制造首富的薄膜光伏到底是何方神圣？

　　过去几个月里，传统地产巨头万达发力转身电商、文化、金融领域，实力不减；阿里巴巴在美国成功上市，也终于站上了全球商业的最高梯队。就在公众热议马、林二位谁是中国首富之时，不想，汉能集团李何君凭借暴涨的薄膜太阳能电池以及其他能源资产，挤掉了前两位，后来居上，成为2015年胡润榜中国首富。风云变幻的商业圈中，硝烟滚滚，首富之争永远是一个耐人追寻的话题。呃，当然，这篇文章可不是来探讨首富们是怎么炼成的，作为材料人，我们今天要来挖掘点其中有内涵的东西——薄膜太阳能电池。

　　严格说起来，太阳能发电分光热发电和光伏发电两种。前者利用汇聚的太阳光，将光能转化为热能，然后再转化为电能。通常我们说的太阳能发电直接就指太阳能光伏发电，简称“光电”，利用半导体界面的“光生伏特效应”，将光能直接转变为电能。光伏发电的关键元件是太阳能电池，多个电池串联后进行封装保护形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。

　　光伏发电核心是太阳能电池，而制作电池的材料则是又一核心。传统太阳能电池是采用单晶硅为面板材料，虽然转换效率较高（25%左右），但由于面板重，运输不便，材料成本高，再加上市场狭窄，单晶硅供应不稳定，近年来多种替代材料逐渐兴起，如非晶硅（α-Si）、铜铟镓硒（CIGS）、碲化镉（CdTe）、铜铟硒（CIS），有机和有机-无机杂化材料等。较传统笨重的单晶硅太阳能电池，新材料电池更轻更薄（故称薄膜电池），吸引了李河君等一批人扑身于此。

　　薄膜电池是使用价格低廉的玻璃、塑料、陶瓷、石墨、金属片等不同材料作为基板，将光电材料构成的薄层沉积于衬底从而制备成太阳能电池，形成厚度仅需数微米的薄膜。不过，沉积在异质基底上的薄膜易产生缺陷，造成光电转换效率很低。薄膜发电原理与晶硅相似，但是原料用量极少，成本更为低廉，还具有可挠性，能制作成非平面构造，与建筑相结合。

　　因此，薄膜光伏（Thin Film Photovoltaics，TFPV）最大的机遇就在建筑应用，包括商业、工业、住宅市场。由于薄膜技术固有的灵活性，可弯曲，相对柔韧。电池能够以多种方式集成到建筑材料中，进而嵌入到屋顶和墙壁（嵌入式PV），从而抵消传统光伏的安装成本。再者，其重量轻，适合自行安装，对发展中国家的农村地区尤具吸引力。另一个新兴应用是嵌入式PV智能窗户，降低成本的同时也为窗户增加了新的功能。薄膜电池还可能用于消费电子、军事领域，例如由太阳能提供动力的作战服装。

　　虽然可用于薄膜电池的材料类型很多，但就目前来看真正能实现产业化大规模生产的只有非晶硅，铜铟镓硒（CIGS）和碲化镉（CdTe）也仅仅刚走出实验室。与传统光伏相比，薄膜光伏所占的市场份额还非常小。尽管TFPV已是光伏技术中最耀眼的一员，生产份额不断扩张，但事实上其发展道路并非一片阳光。

　　首先，推动薄膜技术发展的最初因素是晶硅原料的短缺以及价格高昂，但是如今由于硅原料价格大幅下跌，替代材料的兴起，之前短缺状况缓解。这在一定程度上大大削弱了薄膜电池的成本优势，消除了其需求增长的一个主要动力。

　　其次，薄膜电池最大的壁垒在于光电转换效率低。单晶硅太阳能电池一般能达到20%左右，而非晶硅薄膜电池目前效率大约只有10%（甚至很多低于10%），还存在一定差距，尤其我国的薄膜电池生产技术还相对较为低下。

　　此外，薄膜电池稳定性较差，能量转换效率随辐照时间的延长会发生变化；与晶体硅电池相比，相同输出电量所需的电池面积超过一倍，在安装空间和光照面积有限的情况下限制了应用；一些有机或者有机-无机混合材料引入薄膜电池时，也要考虑伴随而来的诸如安全性问题。再者，薄膜光伏同传统光伏一样，也面临并网困难、安装技术等不可避免的挑战。

　　长期以来，我国光伏产能过剩，需求不振，90%的光伏组件销往海外，曾引发了各国的反补贴、反倾销调查。为了缓解“两反”， 近两年国家层面上空前支持光伏发电。随着光伏市场的回暖，尤其是国内市场的不断扩大，这虽然给了薄膜电池一些生存空间，不过目前情况下薄膜太阳能电池还很难与晶体硅电池竞争。

　　在当前光伏产业依然前途未知的境地下，薄膜光伏会不断超越走向千家万户，抑或者最终只是阳光下的彩色泡沫，这只能等时间来检验了。