太阳能电池发展中，薄膜电池从一开始就以低成本成为众人关注的亮点，目前国际上已经能进行产业化大规模生产的薄膜电池主要有3种，硅基薄膜太阳能电池、铜铟镓硒薄膜太阳能电池（CIGS ）、碲化镉薄膜太阳能电池（CdTe ），其中，硅基薄膜电池以其特有的优势快速发展。

2010年行业专家预测，a-Si ，CdTe ，CIGS 3种电池将分别占有薄膜光伏市场的52％，37％和11％。

可见，硅基薄膜电池在中长期发展阶段仍将占据薄膜光伏市场的主导地位。

薄膜电池近几年全球产量、市场份额趋势预测见表1、表2。

笔者将重点介绍硅基薄膜太阳电池技术和薄膜太阳能电池市场发展现状。

摘要：详细叙述了硅基薄膜太阳能电池结构、工艺制造技术，a-Si 沉积设备，并针对薄膜电池技术的发展现状，分析了薄膜电池引起波动和变化的原因，展望了BIPV 薄膜电池在未来城市建筑中的应用前景。

关键词：薄膜太阳能电池；非晶硅；转换效率中图分类号：TN604文献标志码：A收稿日期：2011－05－12；修回日期：2011－06－16作者简介：张世伟（1962-），男，山西运城人，高级工程师，主要从事电子工艺及专用设备研究，E-mail ：scjs@ 。

薄膜太阳能电池技术及市场发展现状（中国电子科技集团公司第二研究所，山西太原030024）张世伟文章编号：1674-9146（2011）07－0041－04表1近几年薄膜电池全球产量200920102011201220137211224196027373136185.5341.5484627.5773110416052144264931512010.53170.545886013.5706054.9150.6246.7344.0544.639.2310.7710.5510.4310.9535.8638.6142.7245.5144.42年份碲化镉（CdTe ）/MW 铜铟镓硒（CIGS ）/MW 非晶硅薄膜/MW 全球产量/MW CdTe 市场份额/%CIGS 市场份额/%非晶硅薄膜市场份额/%表2市场份额及趋势预测2009201020112012201311531865270535553625464591.5721.58801070209026803119374641583707513765458181885356.3952.1847.6545.7946.9712.5211.5111.0210.7612.0931.163.3141.3343.4540.95年份碲化镉（CdTe ）/MW 铜铟镓硒（CIGS ）/MW 非晶硅薄膜/MW 全球产量/MW CdTe 市场份额/%CIGS 市场份额/%非晶硅薄膜市场份额/%在太阳能光伏应用中，超过90%的光伏市场由硅系列太阳能电池所占领，硅基太阳能电池的研究和开发应用得到了广泛重视。

而在硅基系列太阳能电池中，以晶硅太阳电池转换效能稳定，技术也最为成熟，在当前的光伏应用领域占主导地位。

但是晶硅太阳电池制备工艺复杂，制备过程中需要消耗大量的材料，晶硅材料价格也高，因而这种太阳电池的成本难以降低到火力发电价位。

为进一步降低硅基太阳电池的成本，人们努力发展硅基薄膜太阳电池，近几年硅基薄膜太阳电池技术进步很快。

该技术所用材料较晶硅太阳电池显著减少，而且薄膜太阳电池能够采用低成本的制备工艺在廉价衬底上实现大面积、集成化沉积。

到目前为止，硅基薄膜太阳电池主要有非晶硅（α-Si ）薄膜太阳电池、微晶硅（μc-Si ）薄膜太阳电池、纳米硅（nc-Si ）薄膜太阳电池,以及它们相互组合成的叠层电池，比如α-Si/α-Si ，α-Si/μc-S ，α-Si/nc-Si 这样的二叠层或者以此类推的三叠层薄膜太阳电池，以及将这种二叠层或者三叠层的薄膜电池集成起来构成集成薄膜太阳电池。

