【分析】薄膜太陽能電池前途在哪?

你準備好將太陽能代入你的家庭了嗎？目前薄膜太陽能技術的發展預示著一個人人都能通過太陽能獲得清潔能源的美好將來。

太陽每個小時投射到地球表面上的能量比全球人類一年使用的總能量還多。與此同時，人類卻在與環境汙染、氣候變化以及化石燃料的日漸枯竭做鬥爭。太陽能技術可以很好地解決上述問題。最新的光電池技術可以將太陽光能轉換成電能，相比普通可再生能源更有優勢。那麼我們為什麼不使用這種卓越的技術為我們的家庭供能呢？每每被問及這個問題，大多數人給出的答案是光電池系統的安裝費用太高。但是新的薄膜光電池產品價廉物美。在不久的將來，這一技術就可以改變我們對於電能以及將太陽轉換成燃料的觀念。

薄膜太陽能電池的興起

說起太陽能電池，目前在這一行業中起主導的是矽晶，矽晶由精煉矽製成。這一模塊作為太陽能的基本技術已經存在50多年了。自從1954年第一塊矽太陽能電池被發明後，其數量快速增加，目前12%到18%轉變成電能的太陽輻射都通過其實現。

晶體矽材料依然在太陽能光電池材料中佔據主導地位，但是，最近幾年在薄膜光電池技術上也有了很多突破。在2005年的時候，晶體矽在太陽能光電池市場佔到95%以上的份額。但是從那個時候開始，薄膜光電池材料在市場所佔份額逐年穩步上升，到今日已經佔到了25%的份額。數以百計的從事薄膜光電池技術的公司已經進入了研發和生產的新階段。

大面積以及層疊狀的薄膜光電池產品從上世紀90年代開始就已經商業化了，目前薄膜光電池產品的能量轉換效率已經達到了6%到11%。能量轉換效率越高，那麼產生一定電量所需的面積以及其他輔助設備就越少，這是一件很划算的事情。就目前來說，薄膜太陽能電池的轉換效率還是與晶體矽存在著距離，但是相比與晶體矽，薄膜太陽能電池在其他方面存在著巨大的優勢。最重要的一點，就是薄膜太陽能電池的生產成本低。很多薄膜太陽能電池板都是由非晶矽製成的，而製備矽晶太陽能電池板時要使用高等矽。除此之外，薄膜太陽能電池還可以由其他半導體材料製成，包括銅銦鎵硒（CIGS）材料和碲化鎘材料。

太陽能技術的廣闊前景——成規模的實用薄膜光電池項目

可再生能源領域存在一個關鍵性的問題，就是何時規模化的太陽能光電池技術能夠與從化石燃料中獲得電能在價格上形成競爭或與其等價。而事實上，規模化的薄膜光電池技術在成本上已經低於核電，只是目前比燒煤獲得電能的成本更高一些。

很多薄膜太陽能電池的生產者們已經成功降低了成本，目前在這一領域的領頭羊是位於亞利桑那州坦佩的第一太陽能公司。第一太陽能公司在2009年通過碲化鎘電池生產了1千兆瓦的電能。換句話說，1千兆瓦等同於25萬個大型的家庭薄膜太陽能光電轉化系統的生產總量。

第一太陽能公司在2009年實現了平均10.9%的能量轉換效率，他們的產品成為薄膜產品中能量轉換效率最高的產品。該公司同時還解決了生產中所使用的重金屬鎘的問題，通過設計循環系統以避免鎘這一有害物質隨著廢棄物一同排放出來。

在過去的幾年中，第一太陽能公司大大降低了他們的生產成本。他們的成本只相當與矽晶材料或目前市場上其他薄膜太陽能產品的一半。他們降低成本的措施包括縮短生產時間以及規模化設備的安裝時間。與同行業的其他公司相比較，第一太陽能公司的規模化設備安裝費用降低了10%到15%，但是他們的產量卻要比生產矽晶的公司高出10%左右（在相同的設計效率下）。在接下來的五年中，第一太陽能公司將致力於將生產效率再提高15%，並且再進一步降低其生產成本。如果該公司真的能夠成功地實現上述目標，那麼通過規模化的薄膜太陽能裝置獲得電能將會與通過化石燃料獲得電能一樣廉價。

我們能夠在每一棟房子的屋頂上安裝光電轉換裝置嗎？

在將來，使用更多成規模的薄膜太陽能電池板將會是正確的一步，這意味著更多的消費者能夠購買到清潔能源，但是能源生產的控制權依然會掌握在少數大公司和市政單位。此外，將能量從太陽光照射條件好的區域（如西南方）輸送到光照條件差的地區，需要話費巨資去建設電能輸送網絡，與此同時，用於儲存多餘的電能然後再釋放的基礎設施也必不可少。能量集中生產的替代方案就是在不同地方分散生產能量。除了製造大型的新型太陽能板，我們為什麼不在每一棟房子上和停車場中安裝太陽能板呢？以化整為零的方式進行生產。我堅信在全美房屋和停車場中獲得的太陽能，將足以提供我們所需的全部能量。其實美國目前的一些政策已經支持這一做法了。

由於薄膜太陽能板很輕便，所以將其融入到建築物中是可行的，比如用其製造屋頂。建築物集成太陽能光電板是一個很新的創意。其實，建築師們早在上世紀80年代就開始用太陽能光電材料製造屋頂，而目前用於製造屋頂的玻璃材料價格昂貴、廣受質疑。玻璃透光、壽命長以及不會受天氣影響，但是它易碎，不是製造屋頂的理想材料。

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