视的焦点，为了完成动力和环境的可继续开展，世界各国都将光伏发电作为开展的要点。在各国政府的大力支撑下，光伏工业开展迅速，最近10年太阳电池及组件出产的年均匀添加率到达33%，最近5年的年均匀添加率到达43％。
图1. 世界太阳电池历年出产值 材料来历：2007年我国光伏开展陈述
图2. 世界太阳电池历年年添加率 材料来历：2007年我国光伏开展陈述
表1. 曩昔10年世界太阳电池的年出产值和累计用量/GWp 材料来历：2007年我国光伏开展陈述
2007年世界光伏商场装置高达2826MW，比上一年同比添加62%。
2007年德国光伏商场已达1328MW，现在已占全球商场的47%。西班牙陡增480%，达640MW，与此一起，美国添加57%达220MW。成为世界第四大商场。日本——从前的世界领头羊，已下降23%，仅达230MW。
2007年世界太阳电池出产总量为3436MW，比上一年添加915MW。薄膜出产以两倍以上的速度由2006年的181MW到达了2007年的400MW，占光伏总产值的12%。
图3. 2007年世界光伏商场装置量散布图材料来历：2007世界光伏工业陈述
1.2薄膜电池的份额将添加
现在，火力是当今社会的首要动力。因为石油动力仅可供全球消费三十多年，加上多晶硅原材料的仍然紧缺使其价格继续上涨，因而，薄膜将成为下一种可代替动力的解决方案之一。非晶硅薄膜电池具有以下优势：
1）．制作本钱低
A.节约硅材料。
B.工艺简略。
C.动力耗费小。
D.拼装便利、易于完成大规模出产等。
2）.动力耗费的回收期短
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单晶硅电池 |
多晶硅电池 |
非晶硅电池 |
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厚度（微米） |
～300 |
～300 |
〈1 |
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温度（℃） |
1000 |
1000 |
~200 |
|
能耗（kwh/m2) |
2000 |
1000 |
100 |
|
能耗回收期(年） |
19.3 |
14.0 |
~1.5 |
动力回收期比照表
1.3非晶硅薄膜电池的需求猜测
从全体商场视点看，薄膜将会在全体太阳能模块商场中赢得更多商场份额。
图4. 各类型太阳电池商场占有率猜测 材料来历：Winfried Hoffmann, 19th EPVSEC(2004/06)
2.非晶硅本钱和价格走势
2.1本钱下降要素
尽管薄膜电池在世界商品化光伏电池出产中所占的份额很小，但从本钱视点动身，高功率电池终究要走薄膜技能道路。而在各种薄膜电池中，唯有硅薄膜电池原材料储量丰厚，且无毒，无污染，绿色环保，更具有继续开展的远景。关于我国硅系薄膜太阳能电池工业来说，从技能层面进步转化功率的难度很大，何时能够获得技能打破较难猜测。比较之下，经过进步工艺水平下降本钱愈加可期，这也是我国太阳能电池工业能够寻求打破的环节。所以，用科技进步进步功率、进步工艺水平、进步成品率和产能是使非晶硅薄膜电池归纳本钱下降的首要途径。
2.2价格走势猜测
剔出商场短期要素，晶体硅原材料产能的进步使多晶硅电池的价格呈下降趋势，使非晶硅太阳能电池的价格连带下降。可是现在，非晶硅薄膜太阳能电池产值约占全球太阳能电池总量的12%左右。跟着非晶硅薄膜电池全球产能的进步必将改动现在竞赛不充分的局势，其价格将呈逐渐下降趋势。
众所周知，我国太阳能商场的现状是两端在外，非晶硅薄膜太阳能电池的首要制作设备和原材料出产厂家以及消费商场都在国外。产能的扩展必定带来制作设备和原材料的供给严峻，从而构成出产本钱上升，抵消一部分价格下降。
综上所述，估计非晶硅太阳能电池的本钱和价格下降是缓慢的。
