第一節(jié) 柔性太陽能電池組件產(chǎn)業(yè)界定及主要產(chǎn)品

一、產(chǎn)業(yè)定義

太陽能電池是通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置?，F(xiàn)階段以光電效應(yīng)工作的薄膜式太陽能電池為主流，而以光化學(xué)效應(yīng)工作的濕式太陽能電池則還處于萌芽階段。

太陽能電池的產(chǎn)業(yè)鏈可分為前段硅晶圓、硅晶棒制程、中段的太陽能電池及段的發(fā)電模塊與電力調(diào)節(jié)器等制程。一條完整的光伏電池產(chǎn)業(yè)鏈包括從最初的硅材料到硅錠、硅片、電池片，最終產(chǎn)品是電池組件。

柔性太陽能電池是世界太陽能產(chǎn)業(yè)的新興技術(shù)，高效、低成本的有機(jī)/無機(jī)復(fù)合納米半導(dǎo)體。柔性太陽能電池是目前國際前沿研發(fā)熱點(diǎn)之一。

二、主要產(chǎn)品及應(yīng)用情況

太陽能電池按結(jié)晶狀態(tài)可分為結(jié)晶系薄膜式和非結(jié)晶系薄膜式（以下表示為a-）兩大類。

按材料可分為硅薄膜形、化合物半導(dǎo)體薄膜形和有機(jī)膜形，而化合物半導(dǎo)體薄膜形又分為非結(jié)晶形（a-Si：H，a-Si：H：F，a-SixGel-x：H等）、ⅢV族（GaAs，InP等）、ⅡⅥ族（Cds系）和磷化鋅（Zn3p2）等。

太陽能電池根據(jù)所用材料的不同，太陽能電池還可分為：硅太陽能電池、多元化合物薄膜太陽能電池、聚合物多層修飾電極型太陽能電池、納米晶太陽能電池、有機(jī)太陽能電池，其中硅太陽能電池是目前發(fā)展最成熟的，在應(yīng)用中居主導(dǎo)地位。

1、硅太陽能電池

硅太陽能電池分為單晶硅太陽能電池、多晶硅薄膜太陽能電池和非晶硅薄膜太陽能電池三種。

單晶硅太陽能電池轉(zhuǎn)換效率最高，技術(shù)也最為成熟。在實(shí)驗(yàn)室里最高的轉(zhuǎn)換效率為24.7%，規(guī)模生產(chǎn)時(shí)的效率為15%。在大規(guī)模應(yīng)用和工業(yè)生產(chǎn)中仍占據(jù)主導(dǎo)地位，但由于單晶硅成本價(jià)格高，大幅度降低其成本很困難，為了節(jié)省硅材料，發(fā)展了多晶硅薄膜和非晶硅薄膜做為單晶硅太陽能電池的替代產(chǎn)品。

多晶硅薄膜太陽能電池與單晶硅比較，成本低廉，而效率高于非晶硅薄膜電池，其實(shí)驗(yàn)室最高轉(zhuǎn)換效率為18%，工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的轉(zhuǎn)換效率為10%。因此，多晶硅薄膜電池不久將會(huì)在太陽能電地市場上占據(jù)主導(dǎo)地位。

非晶硅薄膜太陽能電池成本低重量輕，轉(zhuǎn)換效率較高，便于大規(guī)模生產(chǎn)，有極大的潛力。但受制于其材料引發(fā)的光電效率衰退效應(yīng)，穩(wěn)定性不高，直接影響了它的實(shí)際應(yīng)用。如果能進(jìn)一步解決穩(wěn)定性問題及提高轉(zhuǎn)換率問題，那么，非晶硅大陽能電池?zé)o疑是太陽能電池的主要發(fā)展產(chǎn)品之一。

