制造首富的薄膜光伏到底是何方神圣？

　　過去幾個月里，傳統地產巨頭萬達發力轉身電商、文化、金融領域，實力不減；阿里巴巴在美國成功上市，也終于站上了全球商業的最高梯隊。就在公眾熱議馬、林二位誰是中國首富之時，不想，漢能集團李何君憑借暴漲的薄膜太陽能電池以及其他能源資產，擠掉了前兩位，后來居上，成為2015年胡潤榜中國首富。風云變幻的商業圈中，硝煙滾滾，首富之爭永遠是一個耐人追尋的話題。呃，當然，這篇文章可不是來探討首富們是怎么煉成的，作為材料人，我們今天要來挖掘點其中有內涵的東西——薄膜太陽能電池。

　　嚴格說起來，太陽能發電分光熱發電和光伏發電兩種。前者利用匯聚的太陽光，將光能轉化為熱能，然后再轉化為電能。通常我們說的太陽能發電直接就指太陽能光伏發電，簡稱“光電”，利用半導體界面的“光生伏特效應”，將光能直接轉變為電能。光伏發電的關鍵元件是太陽能電池，多個電池串聯后進行封裝保護形成大面積的太陽電池組件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏發電裝置。

　　光伏發電核心是太陽能電池，而制作電池的材料則是又一核心。傳統太陽能電池是采用單晶硅為面板材料，雖然轉換效率較高（25%左右），但由于面板重，運輸不便，材料成本高，再加上市場狹窄，單晶硅供應不穩定，近年來多種替代材料逐漸興起，如非晶硅（α-Si）、銅銦鎵硒（CIGS）、碲化鎘（CdTe）、銅銦硒（CIS），有機和有機-無機雜化材料等。較傳統笨重的單晶硅太陽能電池，新材料電池更輕更薄（故稱薄膜電池），吸引了李河君等一批人撲身于此。

　　薄膜電池是使用價格低廉的玻璃、塑料、陶瓷、石墨、金屬片等不同材料作為基板，將光電材料構成的薄層沉積于襯底從而制備成太陽能電池，形成厚度僅需數微米的薄膜。不過，沉積在異質基底上的薄膜易產生缺陷，造成光電轉換效率很低。薄膜發電原理與晶硅相似，但是原料用量極少，成本更為低廉，還具有可撓性，能制作成非平面構造，與建筑相結合。

　　因此，薄膜光伏（Thin Film Photovoltaics，TFPV）最大的機遇就在建筑應用，包括商業、工業、住宅市場。由于薄膜技術固有的靈活性，可彎曲，相對柔韌。電池能夠以多種方式集成到建筑材料中，進而嵌入到屋頂和墻壁（嵌入式PV），從而抵消傳統光伏的安裝成本。再者，其重量輕，適合自行安裝，對發展中國家的農村地區尤具吸引力。另一個新興應用是嵌入式PV智能窗戶，降低成本的同時也為窗戶增加了新的功能。薄膜電池還可能用于消費電子、軍事領域，例如由太陽能提供動力的作戰服裝。

　　雖然可用于薄膜電池的材料類型很多，但就目前來看真正能實現產業化大規模生產的只有非晶硅，銅銦鎵硒（CIGS）和碲化鎘（CdTe）也僅僅剛走出實驗室。與傳統光伏相比，薄膜光伏所占的市場份額還非常小。盡管TFPV已是光伏技術中最耀眼的一員，生產份額不斷擴張，但事實上其發展道路并非一片陽光。

　　首先，推動薄膜技術發展的最初因素是晶硅原料的短缺以及價格高昂，但是如今由于硅原料價格大幅下跌，替代材料的興起，之前短缺狀況緩解。這在一定程度上大大削弱了薄膜電池的成本優勢，消除了其需求增長的一個主要動力。

　　其次，薄膜電池最大的壁壘在于光電轉換效率低。單晶硅太陽能電池一般能達到20%左右，而非晶硅薄膜電池目前效率大約只有10%（甚至很多低于10%），還存在一定差距，尤其我國的薄膜電池生產技術還相對較為低下。

　　此外，薄膜電池穩定性較差，能量轉換效率隨輻照時間的延長會發生變化；與晶體硅電池相比，相同輸出電量所需的電池面積超過一倍，在安裝空間和光照面積有限的情況下限制了應用；一些有機或者有機-無機混合材料引入薄膜電池時，也要考慮伴隨而來的諸如安全性問題。再者，薄膜光伏同傳統光伏一樣，也面臨并網困難、安裝技術等不可避免的挑戰。

　　長期以來，我國光伏產能過剩，需求不振，90%的光伏組件銷往海外，曾引發了各國的反補貼、反傾銷調查。為了緩解“兩反”， 近兩年國家層面上空前支持光伏發電。隨著光伏市場的回暖，尤其是國內市場的不斷擴大，這雖然給了薄膜電池一些生存空間，不過目前情況下薄膜太陽能電池還很難與晶體硅電池競爭。

　　在當前光伏產業依然前途未知的境地下，薄膜光伏會不斷超越走向千家萬戶，抑或者最終只是陽光下的彩色泡沫，這只能等時間來檢驗了。