2.3代替惯例动力趋势，加速价格下降与惯例动力进行竞赛
太阳能是人类必定的动力挑选，判别的依据如下：
1.传统动力总有耗尽的一天，大部分化石动力探明储量缺乏人类百年所需；
2.人类的动力需求继续添加，耗费动力的速度加速，动力价格长期趋势向上。
图5. 传统动力耗尽年份
图6. 2004年欧盟联合研讨中心猜测 材料来历：欧盟联合研讨中心
因为地理位置不同，光伏发电本钱会有较大差异。在发达国家中，光伏发电本钱在到达能和顶峰电价比较的时刻窗口是2010-2020年，能和均匀电价比较的时刻窗口是2020-2050年。归纳考虑，估计光伏发电开端大规模进入人类干流动力经常的时刻窗口是2020-2030年。依据图5-图6显现，跟着化石动力的逐渐耗尽，可再生动力的开展有必要加速脚步。赶快下降光伏发电的本钱，代替惯例动力，使人类脱节对惯例动力的依靠。
3.非晶硅产品的延伸
BIPV，这是光电修建一体化的更高档运用，便是将光伏器材与修建材料集成化。将修建物的外墙、玻璃幕墙、窗户乃至房顶本身在适宜的向阳方向上选用光伏组件来代替修建材料，既作为建材又能够发电，一箭双雕。光伏与修建的结合有两种技能：一种是修建与光伏体系结合；另一种是修建与光伏器材结合。现在我国致力于修建与光伏器材相结合的技能。
非晶硅电池在修建物上运用的优势
（1）材料和制作工艺本钱低。这是因为出产工艺更简化，能耗更低，硅薄膜仅有数千埃厚度，贵重的纯硅材料用量很少。一起衬底材料，如玻璃、不锈钢、塑料等，价格相对低价。
图7. 非晶硅与晶体硅在材料和制作工艺本钱的比照。
（2）易于构成大规模出产能力，出产可全流程自动化。
（3）种类多，用处广。灵活多样的制作办法，能够制作修建集成的电池，适宜用于修建物的装置。
（4）具有弱光发电的功用。
（5）非晶硅薄膜电池能够构成透光电池，透光率可从5%到75%，当然，跟着透光率的添加，光电池的转化功率会跟着下降，运用到修建上的最理想的透光率为25%。
图8：非晶硅电池天然采光室内效果，光线柔软舒适，生态的工作环境。
（6）因为a-Si材料的光带隙比单晶硅和多晶硅宽，因而a-Si太阳电池的功率输出受环境温度影响相对小。
图9. 晶体硅电池与非晶硅电池受温度的影响功率下降的散布示意图。
上图为晶体硅电池与非晶体硅电池受温度的影响功率下降的散布示意图。取在标示条件检测均为100W的电池，a-Si（amorphous Silicon）非晶硅电池运用温度上升到
（7）非晶硅电池工作中受环境影响较小，而晶体硅电池假如其间一小部分被遮挡，会发作孤岛效应，这将极大的下降整个组件的功率输出。
（8）非晶硅电池的板块能更好的合作修建分格。
下图为非晶硅薄膜电池与其它电池在修建外立面的修建效果（右侧为非晶硅薄膜电池，左边为晶体硅电池）的比较。晶体硅外观效果琐细，凌乱。非晶硅和修建物能很好和修建物融为一体，不影响修建的微观效果。
图10. 非晶硅薄膜电池与其他电池在修建外立面的修建效果的比较。
跟着惯例动力的日益缺少，对太阳能的开发和运用的脚步就不会中止。BIPV是广泛运用的开展方向；跟着科技的不断进步和新的材料开发运用，将为光电一体化供给更多的开展空间。
4.薄膜同类产品的竞赛剖析
CdTe薄膜太阳电池归于化合物半导体，材料运用量少，光电转化功率较高，出产简略，因而近年商业化的动作恰当活跃，并且，CdTe已运用于大面积房顶建材。可是，因为碲天然藏量有限，恐怕无法敷衍未来很多需求。并且，金属镉有剧毒，在出产过程中存在对环境构成严峻污染的危险。因而，现在镉系太阳能电池是否适, 合大规模出产值得商讨。
CIGS吸光规模很广，其稳定性, 及光电转化功率为各类型薄膜太阳电池中较高者，因而商业化程度较快。在规范测验条件下，CIGS太阳电池光电转化功率可达19.5%。但因为制成技能杂乱并且工艺可控性有待进步，阻止了规模化出产的开展进程，未能与结晶硅型太阳电池构成有用竞赛。现在，CIGS电池商场占有率仍低。
