十多年前，層疊狀的非晶硅薄膜太陽能材料更加彰顯了使用薄膜太陽能材料制造屋頂?shù)膬?yōu)勢。在2001年的時候，太陽能集成技術公司開發(fā)了一種將層疊狀太陽能材料改為膜狀材料并用于商業(yè)建筑的新工藝。太陽能集成技術公司是最早批量生產(chǎn)薄膜光電池的公司之一。到2009年的時候，有多家大公司開始進軍這一領域。
關于建筑集成光電材料的應用還有其他很多可能性。比如有些時候，玻璃的光電池裝置可以替代常規(guī)的建筑材料用于制造雨篷以及房屋的正面等。也有公司在生產(chǎn)薄膜光電池材料用于制造窗戶。除此之外，發(fā)展廉價的太陽能鐵路側(cè)線，同樣存在很大的潛力。每一項新技術的出現(xiàn)，都會帶來很多實際的應用。將來的人可能會疑惑我們現(xiàn)在為什么要通過燃燒化石燃料以獲得電能。但是我們不用等到將來，因為我們現(xiàn)在就可以通過薄膜光電材料將太陽光轉(zhuǎn)化為電能。
四種薄膜太陽能電池
1.非晶硅。非晶硅薄膜是太陽能電池核心原材料之一，也稱微晶硅。按照材料的不同，當前硅太陽能電池可分為三類：單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池和薄膜太陽能電池三種。非晶硅薄膜就是相對于單晶硅和多晶硅來說的。薄膜太陽電池作為一種新型太陽能電池，由于其原材料來源廣泛、生產(chǎn)成本低、便于大規(guī)模生產(chǎn)，因而具有廣闊的市場前景。薄膜電池基本上分為：非/微晶硅薄膜電池、CIGS薄膜電池和CdTe薄膜電池三種。其中，GIGS的轉(zhuǎn)換效率最高，約為10%～12%，CdTe的轉(zhuǎn)換效率次之，約為8.5%～10.5%，非/微晶電池最低，一般為6%～8%；但從原材料的可獲取性來看，非/微晶電池的原材料為硅烷，最為普遍，而另外兩種電池的原材料中均包含稀有元素化合物，可獲取性較低。近年來，非晶硅薄膜太陽電池逐漸從各種類型的太陽電池中脫穎而出，在全球范圍內(nèi)掀起了一股投資熱潮。大尺寸玻璃基板薄膜太陽電池投入市場，必將極大地加速光伏建筑一體化、屋頂并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)以及光伏電站等的推廣和普及。同時，非晶硅薄膜電池在高氣溫條件下衰減微弱，所以也適合高溫、荒漠地區(qū)建設電站。
2.銅銦鎵硒電池板。CIGS是太陽能薄膜電池CuInxGa（1-x）Se2的簡寫，其具有穩(wěn)定性好、抗輻照性能好、成本低、效率高等優(yōu)點。小樣品CIGS薄膜太陽能電池的最高轉(zhuǎn)化效率2014年12月刷新為21.7%，由德國太陽能和氫能研究機構(gòu)ZSW采用共蒸鍍法制備。大面積電池組件轉(zhuǎn)化效率及產(chǎn)量根據(jù)各公司制備工藝不同而有所不同，一般在10%~15%范圍內(nèi)。銅銦鎵硒薄膜太陽電池具有生產(chǎn)成本低、污染小、不衰退、弱光性能好等特點，光電轉(zhuǎn)換效率居各種薄膜太陽能電池之首，接近晶體硅太陽電池，而成本則是晶體硅電池的三分之一，被國際上稱為“下一時代非常有前途的新型薄膜太陽電池”。此外，該電池具有柔和、均勻的黑色外觀，是對外觀有較高要求場所的理想選擇，如大型建筑物的玻璃幕墻等，在現(xiàn)代化高層建筑等領域有很大市場。雖然CIGS電池具有高效率和低材料成本的優(yōu)勢，但他也面臨三個主要的問題：（1）制程復雜，投資成本高（2）關鍵原料的供應不足（3）緩沖層CdS具有潛在的毒性。
3.碲化鎘。CdTe是Ⅱ-Ⅵ族化合物半導體，帶隙1.5eV，與太陽光譜非常匹配，最適合于光電能量轉(zhuǎn)換，是一種良好的PV材料，具有很高的理論效率（28%），性能很穩(wěn)定，一直被光伏界看重，是技術上發(fā)展較快的一種薄膜電池。碲化鎘容易沉積成大面積的薄膜，沉積速率也高。CdTe薄膜太陽電池是太陽能電池中最容易制造的，因而它向商品化進展最快。提高效率就是要對電池結(jié)構(gòu)及各層材料工藝進行優(yōu)化，適當減薄窗口層CdS的厚度，可減少入射光的損失，從而增加電池短波響應以提高短路電流密度，較高轉(zhuǎn)換效率的CdTe電池就采用了較薄的CdS窗口層而創(chuàng)了最高紀錄。要降低成本，就必須將CdTe的沉積溫度降到550℃以下，以適于廉價的玻璃作襯底;實驗室成果走向產(chǎn)業(yè)，必須經(jīng)過組件以及生產(chǎn)模式的設計、研究和優(yōu)化過程。
4.有機薄膜太陽能電池。有機太陽能電池，顧名思義，就是由有機材料構(gòu)成核心部分的太陽能電池。主要是以具有光敏性質(zhì)的有機物作為半導體的材料，以光伏效應而產(chǎn)生電壓形成電流， 實現(xiàn)太陽能發(fā)電的效果。有機薄膜太陽能電池具有材料潛在的低價格、加工容易、可大面積成膜、分子及薄膜性質(zhì)的可設計性、質(zhì)輕、柔性等顯著優(yōu)點，但有機半導體的載流子遷移率較無機半導體低、穩(wěn)定性差。目前有機太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率很低，只有將光電轉(zhuǎn)換效率提高到5%以上才可能大規(guī)模應用。