三類薄膜電池齊頭并進各有千秋
當前普通晶體硅太陽能電池光電轉換效率約為16%～18%，實驗室最高效率是25%（面積4cm2）。雙結硅基薄膜太陽能電池的實驗室最高效率為11.9%（1.227cm2），產品效率8%～9%；CIGS電池和CdTe電池的實驗室最高效率分別為20.1%（面積0.503mm2）和16.7%（面積1.032cm2），這兩種化合物電池產品效率分別為7%～11%和8%～11%。
我們知道太陽能電池在應用時都要封裝成組件。當晶體硅電池封裝成光伏組件后，由于受封裝材料（如玻璃、EVA等）限制，有光學損失和電學損失，組件的光電轉換效率還要降低1～3個百分點左右。而薄膜電池因其工藝的集成度高，從電池到組件幾乎是同步完成的，轉換效率幾乎沒有損失。可見高品質的薄膜光伏組件可以達到晶體硅光伏組件的性能。晶體硅電池中硅材料占總成本的30%～50%，電池成本嚴重受限于產業鏈上游材料的質量和數量。相較而言薄膜電池因使用原材料少、工藝集成度高、成本低、柔性可彎曲等特點有獨特的發展空間。
硅基薄膜太陽能電池
商品化硅基薄膜太陽能電池有單結、雙結和三結結構，光電轉換效率分別為5%～6%、6%～8%、7%～10%，主要生產單位有美國的United Solar System公司，歐洲的VHF-technologies公司，日本的Kaneka、Sharp、Sanyo、三菱等公司，中國的有天威薄膜、新奧、普樂新能源、南通強生、常州暢源、泉州金太陽、深圳拓日、天津津能、浙江正泰、合肥榮事達等。
硅基薄膜電池的制備工藝主要是化學氣相沉積技術，分為射頻等離子體增強的化學氣相沉積、甚高頻等離子體增強的化學氣相沉積、熱絲化學氣相沉積、熱絲催化等離子體化學氣相沉積、微波等離子體化學氣相沉積、脈沖等離子體化學氣相沉積等多種，電池生產工藝分為單室多片、多室單片和連續卷對卷技術。設備供應商主要有Oerlikon、Applied Material、Ulvac、Evatech、Leyhold optics、EPV、Energosolar、BudaSolar、Nano PV、華基光電、北儀創新、普樂新能源、思博露科技。這意味著硅基薄膜太陽能電池從設備到工藝技術已經相對成熟。硅基薄膜電池發展遇到的難題是在低成本的前提下如何提高光電轉換效率到15%，這樣才會有較強的市場競爭力。
? ? ? ? CIGS薄膜太陽能電池
在薄膜類太陽能電池中CIGS電池具有最高的實驗室光電轉換效率，2010年德國Stuttgart的ZSW研制了效率為20.3%的單結電池，這是新的世界記錄，為CIGS薄膜電池的產業化發展增強了信心。因為CIGS多晶薄膜禁帶寬度在1.06eV～1.63eV范圍內可調控，而且材料的吸收系數高，是非常理想的太陽能電池材料。這類電池的襯底材料可以選擇玻璃、不銹鋼或者聚酯膜，都是廉價材料。商品化CIGS電池的轉換效率在7%～11%，日本的Solarfrontier是目前國際上規模最大的CIGS電池制造商，產能達900MW。還有Honda Motor Company，德國的Wurth Solar、Shell Solar、Solarin等，美國的Global Solar、Daystar Technologies、Nanosolar、Miasole等，中國主要有山東孚日、蘇州高賽等。
CIGS薄膜太陽能電池的制備工藝有真空技術和非真空技術，真空工藝主要有濺射和蒸發。對于濺射方法制備的CIGS薄膜需要后硒化處理改善薄膜的性能。非真空技術可以大大降低電池的制造成本，但電池的性能和效率低下。市場上CIGS光伏產品基本是真空工藝完成的，這樣可以保證較高的轉換效率和穩定性。與硅基薄膜電池不同，CIGS電池專業的設備供應商還很少，而且到目前為止還沒有成功量產化的案例，這需要生產者的團隊具備較強的工藝技術實力，以及設備開發與整合能力。日本Solarfrontier公司的設備和工藝都是自主開發的，設備是不在市場銷售的。其他各家也基本如此。中國企業基本是花大價錢購買國外設備，但設備不代表工藝技術，也就意味著不一定能成功量產。
CdTe薄膜太陽能電池
在光伏電池制造領域，提高光電轉換效率和降低生產成本是永遠的主題。隨著先進制造裝備、革新材料、新器件結構的不斷出現，電池的效率在迅速提升，成本也在急速下降。美國的第一太陽能（First Solar）已經成了這個行業的領跑者，該公司2009年是世界上最大的太陽能電池制造商，2010年產量達到1.1GW。這類電池的吸收層即CdTe薄膜的性能至關重要，其制備方法有近空間升華法、電沉積法、PVD、CVD、絲網印刷、濺射等，規模化生產應用比較成熟的技術是近空間升華法。當然因為這種電池所用的關鍵材料為Te和Cd而備受業界質疑。Te的儲量有限，Cd是劇毒材料，二者形成化合物CdTe后是無毒的。這類電池的生產企業主要有美國的First Solar、BPsolar、EPIR Tecieshnolog，德國的Antech公司、Siemens，日本的matsushita battery，中國四川的阿波羅、杭州的先進太陽能公司等。由于制造技術主要集中在美國和德國，市場上沒有專業的設備供應商，限制了其全球范圍的大規模生產。可見如果沒有自主開發的核心技術，短時間內是很難成功實現CdTe薄膜電池的規模化生產。不過，我們可以從美國第一太陽能公司的發展歷程中學到些東西。
美國第一太陽能公司成立于1987年，最初生產非晶硅薄膜電池，1990年開始轉移到CdTe電池，1992年制造出了第一個120cm×60cm的光伏組件，隨后發布建立10MW的生產線，2004年年底產能達到了25MW。其最早供應到市場的組件效率在6.2%～6.9%，面積約0.72m2。研究其發展歷程不難發現，其產品良品率在逐年上升，從2003年的70%到2007年的90%。同時，隨著技術的進步，其每條生產線的產能已增加到60MW，效率提高到了11%，成本降低到了0.7美元/W左右。預計到2013年產能將達到69MW/line，CdTe薄膜厚度減薄到1.8微米，效率達到11.7%，制造成本銳減到0.66美元/W，稀有元素Te的用量從2007年的260噸/GW將下降到120噸/GW。在2011年5月歐洲大型光伏展覽中，第一太陽能宣布隨著在德國新工廠的建立，其產能達到里程碑式的4GW。