图11. 各种薄膜技能的比较 材料来历：IEA; JPMorgan
4.2 有机材料的开展
聚合物多层润饰电极型太阳能电池的长处是有机材料柔性好，制作简略，材料来历广泛，本钱低一级，可是，其运用寿命和电池功率现在都不能和无机材料特别是硅电池比较。因而，聚合物太阳能电池能否开展成为具有有用含义的产品，还有待研讨。纳米TIO2晶体化学能太阳能电池是现在学术界研讨的要点方向之一。纳米晶TIO2太阳能电池的长处是本钱低(制作本钱为硅太阳电池的1/5-1/10)、工艺简略、稳定好。可是，其光电功率在10%左右，低于非晶硅电池，并且此类电池的研讨和开发刚刚起步，能否工业化尚待调查。
4.3 值得注意的问题
CdTe薄膜太阳电池首要原材料是镉有色重金属的化合物，金属镉及其离子具有激烈的毒性和毒害效果，经过各种污染途径被人体摄入后会不断堆积、发作效果，终究导致中毒者的骨骼疏松、造血功用和肾脏受损。在为环境污染支付沉重价值的今日，在人们的环保认识日渐复苏和环保呼声日益高涨的时分，毒害影响被广泛而深化的重视。
4.4 非晶硅的优势
尽管薄膜电池在世界商品化光伏电池出产中所占的份额很小，但高功率电池或许终究要走薄膜化的技能道路。选用多薄层、多p-n结的结构方式的薄膜电池，可完成40%-50%以上的光电转化功率。FhG-ISE的理论核算，具有5个p-n结的薄膜电池的理论功率可到57%以上。而在各种薄膜电池中，唯有硅薄膜电池原材料储量丰厚，且无毒、无污染，更具可耻许开展的远景。
自20世纪80年代以来，我国一些课题组开端研讨非晶硅薄膜材料和光伏电池以来，薄膜光伏电池的研讨一向遭到高度重视。
5.方针环境
5.1 光伏开展现状和研制支撑方案
现在我国支撑光伏开展的首要方针结构体现在两方面，一方面是国家动力开展规划，包含“十一五”规划及可再生动力中长期开展规划；另一方面是从2006年开端施行的《可再生动力法》。此外，光伏在扶贫及完成动力遍及服务等方面也有着巨大的奉献。我国政府还对光伏工业的技能研制和工业化开展给予了很多的支撑。
可再生动力发电是可再生动力开展的重要组成部分，国家第一次在《“十一五”国民经济开展规划（2006－2010）》中和中长期动力开展规划中包含了可再生动力发电的规划方针，国务院原则上经过了《国家可再生动力中长期开展规划》，其间可再生动力发电也占有重要的位置。这些规划和方针要求都对我国可再生动力发电的开展起到了辅导和推进效果。有组织依据规划和国家的开展方针对我国可再生动力发电装机及发电量作了猜测 ，见表23。
从表23中看出，太阳能光伏发电在我国未来的动力供给中将占有一席之地，依照国家现在规划，到2010年我国光伏发电的累计装机量将到达300 MWp，到2020年将到达1.8 GWp，到2050年将到达100 GWp。依照我国电力科学院的猜测，到2050年，我国可再生动力的电力装机将占全国电力装将占全国电力装机的25%，其间光伏发电装机将占到5%。
表2. 我国可再生动力发电的开展规划和猜测 材料来历：2007年我国光伏开展陈述
5.2 我国光伏发电方针主张
政府拟定适宜的开展方针和恰当的价格补助，关于鼓舞制作商出资与下降本钱都很重要。
在我国光伏制作工业已有恰当开展的情况下，现在政府设定的光伏开展方针显着偏低、鼓舞方针不到位，不只影响光伏商场的开展，并且也影响光伏制作业。
依据现阶段的历史条件和技能开展水平，我国政府明确指出，以新动力代替传统动力、以优势资源代替稀缺资源、以可再生动力代替化石动力。假如这些方针落到实处，包含光伏发电在内的可再生动力技能的开展远景会非常达观。
6.定论
光伏商场全体需求坚持上升局势，非晶硅薄膜电池已成为光伏工业一个重要的开展方向。估计：非晶硅薄膜电池至2010年开展速度最快，赢利水平较高。2010年今后与晶体硅进行全体竞赛，赢利逐渐下降。估计2020年今后，薄膜商场占有率将到达30%以上。
