薄膜太阳能电池板:你需要知道的

你有没有遇到过柔性太阳能电池板，或者“贴式太阳能电池板”?两者都适用于更广泛的薄膜太阳能电池板这是一种以重量轻著称的太阳能电池板技术。与传统的太阳能电池板相比，薄膜太阳能电池板由发电层组成，比典型的硅电池薄数百倍。它们通常比传统电池板便宜，被美国太阳能工业协会称为“太阳能行业的未来”。

这篇文章里有什么?

• 什么是薄膜太阳能电池板?
• 薄膜太阳能电池板的类型
• 薄膜vs.单晶和多晶
• 薄膜太阳能电池板制造商
• 薄膜面板的价格是多少?

什么是薄膜太阳能电池板?

薄膜太阳能电池板由太阳能电池制成，其吸光层比标准硅电池板小350倍左右。由于其狭窄的设计和内置在电池中的高效半导体，薄膜太阳能电池是你能找到的最轻的光伏电池，同时仍然保持强大的耐用性。

薄膜太阳能电池板通常采用以下四种技术之一:

• 碲化镉(CdTe) -最广泛使用的薄膜技术，CdTe占有大约50%的薄膜太阳能电池板市场份额。CdTe含有大量的镉——一种具有相对毒性的元素——所以这是一个需要考虑的因素。第一太阳能公司是这一领域的顶级创新者和销售商。
• 非晶硅(a- si) -是仅次于CdTe的第二大最受欢迎的薄膜选择，a- si是与标准硅晶圆板最相似的技术。就毒性和耐久性而言，a- si是比同类产品(CdTe, CIGS)更好的选择，但效率较低，通常用于消费电子产品等小负载要求。对规模的追求一直是a- si的障碍。
• 铜铟镓硒化(CIGS) -实验室CIGS电池的效率达到22.4%。然而，这些性能指标还不可能大规模实现。CIGS电池的主要制造商是Solyndra(该公司于2011年破产)。如今，这方面的领导者是Solar Frontier。MiaSole对同时在美国和中国生产CIGS面板。
• 砷化镓(GaAs)——一种非常昂贵的技术，GaAs在所有单结太阳能电池上的效率保持着28.9%的世界纪录。砷化镓主要用于航天器上，是在不寻常的环境中用于多功能、大规模的光伏能源安装。

薄膜太阳能电池板的类型

有许多不同类型的薄膜面板，使用不同的材料和工艺制造。在本文中，我们将回顾四种主要类型的薄膜太阳能电池板，以及它们与其他薄膜选择的区别:非晶态、碲化镉(CdTe)、铜镓铟二硒化物(CIGS)和有机太阳能电池板。

薄膜太阳能板的四种主要类型的比较

太阳能电池板类型	非晶	集团	香烟	有机光伏
优点	它们比传统面板使用更少的材料，包括有毒材料。	它们比传统电池板产生更多的能量。	它们的组成使其在效率上与传统电池板相当。	它们在建筑集成面板市场很受欢迎，使它们成为一个更实惠的选择。
	它们的结构使它们极易弯曲，不易开裂。	CdTe面板的制造成本比传统面板低。
缺点	非晶面板比传统面板效率低得多。	镉是一种有毒的重金属，是生产这些面板所必需的。	CIGS面板非常昂贵，因此竞争力较弱。	它们的效率仍然很低，不到11%
		这些电池板的效率仍然远远低于传统的硅电池板。	他们还在建筑中使用有毒材料。	这些面板使用的技术类型比其他技术使用寿命更短。

非晶太阳能电池板

与传统的太阳能电池板一样，非晶太阳能电池板主要由硅组成。然而，尽管使用相同的材料，它们的构造方式却不同:而不是使用固体硅片(就像你用硅片做的那样)单晶或多晶硅太阳能电池板)，制造商通过在玻璃、塑料或金属衬底上沉积非晶体硅来制造非晶面板。无定形太阳能电池板上的一层硅可以薄到一微米——从这个角度来看，这比人的头发还薄!

