柔性太阳能电池组件产业概述

第一节 柔性太阳能电池组件产业界定及主要产品

一、产业定义

太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。现阶段以光电效应工作的薄膜式太阳能电池为主流，而以光化学效应工作的湿式太阳能电池则还处于萌芽阶段。

太阳能电池的产业链可分为前段硅晶圆、硅晶棒制程、中段的太阳能电池及段的发电模块与电力调节器等制程。一条完整的光伏电池产业链包括从最初的硅材料到硅锭、硅片、电池片，最终产品是电池组件。

柔性太阳能电池是世界太阳能产业的新兴技术，高效、低成本的有机/无机复合纳米半导体。柔性太阳能电池是目前国际前沿研发热点之一。

二、主要产品及应用情况

太阳能电池按结晶状态可分为结晶系薄膜式和非结晶系薄膜式（以下表示为a-）两大类。

按材料可分为硅薄膜形、化合物半导体薄膜形和有机膜形，而化合物半导体薄膜形又分为非结晶形（a-Si：H，a-Si：H：F，a-SixGel-x：H等）、ⅢV族（GaAs，InP等）、ⅡⅥ族（Cds系）和磷化锌（Zn3p2）等。

太阳能电池根据所用材料的不同，太阳能电池还可分为：硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电池、有机太阳能电池，其中硅太阳能电池是目前发展最成熟的，在应用中居主导地位。

1、硅太阳能电池

硅太阳能电池分为单晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池三种。

单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。在实验室里最高的转换效率为24.7%，规模生产时的效率为15%。在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位，但由于单晶硅成本价格高，大幅度降低其成本很困难，为了节省硅材料，发展了多晶硅薄膜和非晶硅薄膜做为单晶硅太阳能电池的替代产品。

多晶硅薄膜太阳能电池与单晶硅比较，成本低廉，而效率高于非晶硅薄膜电池，其实验室最高转换效率为18%，工业规模生产的转换效率为10%。因此，多晶硅薄膜电池不久将会在太阳能电地市场上占据主导地位。

非晶硅薄膜太阳能电池成本低重量轻，转换效率较高，便于大规模生产，有极大的潜力。但受制于其材料引发的光电效率衰退效应，稳定性不高，直接影响了它的实际应用。如果能进一步解决稳定性问题及提高转换率问题，那么，非晶硅大阳能电池无疑是太阳能电池的主要发展产品之一。

2、多元化合物薄膜太阳能电池

多元化合物薄膜太阳能电池材料为无机盐，其主要包括砷化镓III-V族化合物、硫化镉、硫化镉及铜锢硒薄膜电池等。

硫化镉、碲化镉多晶薄膜电池的效率较非晶硅薄膜太阳能电池效率高，成本较单晶硅电池低，并且也易于大规模生产，但由于镉有剧毒，会对环境造成严重的污染，因此，并不是晶体硅太阳能电池最理想的替代产品。

砷化镓（GaAs）III-V化合物电池的转换效率可达28%，GaAs化合物材料具有十分理想的光学带隙以及较高的吸收效率，抗辐照能力强，对热不敏感，适合于制造高效单结电池。但是GaAs材料的价格不菲，因而在很大程度上限制了用GaAs电池的普及。

铜铟硒薄膜电池（简称CIS）适合光电转换，不存在光致衰退问题，转换效率和多晶硅一样。具有价格低廉、性能良好和工艺简单等优点，将成为今后发展太阳能电池的一个重要方向。唯一的问题是材料的来源，由于铟和硒都是比较稀有的元素，因此，这类电池的发展又必然受到限制。

3、聚合物多层修饰电极型太阳能电池

以有机聚合物代替无机材料是刚刚开始的一个太阳能电池制造的 研究 方向。由于有机材料柔性好，制作容易，材料来源广泛，成本底等优势，从而对大规模利用太阳能，提供廉价电能具有重要意义。但以有机材料制备太阳能电池的 研究 仅仅刚开始，不论是使用寿命，还是电池效率都不能和无机材料特别是硅电池相比。能否发展成为具有实用意义的产品，还有待于进一步 研究 探索。

4、纳米晶太阳能电池

纳米TiO2晶体化学能太阳能电池是新近发展的，优点在于它廉价的成本和简单的工艺及稳定的性能。其光电效率稳定在10％以上，制作成本仅为硅太阳电池的1/5～1/10．寿命能达到2O年以上。