2、多元化合物薄膜太陽能電池

多元化合物薄膜太陽能電池材料為無機(jī)鹽，其主要包括砷化鎵III-V族化合物、硫化鎘、硫化鎘及銅錮硒薄膜電池等。

硫化鎘、碲化鎘多晶薄膜電池的效率較非晶硅薄膜太陽能電池效率高，成本較單晶硅電池低，并且也易于大規(guī)模生產(chǎn)，但由于鎘有劇毒，會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，因此，并不是晶體硅太陽能電池最理想的替代產(chǎn)品。

砷化鎵（GaAs）III-V化合物電池的轉(zhuǎn)換效率可達(dá)28%，GaAs化合物材料具有十分理想的光學(xué)帶隙以及較高的吸收效率，抗輻照能力強(qiáng)，對(duì)熱不敏感，適合于制造高效單結(jié)電池。但是GaAs材料的價(jià)格不菲，因而在很大程度上限制了用GaAs電池的普及。

銅銦硒薄膜電池（簡稱CIS）適合光電轉(zhuǎn)換，不存在光致衰退問題，轉(zhuǎn)換效率和多晶硅一樣。具有價(jià)格低廉、性能良好和工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)，將成為今后發(fā)展太陽能電池的一個(gè)重要方向。唯一的問題是材料的來源，由于銦和硒都是比較稀有的元素，因此，這類電池的發(fā)展又必然受到限制。

3、聚合物多層修飾電極型太陽能電池

以有機(jī)聚合物代替無機(jī)材料是剛剛開始的一個(gè)太陽能電池制造的 研究 方向。由于有機(jī)材料柔性好，制作容易，材料來源廣泛，成本底等優(yōu)勢，從而對(duì)大規(guī)模利用太陽能，提供廉價(jià)電能具有重要意義。但以有機(jī)材料制備太陽能電池的 研究 僅僅剛開始，不論是使用壽命，還是電池效率都不能和無機(jī)材料特別是硅電池相比。能否發(fā)展成為具有實(shí)用意義的產(chǎn)品，還有待于進(jìn)一步 研究 探索。

4、納米晶太陽能電池

納米TiO2晶體化學(xué)能太陽能電池是新近發(fā)展的，優(yōu)點(diǎn)在于它廉價(jià)的成本和簡單的工藝及穩(wěn)定的性能。其光電效率穩(wěn)定在10％以上，制作成本僅為硅太陽電池的1/5～1/10．壽命能達(dá)到2O年以上。

但由于此類電池的 研究 和開發(fā)剛剛起步，估計(jì)不久的將來會(huì)逐步走上市場。

5、有機(jī)太陽能電池

有機(jī)太陽能電池，顧名思義，就是由有機(jī)材料構(gòu)成核心部分的太陽能電池。大家對(duì)有機(jī)太陽能電池不熟悉，這是情理中的事。如今量產(chǎn)的太陽能電池里，95％以上是硅基的，而剩下的不到5％也是由其它無機(jī)材料制成的。

三、產(chǎn)業(yè)基本屬性

新興的太陽能產(chǎn)業(yè)，環(huán)保節(jié)能，發(fā)展迅速，成為斬殺阻礙經(jīng)濟(jì)發(fā)展“攔路虎”的經(jīng)濟(jì)新勢力。太陽能的無限、廉價(jià)和綠色屬性，將會(huì)支持很多產(chǎn)業(yè)進(jìn)行革命性的改造，而目前正在努力將太陽能的使用成本降低到可以經(jīng)濟(jì)使用的過程中。

第二節(jié) 柔性太陽能電池組件產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程

目前薄膜太陽電池基本都是以鍍有 TCO 襯底的玻璃作為襯底材料，并且封裝時(shí)也需要背板玻璃，這樣導(dǎo)致在電池總成本中玻璃的已占總成本的30%以上。此外為了使太陽電池具有一定強(qiáng)度及高的透光率，所采用的玻璃還需要經(jīng)過鋼化及采用超白玻璃，這在一定程度更增加了電池的成本。而且太陽電池板重量大，對(duì)安裝支架要求高，增加了光伏系統(tǒng)的成本，也不能作為便攜電源。這些特點(diǎn)使得基于玻璃襯底的薄膜太陽電池使用受到一定限制，使得薄膜電池實(shí)際上并沒有完全實(shí)現(xiàn)真正“薄膜”化。

