薄膜太阳能电池

薄膜太阳能电池一、本文概述本文聚焦于薄膜太阳能电池这一新能源技术的研究与发展现状，系统性地探讨了薄膜太阳能电池的基本原理、核心技术及其在能源转型中的重要作用。文章阐述了薄膜太阳能电池的构造原理，即利用特定材料制成的超薄吸收层捕获太阳光并转化为电能的过程，强调其在降低材料消耗、提升光电转换效率方面的技术优势。介绍了薄膜太阳能电池的主要分类，包括硅基薄膜、CdTe薄膜、CIGS薄膜、染料敏化薄膜电池等多种类型，对比分析各自的特点、制备工艺及实际应用中的优缺点。本文还探究了近年来薄膜太阳能电池技术的重要进展，如新型材料的研发、微纳结构设计优化以及规模化生产工艺的改进，旨在展现薄膜太阳能电池技术的广阔前景及其在应对全球能源需求增长与环境保护挑战中的战略地位。结合市场趋势和未来发展前景，对薄膜太阳能电池项目的经济性和环境效益进行了初步评估，并展望了薄膜电池技术在分布式发电、建筑一体化及移动能源解决方案等方面的应用潜力。通过全面剖析薄膜太阳能电池领域的关键问题和发展动态，本文旨在为读者勾勒出一幅薄膜太阳能电池科技革新的全景图。二、薄膜太阳能电池基础知识薄膜太阳能电池是一种利用太阳能进行光电转换的装置，其核心部分是由一层或多层薄膜材料构成的光吸收层。在“薄膜太阳能电池基础知识”这一段落中，我们将详细介绍薄膜太阳能电池的工作原理、主要类型以及它们的特点和应用。薄膜太阳能电池的工作原理基于光生伏打效应，即当光照射到半导体材料上时，会激发电子从价带跃迁到导带，产生自由电子和空穴，从而形成电流。薄膜太阳能电池通过在导电基底上沉积一层或多层半导体薄膜材料，形成PN结，当光照到这层薄膜上时，就会产生电流。薄膜太阳能电池根据所用材料的不同，可以分为几种主要类型，包括硅基薄膜太阳能电池、CIGS（铜铟镓硒）薄膜太阳能电池、CdTe（镉碲）薄膜太阳能电池和染料敏化太阳能电池等。硅基薄膜太阳能电池使用非晶硅、微晶硅或多晶硅作为光吸收层，具有较好的稳定性和成熟的制造工艺。CIGS和CdTe薄膜太阳能电池则属于多元化合物半导体材料，它们具有较高的光电转换效率和较低的材料成本，但稳定性相对较差。染料敏化太阳能电池则利用有机染料作为光敏化剂，具有制造成本低、工艺简单的特点，但其光电转换效率和稳定性还有待提高。薄膜太阳能电池的特点包括轻质、柔性和易于制造。它们可以被制成不同形状和大小，以适应各种应用场景。薄膜太阳能电池还可以与其他建筑材料结合，形成建筑一体化的光伏系统，这不仅可以提供能源，还可以作为建筑的一部分，具有装饰和保护作用。在应用方面，薄膜太阳能电池广泛应用于住宅、商业建筑、交通工具、便携式电子设备以及偏远地区和太空领域。随着技术的不断进步和成本的降低，薄膜太阳能电池在未来的可再生能源领域将发挥越来越重要的作用。三、薄膜太阳能电池技术优势与挑战薄膜太阳能电池作为一种重要的光伏技术，在能源转型和可持续发展方面展现出独特的技术优势和广阔的应用前景，同时也面临着一系列挑战。材料利用率与成本效益：薄膜太阳能电池相较于传统的晶体硅太阳能电池，所需原材料用量显著减少。其薄膜结构仅需几微米到几十微米厚即可实现光电转换，从而大大降低了对稀有材料的需求，提高了材料利用率。同时，由于简化了生产工艺流程和降低了原料成本，整体生产成本也有所下降，增强了市场竞争力。灵活性与集成性：薄膜太阳能电池具备优良的柔韧性和轻量化特性，可以制备成柔性的、可弯曲的产品，适用于各种曲面或不规则表面，比如建筑物一体化(BIPV)、汽车顶篷、帐篷以及便携式电子设备等领域，实现了与建筑设计的完美融合。