但由于此类电池的 研究 和开发刚刚起步，估计不久的将来会逐步走上市场。

5、有机太阳能电池

有机太阳能电池，顾名思义，就是由有机材料构成核心部分的太阳能电池。大家对有机太阳能电池不熟悉，这是情理中的事。如今量产的太阳能电池里，95％以上是硅基的，而剩下的不到5％也是由其它无机材料制成的。

三、产业基本属性

新兴的太阳能产业，环保节能，发展迅速，成为斩杀阻碍经济发展“拦路虎”的经济新势力。太阳能的无限、廉价和绿色属性，将会支持很多产业进行革命性的改造，而目前正在努力将太阳能的使用成本降低到可以经济使用的过程中。

第二节 柔性太阳能电池组件产业发展历程

目前薄膜太阳电池基本都是以镀有 TCO 衬底的玻璃作为衬底材料，并且封装时也需要背板玻璃，这样导致在电池总成本中玻璃的已占总成本的30%以上。此外为了使太阳电池具有一定强度及高的透光率，所采用的玻璃还需要经过钢化及采用超白玻璃，这在一定程度更增加了电池的成本。而且太阳电池板重量大，对安装支架要求高，增加了光伏系统的成本，也不能作为便携电源。这些特点使得基于玻璃衬底的薄膜太阳电池使用受到一定限制，使得薄膜电池实际上并没有完全实现真正“薄膜”化。

因此早在上世纪九十年代，日本及美国就开始了采用非玻璃衬底薄膜太阳电池的开发。目前看主要有两种，一种是不锈钢衬底，一种是塑料衬底。前者目前只有美国unisolar 正在产业化，但此种薄膜太阳电池只能在一定程度上弯曲，并且衬底的成本也比较高。后者主要是美国、日本和瑞士的少数几个太阳企业自行开发生产线及开发产品，一般为PET 和聚酰亚胺，PET 不耐高温，要求电池需在低温下生产，对工艺要求比较高，但价格非常便宜，重量轻。另一种聚酰亚胺比较符合薄膜太阳电池生产要求，可以耐温300 度以上，稳定性好，重量轻，是一种理想的柔性薄膜太阳电池衬底。但成本高，并且高透过率用于薄膜太阳电池的聚酰亚胺膜生产技术为日本少数厂商所控制，作为一种战略物资不对外出口。

国内聚酰亚胺膜无论从品质还是生产技术来说都远远落后于国外产品。但相信如果国内有很大需求，有企业大力投入，供应不会存在问题。生产高透过率高品质聚酰亚膜的原材料在国内己量产，并且供应日本市场。 在此基础之上，如果采用低透过率的聚酰亚胺膜，对于非晶硅太阳电池必须采用substrate 的结构，此种结构制备非晶硅太阳电池对工艺要求高，并且从几十年的研发经历来看，转换效率没有采用传统superstrate 结构高。虽然这样，但采用这种结构可以避免使用价格高昂的透明聚酰亚胺衬底，从而降低成本。此外从生产技术来看与superstrate 结构完全兼容，未来如果市场上有透明聚酰亚胺衬底材料大量供应，则可以从 substrate 结构很快转为 superstrate 结构。由此看来 研究 substrate 结构太阳电池聚酰亚胺柔性衬底太阳电池是现阶段最为可行的路线。

第三节 柔性太阳能电池组件产业在国民经济中的地位

柔性太阳能电池组件由于开发时间段，因此在应用上尚不成熟，目前只是小规模应用在太阳能路灯、庭院灯等，如果在这一领域能够广泛应用，那么将为我国节省巨大的路灯照明、布线等费用，柔性太阳能电池组件节能降耗将推动国民经济持续快速健康发展。

柔性太阳能电池是国防军事的尖端项目，美国的高空无人侦察机整个机身机翼覆盖了一层太阳能柔性电池，吸收太阳能量为电力，提供飞行动力，能几个月，几年不着地在高空盘旋侦察，目前该技术被美国、以色列、日本军事情报处部门所垄断，对我国实行封锁和保密，如果这一领域将有所突破，那么将为我国国防领域做出重要贡献。

免责申明：本文仅为中经纵横 市场 研究 观点，不代表其他任何投资依据或执行标准等相关行为。如有其他问题，敬请来电垂询：4008099707。特此说明。