前言
晶體硅材料依然在太陽(yáng)能光電池材料中占據(jù)主導(dǎo)地位，但是，最近幾年在薄膜光電池技術(shù)上也有了很多突破。在2005年的時(shí)候，晶體硅在太陽(yáng)能光電池市場(chǎng)占到95%以上的份額。
你準(zhǔn)備好將太陽(yáng)能代入你的家庭了嗎？目前薄膜太陽(yáng)能技術(shù)的發(fā)展預(yù)示著一個(gè)人人都能通過(guò)太陽(yáng)能獲得清潔能源的美好將來(lái)。
太陽(yáng)每個(gè)小時(shí)投射到地球表面上的能量比全球人類(lèi)一年使用的總能量還多。與此同時(shí)，人類(lèi)卻在與環(huán)境污染、氣候變化以及化石燃料的日漸枯竭做斗爭(zhēng)。太陽(yáng)能技術(shù)可以很好地解決上述問(wèn)題。最新的光電池技術(shù)可以將太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)換成電能，相比普通可再生能源更有優(yōu)勢(shì)。那么我們?yōu)槭裁床皇褂眠@種卓越的技術(shù)為我們的家庭供能呢？每每被問(wèn)及這個(gè)問(wèn)題，大多數(shù)人給出的答案是光電池系統(tǒng)的安裝費(fèi)用太高。但是新的薄膜光電池產(chǎn)品價(jià)廉物美。在不久的將來(lái)，這一技術(shù)就可以改變我們對(duì)于電能以及將太陽(yáng)轉(zhuǎn)換成燃料的觀念。
薄膜太陽(yáng)能電池的興起
說(shuō)起太陽(yáng)能電池，目前在這一行業(yè)中起主導(dǎo)的是硅晶，硅晶由精煉硅制成。這一模塊作為太陽(yáng)能的基本技術(shù)已經(jīng)存在50多年了。自從1954年第一塊硅太陽(yáng)能電池被發(fā)明后，其數(shù)量快速增加，目前12%到18%轉(zhuǎn)變成電能的太陽(yáng)輻射都通過(guò)其實(shí)現(xiàn)。
晶體硅材料依然在太陽(yáng)能光電池材料中占據(jù)主導(dǎo)地位，但是，最近幾年在薄膜光電池技術(shù)上也有了很多突破。在2005年的時(shí)候，晶體硅在太陽(yáng)能光電池市場(chǎng)占到95%以上的份額。但是從那個(gè)時(shí)候開(kāi)始，薄膜光電池材料在市場(chǎng)所占份額逐年穩(wěn)步上升，到今日已經(jīng)占到了25%的份額。數(shù)以百計(jì)的從事薄膜光電池技術(shù)的公司已經(jīng)進(jìn)入了研發(fā)和生產(chǎn)的新階段。
大面積以及層疊狀的薄膜光電池產(chǎn)品從上世紀(jì)90年代開(kāi)始就已經(jīng)商業(yè)化了，目前薄膜光電池產(chǎn)品的能量轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)達(dá)到了6%到11%。能量轉(zhuǎn)換效率越高，那么產(chǎn)生一定電量所需的面積以及其他輔助設(shè)備就越少，這是一件很劃算的事情。就目前來(lái)說(shuō)，薄膜太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率還是與晶體硅存在著距離，但是相比與晶體硅，薄膜太陽(yáng)能電池在其他方面存在著巨大的優(yōu)勢(shì)。最重要的一點(diǎn)，就是薄膜太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)成本低。很多薄膜太陽(yáng)能電池板都是由非晶硅制成的，而制備硅晶太陽(yáng)能電池板時(shí)要使用高等硅。除此之外，薄膜太陽(yáng)能電池還可以由其他半導(dǎo)體材料制成，包括銅銦鎵硒（CIGS）材料和碲化鎘材料。
太陽(yáng)能技術(shù)的廣闊前景——成規(guī)模的實(shí)用薄膜光電池項(xiàng)目
可再生能源領(lǐng)域存在一個(gè)關(guān)鍵性的問(wèn)題，就是何時(shí)規(guī)?；奶?yáng)能光電池技術(shù)能夠與從化石燃料中獲得電能在價(jià)格上形成競(jìng)爭(zhēng)或與其等價(jià)。而事實(shí)上，規(guī)?；谋∧す怆姵丶夹g(shù)在成本上已經(jīng)低于核電，只是目前比燒煤獲得電能的成本更高一些。