弱光性能与温度稳定性：薄膜太阳能电池在低照度条件下依然保持较好的发电性能，尤其在早晚或阴雨天气时的表现优于部分晶体硅电池。其功率温度系数较小，意味着在较高工作温度下，电池效率下降的程度相对较低。多样化的材料体系：硅基、铜铟镓硒（CIGS）、碲化镉（CdTe）等多种薄膜电池技术路线并存，各自具有不同的光电性能和适用场景，为市场提供了多元化选择。转换效率瓶颈：尽管近年来薄膜太阳能电池的光电转换效率有了显著提升，但与高端晶体硅电池相比仍存在一定差距。突破转换效率上限，进一步提升能量产出，是薄膜电池技术面临的关键挑战。稳定性与寿命问题：薄膜电池在长期运行中的稳定性及耐久性有待改善。尤其是在环境应力作用下，包括光照、湿度、温度变化等可能导致薄膜电池的性能衰减加快，缩短使用寿命。环保与安全考量：某些薄膜电池材料可能存在一定的环保和安全性隐患，例如碲化镉材料虽有高效转换能力，但镉元素有毒性，处理不当可能带来环境污染风险。开发无害化或低毒性的新型材料替代方案是未来研究的重要方向。规模化生产与回收利用难题：薄膜电池的大规模生产技术仍有待完善，尤其是如何确保批量生产过程中产品的均匀性和一致性，以及建立有效的废旧电池回收机制，实现资源循环利用，都是薄膜太阳能电池行业持续健康发展必须解决的问题。四、薄膜太阳能电池关键技术研发进展薄膜太阳能电池作为新能源领域的重要研究分支，在提高光电转换效率、降低成本、增强稳定性和拓宽应用场景等方面不断取得突破性进展。近年来，各类型薄膜太阳能电池的关键技术研发亮点纷呈：硅基薄膜电池的研发重点在于减薄硅材料的使用量，并优化微晶硅沉积工艺，通过多结叠层结构设计提升效率。科研人员致力于改进氢化非晶硅(aSiH)及微晶硅(cSi)薄膜的质量，减少光致衰退效应，同时探索新型透明导电薄膜(TCO)材料替代传统的氧化铟锡(ITO)，以降低成本并提高透光率。CIGS薄膜太阳能电池：铜铟镓硒(CIGS)薄膜电池因其高转换效率潜力受到广泛关注。研究人员在CIGS薄膜的制备工艺上取得了显著进步，包括共蒸发法、溅射法、溶液法等多种沉积技术的改良，以及在元素掺杂、纳米结构调控和缓冲层优化等方面的深入研究，进一步提高了器件性能和稳定性。CdTe薄膜太阳能电池：碲化镉(CdTe)电池的关键技术集中在CdTe薄膜的晶体生长控制、界面钝化技术和环保友好替代方案。最新的研究致力于解决薄膜均匀性问题，减少缺陷密度，同时研发出无镉或低镉的替代材料体系，以符合可持续发展的要求。新型薄膜材料如硒化锑(Sb2Se3)等也展现了良好的光电性能，科研团队积极探索这类材料的合成方法和器件结构设计，以期实现高效且环境友好的薄膜太阳能电池。诸如有机无机杂化钙钛矿薄膜电池和二维材料等新型光伏体系的研发也在快速推进，它们在理论效率、低成本制造和柔性应用等方面展示出了巨大潜力。叠层结构设计被广泛应用于薄膜太阳能电池的研发中，旨在通过多个具有不同带隙的子电池层叠加，使得更宽范围的太阳光谱得以有效吸收和转换。目前，科研工作主要聚焦于开发高效稳定的顶层和底层电池材料，优化中间连接层性能，以及完善大面积、高精度的堆叠工艺。薄膜太阳能电池领域的关键技术正在以前所未有的速度创新与发展，全球科研机构与企业正携手合作，共同五、薄膜太阳能电池市场现状与发展趋势随着全球对可再生能源的需求不断增长，薄膜太阳能电池作为一种高效、经济的能源转换技术，正逐渐成为太阳能产业的重要组成部分。本节将分析薄膜太阳能电池的市场现状，并探讨其未来发展趋势。目前，薄膜太阳能电池市场正经历快速增长。这一增长主要受到以下几个因素的推动：（1）成本降低：随着生产技术的进步和规模化生产，薄膜太阳能电池的制造成本持续下降。