因此早在上世紀(jì)九十年代，日本及美國就開始了采用非玻璃襯底薄膜太陽電池的開發(fā)。目前看主要有兩種，一種是不銹鋼襯底，一種是塑料襯底。前者目前只有美國unisolar 正在產(chǎn)業(yè)化，但此種薄膜太陽電池只能在一定程度上彎曲，并且襯底的成本也比較高。后者主要是美國、日本和瑞士的少數(shù)幾個(gè)太陽企業(yè)自行開發(fā)生產(chǎn)線及開發(fā)產(chǎn)品，一般為PET 和聚酰亞胺，PET 不耐高溫，要求電池需在低溫下生產(chǎn)，對(duì)工藝要求比較高，但價(jià)格非常便宜，重量輕。另一種聚酰亞胺比較符合薄膜太陽電池生產(chǎn)要求，可以耐溫300 度以上，穩(wěn)定性好，重量輕，是一種理想的柔性薄膜太陽電池襯底。但成本高，并且高透過率用于薄膜太陽電池的聚酰亞胺膜生產(chǎn)技術(shù)為日本少數(shù)廠商所控制，作為一種戰(zhàn)略物資不對(duì)外出口。

國內(nèi)聚酰亞胺膜無論從品質(zhì)還是生產(chǎn)技術(shù)來說都遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國外產(chǎn)品。但相信如果國內(nèi)有很大需求，有企業(yè)大力投入，供應(yīng)不會(huì)存在問題。生產(chǎn)高透過率高品質(zhì)聚酰亞膜的原材料在國內(nèi)己量產(chǎn)，并且供應(yīng)日本市場。 在此基礎(chǔ)之上，如果采用低透過率的聚酰亞胺膜，對(duì)于非晶硅太陽電池必須采用substrate 的結(jié)構(gòu)，此種結(jié)構(gòu)制備非晶硅太陽電池對(duì)工藝要求高，并且從幾十年的研發(fā)經(jīng)歷來看，轉(zhuǎn)換效率沒有采用傳統(tǒng)superstrate 結(jié)構(gòu)高。雖然這樣，但采用這種結(jié)構(gòu)可以避免使用價(jià)格高昂的透明聚酰亞胺襯底，從而降低成本。此外從生產(chǎn)技術(shù)來看與superstrate 結(jié)構(gòu)完全兼容，未來如果市場上有透明聚酰亞胺襯底材料大量供應(yīng)，則可以從 substrate 結(jié)構(gòu)很快轉(zhuǎn)為 superstrate 結(jié)構(gòu)。由此看來 研究 substrate 結(jié)構(gòu)太陽電池聚酰亞胺柔性襯底太陽電池是現(xiàn)階段最為可行的路線。

第三節(jié) 柔性太陽能電池組件產(chǎn)業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位

柔性太陽能電池組件由于開發(fā)時(shí)間段，因此在應(yīng)用上尚不成熟，目前只是小規(guī)模應(yīng)用在太陽能路燈、庭院燈等，如果在這一領(lǐng)域能夠廣泛應(yīng)用，那么將為我國節(jié)省巨大的路燈照明、布線等費(fèi)用，柔性太陽能電池組件節(jié)能降耗將推動(dòng)國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速健康發(fā)展。

柔性太陽能電池是國防軍事的尖端項(xiàng)目，美國的高空無人偵察機(jī)整個(gè)機(jī)身機(jī)翼覆蓋了一層太陽能柔性電池，吸收太陽能量為電力，提供飛行動(dòng)力，能幾個(gè)月，幾年不著地在高空盤旋偵察，目前該技術(shù)被美國、以色列、日本軍事情報(bào)處部門所壟斷，對(duì)我國實(shí)行封鎖和保密，如果這一領(lǐng)域?qū)⒂兴黄?，那么將為我國國防領(lǐng)域做出重要貢獻(xiàn)。

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