目前，单结微晶硅电池的效率已超过10%，非晶硅/微晶硅双结叠层电池的效率超过14%，三结叠层电池的效率超过15%，大面积组件效率约13%。

硅基薄膜太阳能电池结构硅基薄膜太阳能电池片结构可分为单结、双结、三结（见图1）。

制造技术硅基薄膜电池制造工艺流程为SnO 2导电玻璃→SnO 2膜切割→清洗→预热→a-Si 沉积（PIN ）→冷却→a-Si 切割→掩膜镀铝→测试1→老化→测试2→UV 保护层→封装→成品测试→分类包装。

内联式双结非晶硅电池内部结构示意图见图2。

对SnO 2透明导电玻璃要求，方块电阻为8～14Ω/□；透过率≥80％；外观质量为膜牢固、平整，棱角磨光。

非晶硅薄膜沉积是关键技术，制造方法分为3种类型，一是单室，多片玻璃衬底制造技术，该技术主要以美国Chronar ，APS ，EPV 公司为代表；二是多室，双片（或多片）玻璃衬底制造技术，该技术主要以日本KANEKA 公司为代表；三是卷绕衬底制造技术（衬底为不锈钢/聚酰亚胺)，该技术主要以美国Uni-Solar 公司为代表。

所谓“单室，多片玻璃衬底制造技术”就是指在一个真空室内，完成P ，I ，N 三层非晶硅的沉积方法。

作为工业生产的设备，重点考虑生产效率问题，因此，工业生产用的“单室，多片玻璃衬底制造技术”的非晶硅沉积，其配置可以由多个真空室组成，每个真空室可以放多个沉积夹具，例如，美国Chronar 公司内联式非晶硅太阳能电池生产线中非晶硅沉积用6个真空室，每个真空室装1个分立夹具，每1个分立夹具装4片基片，即生产线一批次沉积6×1×4＝24片基片，每片基片面积305mm ×915mm ；美国APS 公司生产线非晶硅沉积用1个真空室，该沉积室可装1个集成夹具，该集成夹具可装48片基片，即生产线一批次沉积1×48＝48片基片，每片基片面积760mm×1520mm；美国EPV技术生产线，非晶硅沉积也是1个真空室，真空室可装1个集成夹具，集成夹具可装48片基片，即生产线一批次沉积48片基片，每片基片面积635mm×1250mm。

国内有许多国产化设备的生产厂家，每条生产线非晶硅沉积有只用1个真空室，真空室可装2个或3个，4个沉积夹具；也有每条生产线非晶硅沉积有2个真空室或3个真空室，而每个真空室可装2个或3个沉积夹具。

总之，目前国内主要非晶硅电池生产线不论是进口设备还是国产设备均主要采用单室，多片玻璃衬底制造技术。

硅基薄膜电池其他光刻、镀铝、固化等制造工艺基本与半导体或LED类似,只是技术门槛要求低了。

金融危机后晶体硅市场似乎又迎来了一个高速扩张期，多晶硅产能释放、行业瓶颈突破、薄片化技术推动成本下降，转换效率稳步提升，晶硅电池强势保持着其主导地位，而之前上升的薄膜电池却受到晶硅电池的逼迫压力。

这样的变动，让一些光伏大企们纷纷调整其薄膜电池计划，如美国应用材料、尚德电力、日本三洋及Signet，Solyndra等企业。

美国应用材料。

美国应用材料日前宣布重整其能源与环境解决方案（EES）部门，并不再对客户销售SunFab薄膜太阳电池制造设备整合产品线，将重心放至晶体硅电池设备事业上，这将造成其全球400~500名员工的工作职责转移。

