一、概括
太陽能是可開發利用的最大能源,太陽能電池是太陽能的主要轉化裝置,又被稱為“太陽能芯片”或“光電池”。目前,全世界60%的國家投入到太陽能電池的普及應用中,其中40%以上的國家已經大規模地開展了太陽能電池的研發利用,太陽能電池行業由于產能過剩,產業和產品向跨界整合已成為新的趨勢,薄膜太陽能電池成為緩解能源危機的新型光伏器件之一。
薄膜太陽能電池是指用硅、硫化鎘、砷化鎵等制備成的厚度在微米量級的薄膜為基體材料,通過光電效應或者光化學效應直接把光能轉化成電能的裝置。
產業鏈

資料來源:智研咨詢整理
從技術角度看,相對于第一代晶體硅太陽能電池,第二代薄膜光伏電池具有柔、薄、輕、透的質地,以及弱光響應性強、高溫下相對性能好等優點,薄膜太陽能電池主要劃分為硅基薄膜、化合物類薄膜以及有機類薄膜三類。
主要薄膜太陽能電池對比
性能指標 | 非晶硅 | 銅銦鎵硒CIGS | 碲化鎘CdTe |
光吸收層厚度 | 0.2-0.5μm | <1μm | 1μm |
光吸收能力 | 非直接能隙材料,可吸收的光譜有限 | 直接能隙材料,吸收范圍廣 | 直接能隙材料,吸收范圍廣 |
發電穩定性 | 穩定性較差,有光致衰減效應 | 穩定性高,無光致衰減效應 | 穩定性高,無光致衰減效應 |
結構特性 | 短程、長程均無序,微觀結構較差,轉換效率低,但正因結構全無序,在宏觀大尺度上一致性好,可實現大面積及連續化生產。 | 短程有序,長程無序,微觀結構好,轉換效率較高,但難以實現大面積及連續化生產 | 微觀結構較好,轉換效率比非晶硅高,也難以實現大面積及連續化生產 |
材料特性 | 原料較為充足 | 1、硒/銦為稀有金屬,市場供應有限;2、緩沖層硫化鎘具有潛在毒性 | 1、碲為稀有金屬,市場供應有限;2、碲、鎘為有毒元素 |
材料成本 | 高品質TCO玻璃價格高 | 靶材成本會比基板高 | 材料成本約占5成 |
常見成膜技術 | 1、化學氣象沉積法(CVD)2、濺射法(sputter) | 1、濺射法(sputter)2、共蒸法 | 1、蒸鍍法(Evaporation)2、適用多種成膜技術 |
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二、產量
智研咨詢發布的《2020-2026年中國薄膜太陽能電池行業市場競爭力分析及投資前景趨勢報告》數據顯示:2018年全球薄膜太陽能電池產量為3.67GW,2019年全球薄膜太陽能電池產量較2018年增加了2.47GW,達到了6.14GW,主要得益于美國FirstSolar產量的大幅增長。
2011-2019年全球薄膜太陽能電池行業產量情況

資料來源:CPIA、智研咨詢整理
2018年全球薄膜電池產量占太陽電池組件總產量比重為3.2%;2019年全球薄膜電池產量占太陽電池組件總產量比重為4.4%,較2018年提升了1.2%。
2018-2019年全球薄膜電池產量占太陽電池組件總產量

資料來源:CPIA、智研咨詢整理
從產品類型來看,2019年碲化鎘薄膜電池的產量在薄膜太陽能電池中占比達到92.8%,銅銦鎵硒薄膜電池占比為7.2%。
2019年全球各類薄膜電池市場份額占比

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三、企業
全球已有百家以上廠商投入薄膜太陽能電池的研發制造,且數量還有增加的趨勢。其中規模較大的企業有美國FirstSolar、日本SolarFrontier、中國漢能、中國中建材凱盛科技、美國漢能Miasole等。
2019年全球主要薄膜太陽能電池企業
企業 | 國別 | 類別 |
FirstSolar | 美國 | CdTe |
SolarFrontier | 日本 | CIS |
漢能 | 中國 | CIGS |
中建材凱盛科技 | 中國 | CIGS |
中建材Avancis | 德國、韓國 | CIGS |
漢能Miasole | 美國 | CIGS |
中山瑞科 | 中國 | CdTe |
漢能Solibro | 德國 | CIGS |
中建材CTFSolar | 德國 | CdTe |
漢能GSE | 美國 | CIGS |
杭州尚越光電 | 中國 | CIGS |
神華Manz | 德國 | CIGS |
杭州龍焱 | 中國 | CdTe |
Ascentsolar | 美國 | CIGS |
Midsummer | 瑞典 | CIGS |
資料來源:CPIA、智研咨詢整理
四、發展展望
有機薄膜太陽能電池作為一種新型光伏電池,其制備工藝簡單、價格低廉、柔性、質輕,為人類解決能源問題提供了一種嶄新的途徑。此前的有機薄膜太陽能電池將兩層有機半導體的薄膜接合在一起,其太陽能到電能的轉換率約為1%。新型有機薄膜太陽能電池在原有的兩層構造中間加入一種混合薄膜,變成三層構造,這樣就增加了產生電能的分子之間的接觸面積,從而大大提高了太陽能轉換率,預計未來有機薄膜太陽能電池將會逐步成為太陽能電池的主導。
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