簡介:光吸收能力遠勝晶硅,技術路線多種多樣。薄膜太陽能電池是光伏電池的一種形態。薄膜太陽能電池是在玻璃、不銹鋼或塑料襯底上附上非常薄的感光材料制成,盡管效率仍低于晶硅電池,但由于活性層用量少,薄膜電池有望實現更低的生產成本。當前主流的晶硅電池活性層約 180~200μm,而薄膜電池活性層的厚度僅有 1~2μm 左右,并且可以做成柔性組件,應用場景更加廣泛。最早的薄膜電池于 1970s 問世,當時使用的活性材料是非晶硅(a-Si),經過 40 多年的發展,薄膜電池目前的年出貨量也達到 GW 量級,成為光伏市場的重要補充。
目前薄膜電池已發展出十幾種技術路線,其中發展勢頭最好的有碲化鎘(CdTe)、銅銦鎵硒(CIGS)、染料敏化電池和非晶硅電池。根據 NREL 的最新統計,上述幾種電池的實驗室最高轉換效率已達到 22.1%、22.7%、14%和 20.8%。作為對比,晶硅電池實驗室的最高效率為 26.3%。目前 CdTe、CIGS 和非晶硅電池均已實現產業化,染料敏化電池的進程相對落后。值得一提的是,近年來鈣鈦礦電池(Perovskite Solar Cell,PSC)異軍突起,作為一種問世僅 10 年的新路線,其最新成果已達 24.2%,發展速度遠遠超過其他電池,已經成為光伏電池研究領域最閃亮的明星。
薄膜電池還具有弱光效應好、溫度系數低等特點,同等裝機容量下生命周期發電量更多。比如在歐洲地區,由于光照資源普遍較差,碲化鎘薄膜電池發電能力更強,同樣裝機量發電量比晶硅多發 5.4%以上的電能;此外,由于碲化鎘薄膜電池溫度系數比晶硅低,當組件發熱時發電量也會更多,而在光照資源充裕的地區,組件溫度上升到 60℃以上是非常正常的。優越的弱光性和溫度系數表現一定程度上彌補了發光效率相對較低的不足。