尚德电力。

2010年8月尚德电力对其在上海的生产基地进行彻底检修，使其专注于晶体硅太阳能电池的生产，尚德“千兆瓦太阳能产业基地”计划中也并未见薄膜电池的产能规划。

作为公司结构调整的一部分，非晶硅薄膜生产线被关停，给尚德当年第二季度带来数千万美元的非现金亏损。

日本三洋。

近日，松下宣布将全盘接手三洋电器，接着三洋宣布暂缓该公司生产薄膜太阳能电池的计划。

尽管薄膜行业的先驱们如应用材料Applied Materials，Signet开始叫停薄膜市场以退出他们认为目前相对不利的战场，还有一些行业大企如尚德、Solyndra也纷纷调整，推后其薄膜电池生产计划。

但薄膜电池市场依然有相当多的企业热情高涨、坚定扩张着，代表企业如瑞士欧瑞康、正泰太阳能、保定天威、日本夏普、意大利Enel、宏威、杜邦等。

欧瑞康。

与应用材料一样可以提供一揽子设备生产线及服务的瑞士欧瑞康，此次在对待薄膜电池的举措上就与应用材料不同，他们持乐观积极态度，不仅将持续朝Micromorph硅薄膜技术蓝图目标迈进，并期望于2010年底前达成硅薄膜制造成本达每瓦0.7美元，以确保具价格竞争力的硅薄膜太阳能市场占有率能持续扩大。

正泰太阳能。

2010年8月9日，浙江正泰与欧瑞康联合宣布了一项对欧瑞康太阳能薄膜生产设备的采购协议。

根据这项订单，正泰的产能将从目前的30MW提高到75MW，产能的扩增将包括使用新的组件材料和薄膜行业最新的工艺创新，这项采购是正泰在未来将薄膜太阳能组件产能提高400MW的关键一步。

作为中国第一家高效串联节非晶和微晶硅薄膜组件大规模生产商，正泰太阳能已向多个不同领域的应用客户提供产品。

日本夏普、意大利Enel、欧洲stmicroelectronics。

日前，日本太阳能巨头夏普（Sharp）、意大利最大能源公司意大利国家电力公司（enel）和欧洲领先的半导体供应商STMicroelectronics决定联合携手进入薄膜市场。

据了解，这三家公司共同组建了一家叫3Sun的合资企业，预计在2011年下半年开始生产。

这家薄膜太阳能电池制造商开始时产能将达到每年160MW，并计划扩大到每年480MW。

从以上的企业发展现状可以看出，薄膜市场目前走的是两极分化的发展路线。

分析目前薄膜电池引起波动和变化的原因，大体无外乎两个方面，除去政策，就是市场变化与技术更新。

有技术储备的企业准备大量发展，而没有找到技术发展方向企业的可能就比较矛盾，出现停产、整顿情况就在所难免。

首先，结合城市发展及未来建筑一体化的发展趋势来看薄膜市场，未来薄膜电池肯定将占据大片光伏市场，除了电站，BIPV是未来城市建筑的必然选择。

生态城市、绿色城市、低碳城市，无论哪个概念都离不开BIPV的大规模和高效率应用。

而且，在城市内太阳能发电是最靠近负荷中心的，BIPV无疑是最佳选择，可以延伸的还有电热一体化，这是北方城市选择的发展趋势。

其次，在政策上，城市建筑发电系统的应用还将有待新的能源政策出台，目前全球对光伏电站的鼓励政策正在用尽，下一轮不排除在BIPV的政策上做文章。

而BIPV的发电技术日趋成熟，靠近负荷中心的便利性大大提升了光伏发电的实际使用效率，加之建筑一体化的特性，实际投资费用大大低于在野外的光伏电站，在投资和能效比上具有巨大优势，是未来城市发展的必然选择，这方面薄膜电池显然更具有优势。

最后，在技术上，前两年半导体的不景气导致大量半导体和LED/TFT优秀人才流动到光伏行业，从事这些生产工艺的开发。

这两年无论是晶硅电池还是薄膜电池，在生产工艺技术上大量地采用半导体工艺，技术进度很快，使得薄膜电池的成本优势和可持续发展的优势更加显现，越来越多的企业看到了薄膜电池的潜在优势。