很多薄膜太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)者們已經(jīng)成功降低了成本，目前在這一領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊是位于亞利桑那州坦佩的第一太陽(yáng)能公司。第一太陽(yáng)能公司在2009年通過(guò)碲化鎘電池生產(chǎn)了1千兆瓦的電能。換句話(huà)說(shuō)，1千兆瓦等同于25萬(wàn)個(gè)大型的家庭薄膜太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的生產(chǎn)總量。
第一太陽(yáng)能公司在2009年實(shí)現(xiàn)了平均10.9%的能量轉(zhuǎn)換效率，他們的產(chǎn)品成為薄膜產(chǎn)品中能量轉(zhuǎn)換效率最高的產(chǎn)品。該公司同時(shí)還解決了生產(chǎn)中所使用的重金屬鎘的問(wèn)題，通過(guò)設(shè)計(jì)循環(huán)系統(tǒng)以避免鎘這一有害物質(zhì)隨著廢棄物一同排放出來(lái)。
在過(guò)去的幾年中，第一太陽(yáng)能公司大大降低了他們的生產(chǎn)成本。他們的成本只相當(dāng)與硅晶材料或目前市場(chǎng)上其他薄膜太陽(yáng)能產(chǎn)品的一半。他們降低成本的措施包括縮短生產(chǎn)時(shí)間以及規(guī)?；O(shè)備的安裝時(shí)間。與同行業(yè)的其他公司相比較，第一太陽(yáng)能公司的規(guī)模化設(shè)備安裝費(fèi)用降低了10%到15%，但是他們的產(chǎn)量卻要比生產(chǎn)硅晶的公司高出10%左右（在相同的設(shè)計(jì)效率下）。在接下來(lái)的五年中，第一太陽(yáng)能公司將致力于將生產(chǎn)效率再提高15%，并且再進(jìn)一步降低其生產(chǎn)成本。如果該公司真的能夠成功地實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，那么通過(guò)規(guī)模化的薄膜太陽(yáng)能裝置獲得電能將會(huì)與通過(guò)化石燃料獲得電能一樣廉價(jià)。
我們能夠在每一棟房子的屋頂上安裝光電轉(zhuǎn)換裝置嗎？
在將來(lái)，使用更多成規(guī)模的薄膜太陽(yáng)能電池板將會(huì)是正確的一步，這意味著更多的消費(fèi)者能夠購(gòu)買(mǎi)到清潔能源，但是能源生產(chǎn)的控制權(quán)依然會(huì)掌握在少數(shù)大公司和市政單位。此外，將能量從太陽(yáng)光照射條件好的區(qū)域（如西南方）輸送到光照條件差的地區(qū)，需要話(huà)費(fèi)巨資去建設(shè)電能輸送網(wǎng)絡(luò)，與此同時(shí)，用于儲(chǔ)存多余的電能然后再釋放的基礎(chǔ)設(shè)施也必不可少。能量集中生產(chǎn)的替代方案就是在不同地方分散生產(chǎn)能量。除了制造大型的新型太陽(yáng)能板，我們?yōu)槭裁床辉诿恳粭澐孔由虾屯＼?chē)場(chǎng)中安裝太陽(yáng)能板呢？以化整為零的方式進(jìn)行生產(chǎn)。我堅(jiān)信在全美房屋和停車(chē)場(chǎng)中獲得的太陽(yáng)能，將足以提供我們所需的全部能量。其實(shí)美國(guó)目前的一些政策已經(jīng)支持這一做法了。
由于薄膜太陽(yáng)能板很輕便，所以將其融入到建筑物中是可行的，比如用其制造屋頂。建筑物集成太陽(yáng)能光電板是一個(gè)很新的創(chuàng)意。其實(shí)，建筑師們?cè)缭谏鲜兰o(jì)80年代就開(kāi)始用太陽(yáng)能光電材料制造屋頂，而目前用于制造屋頂?shù)牟ＡР牧蟽r(jià)格昂貴、廣受質(zhì)疑。玻璃透光、壽命長(zhǎng)以及不會(huì)受天氣影響，但是它易碎，不是制造屋頂?shù)睦硐氩牧稀?/p>