非晶态太阳能电池板与同类太阳能电池板相比有许多优点。首先，公司不需要使用大量有毒材料来制造非晶硅面板——这并不总是适用于其他类型的面板。此外，它们需要的硅比传统的太阳能电池板少得多。无定形太阳能电池板也可弯曲，比传统的固体硅晶片电池板更不易开裂。

然而，非晶太阳能电池板技术也有一些缺点，主要的挑战是它们的效率:与传统的硅太阳能电池相比，非晶太阳能电池的效率通常不到一半。大多数类型的非晶太阳能电池板的效率徘徊在7%左右，而目前市场上的单晶或多晶硅太阳能电池板的效率可以超过20%。

碲化镉太阳能电池板

碲化镉(CdTe)电池板是目前应用最广泛的薄膜太阳能技术。这些电池板由几个薄层组成:一个主要的能量产生层由复合碲化镉制成，周围的层用于导电和收集。最著名的CdTe面板制造商之一是第一太阳能公司是一家总部位于亚利桑那州坦佩市的美国公司。

CdTe电池板最令人兴奋的优点之一是它们能够吸收接近理想波长的阳光，或者比传统硅太阳能电池可能吸收的波长更短。简单地说，更短的波长意味着更高的能量，更容易转化为电能。此外，碲化镉电池板的制造和安装成本比其他类型的太阳能电池板要低。

然而，CdTe面板最大的问题之一是污染。镉是一种有毒的重金属，是毒性最强的重金属之一。这些面板中使用的化合物碲化镉也有一些毒性。重要的是，CdTe面板对人类或环境无害，因为它们在屋顶上发电，在制造过程中，公司在处理材料时采取了适当的健康预防措施。然而，旧CdTe面板的处置仍然是一个令人担忧的问题。

此外，与非晶态电池板一样，碲化镉电池板的效率低于其他类型的太阳能电池板。CdTe面板的效率约为10%至11%，高于非晶态面板，但仍无法接近标准硅面板的平均效率。

铜镓铟二硒化(CIGS)太阳能电池板

CIGS太阳能电池是由一种被称为铜镓铟二硒化物的化合物(试着说五倍快!)夹在导电层之间制成的。这种材料在不同类型的层之上，如玻璃、塑料、钢和铝。某些类型的CIGS面板使用灵活的背板，薄层允许整个面板的灵活性。

与大多数其他薄膜太阳能技术不同，CIGS太阳能电池板提供了与传统硅电池板相比具有竞争力的效率。在实验室测试中，高效CIGS电池板的效率超过了20%，在全球太阳能电池板市场上可能会有一席之地。

像CdTe面板一样，许多CIGS电池也使用有毒化学物质镉。然而，CIGS技术使用的镉比例较低，因此就薄膜解决方案而言是更环保的选择——甚至更好的是，一些型号将镉的使用换成了锌。

CIGS面板最大的缺点是价格。虽然CIGS太阳能电池板是一项令人兴奋的技术，但它们的生产成本仍然非常昂贵，以至于它们很难与更经济的硅或碲化镉电池板竞争。

有机光伏电池

有机光伏(OPV)电池利用导电有机聚合物或小有机分子来发电。在有机光伏电池中，有几层薄薄的有机蒸汽或溶液沉积在两个电极之间，以携带电流。

口服脊髓灰质炎细胞最受欢迎建筑光伏(BIPV)市场．因为你可以在有机细胞中使用不同类型的吸收剂，OPV设备有各种颜色(甚至可以是透明的!)这种美学优势使OPV成为独特的BIPV应用的流行选择。此外，公司生产有机太阳能电池所需的材料丰富，导致生产成本低，随后市场价格低。

不幸的是，像其他薄膜选择一样，有机光伏电池目前的运行效率相对较低。opv的效率评级通常为11%左右，但在保持高效率的同时扩大模块产量是该技术的一个问题。目前围绕opv的大部分研究都集中在提高其效率上。

OPV技术的另一个缺点是它的寿命:这项技术的寿命比传统面板和其他薄膜选项都要短。在无机组件中不会发生的电池退化是有机光伏产品的持续斗争。

薄膜太阳能电池板vs.单晶和多晶太阳能电池板

当将薄膜电池板与住宅市场中更常用的标准太阳能电池板进行比较时，有几个因素可以明显区分它们:碳补偿，效率，屋顶空间而且安装成本。

在这方面碳补偿在美国，薄膜太阳能电池板将比传统太阳能电池板具有重大优势。标准电池板所需的硅比薄膜电池板要重要得多，这意味着制造薄膜电池和电池板所需的排放要比薄膜电池板低得多单晶或多晶面板．然而，薄膜太阳能电池的这种“环境效益”可能会被薄膜通常含有适量的镉(一种已知的致癌物)这一事实所抵消。如果这对你来说是一个主要的问题，CIGS薄膜面板将是一个更好的选择，因为它们的制造几乎不含镉。另一个潜在的解决方法是寻找一个社区太阳能装置使用CdTe技术，以确保面板工厂不会直接靠近您的房子或院子。

效率一直是阻碍薄膜电池板在住宅光伏市场站稳脚跟的最终决定因素。目前标准的硅光伏电池板的效率在15-20%之间，而薄膜电池板的效率中值可能接近11-13%，这可能会严重影响系统的物理尺寸和电力输出。然而，2016年薄膜面板的测试显示，效率超过25%，预计薄膜的效率滞后将在未来几年得到弥补。

由于前面提到的效率平均值并不令人印象深刻，薄膜装置将受到多大的影响屋顶空间你的系统。即使你的屋顶空间有限，一个标准的面板安装也可以显著减少你的电费，但薄膜需要安装在更大的屋顶上，以适应系统所需的增加的空间。

最后,安装成本薄膜电池板和典型的光伏电池板有很大的不同，因为薄膜电池板非常容易安装，需要的劳动力少得多。只要您与一家提供薄膜安装解决方案的公司合作，降低人工成本是薄膜安装优于标准光伏电池板的硬卖点。

哪些是主要的薄膜太阳能电池板制造商?

以下是薄膜PV的主要制造商:

• 第一太阳能公司-顶级薄膜制造商，第一太阳能公司主导CdTe技术领域。到目前为止，First Solar只服务于商业市场，为企业、机构和太阳能发电厂提供大规模的低成本安装。保持着CdTe电池效率18.7%的世界纪录，这个制造业巨头还提供了令人印象深刻的25年保修。第一太阳能薄膜也以其华丽的美学设计，如他们的无框，玻璃对玻璃模型由于其超反射玻璃涂层，该产品的面板产量增加。
• SoloPower圣何塞太阳能公司以多功能性和超轻设计而闻名，使其成为建筑集成光伏的理想候选人(其中面板集成到建筑物的围护结构中，通常沿垂直表面)。SoloPower是CIGS制造领域的全球领导者之一。
• 锋利的-夏普太阳能是全球薄膜的领导者，拥有超过50年的经营历史，是a- si技术的顶级制造商。这家日本公司是著名的太阳能电池发展的第一批创新者自1959年以来，一直致力于光伏电池和组件效率提高的研究和开发。
• 太阳能前沿-全球最大的CIGS薄膜制造商，Solar Frontier也来自日本。这个制造业巨头是全球CIGS光伏安装强劲增长的部分原因。他们在2015年创造了薄膜转换效率的世界纪录(22.4%)，这无疑提升了前景。如果薄膜在商业领域继续扩大规模，并渗透到住宅市场，CIGS将是实现这一目标的技术。夏普太阳能公司表示，他们有能力生产效率为30%的CIGS电池，这一壮举将彻底改变薄膜太阳能的概念。

薄膜太阳能电池板的成本是多少?它们什么时候最有意义?

最终，薄膜太阳能电池板到目前为止已经在商业和公用事业规模的安装中得到了广泛的应用，比如太阳能电池板农场，企业用太阳能以及供中小学和大学使用的太阳能。“规模经济”的概念在薄膜面板技术中很难发挥作用，因为这种轻质、多功能的面板易于安装。因此，安装的系统越大，其成本效益就越高，因为降低的安装成本抵消了由于效率较低而造成的面板输出损失。

话虽如此，薄膜在住宅领域仍有机会:具有足够屋顶空间的较大房屋可以受益于规模安装的经济效益，以及主要制造商通常提供的无框和玻璃对玻璃薄膜模型的美学效益。如果美观是您光伏安装的优先考虑因素，那么薄膜可能最终是获得您想要的外观的最经济有效的方式。随着这些电池板的市场效率在2019年继续提高(正如预期的那样)，薄膜可能会强势进入住宅市场。只有时间会告诉我们答案。

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