这使得薄膜太阳能电池在价格上具有竞争力，尤其是在大型太阳能发电项目中。（2）应用领域拓展：薄膜太阳能电池因其轻薄、柔性的特点，在建筑一体化、便携式电子设备、汽车等领域具有广泛的应用潜力。（3）政策支持：许多国家政府为促进可再生能源的发展，实施了包括税收优惠、补贴等政策，这些政策有利于薄膜太阳能电池市场的扩张。（1）技术进步：随着新材料和技术的研发，薄膜太阳能电池的转换效率有望进一步提高。例如，钙钛矿型薄膜太阳能电池在实验室中已实现高效率，未来有望实现商业化。（2）市场多元化：薄膜太阳能电池的应用领域将继续扩大，不仅在传统的太阳能发电领域，还可能在智能家居、物联网等新兴领域得到应用。（3）国际合作与竞争：随着全球能源结构的转型，薄膜太阳能电池市场将吸引更多的国际参与者。这既带来了合作机会，也加剧了市场竞争。（4）环境可持续性：随着环境保护意识的提高，薄膜太阳能电池的环境友好性将越来越受到重视。这将推动相关企业加大研发投入，开发更加环保的生产工艺和材料。薄膜太阳能电池市场正迎来快速发展的黄金时期。通过技术创新、市场拓展和政策支持，薄膜太阳能电池有望在全球能源转型中发挥更加重要的作用。这一市场也面临着技术、市场和环境的挑战，需要各方共同努力，以实现可持续发展。六、结论本研究对薄膜太阳能电池的最新进展进行了全面探讨，揭示了其在能源转换效率提升、材料创新、制造工艺优化以及环境友好性等方面的显著优势。薄膜太阳能电池由于其轻薄、柔韧及成本效益高等特点，在光伏产业中展示出巨大的发展潜力与应用价值。相比于传统的晶体硅太阳能电池，薄膜技术通过诸如CIGS、CdTe、有机及钙钛矿等多元化的材料体系实现了更低的成本和更广泛的适应性。实验证据表明，尽管薄膜太阳能电池在光电转换效率方面仍有追赶空间，但近年来一系列技术创新已使得某些类型的薄膜电池效率接近甚至达到市场领先水平。我们注意到，随着可持续发展和环保理念的深入人心，无毒化与资源循环利用在薄膜电池研发中的地位愈发重要。总结起来，薄膜太阳能电池不仅作为解决全球能源问题的一种有竞争力的可再生能源解决方案，而且在未来能源结构转型过程中扮演着不可或缺的角色。要实现大规模商业化应用并进一步提高其市场份额，尚需科研人员在提高效率稳定性、延长器件寿命、降低成本等方面持续攻关。展望未来，薄膜太阳能电池领域的突破性研究和技术整合有望引领新一轮的绿色能源革命，促进清洁能源在全球范围内的普及和利用。参考资料：太阳能电池以薄膜太阳能电池为主，当太阳能照到半导体的PN结上，形成电子空穴对，在PN结电场作用下，电子有P区流向N区域，空穴从N极流向P区域，分别形成在N区过剩的电子和P区过剩的空穴的积累，建立一P区为正N区为负的光生电动势（光生电压），接入负载后形成光生电流，这就是太阳能电池的工作原理。CIGS组成可表示成Cu(In（1－x）,Ga（x）)Se2的形式，具有黄铜矿结构，是CulnSer和CuGaSer的混晶半导体。CIGS是由IV族化合物衍生而来，其中I族化合物由I族(Cu)与m族(In)取代而形成三元化合物,Cu、In原子规则地填人原来卫族原子位置。这种电池的优势体现在以下几个方面。(1)CIS是一种直接带隙的半导体材料,其能隙为04eV(77K),对温度的变化不敏感。光吸收系数高达105cm-1,是已知的半导体材料中光吸收系数最高的,对于太阳能电池基区光子的吸收、少数载流子的收集(即对光电流的收集)是非常有利的条件。这就是CdS/CuInSez太阳能电池(39mA/cm2)具有这样高的短路电流密度的原因。电池吸收层的厚度可以降低到2~3μm,这样可以大大降低原材料的消耗。(2)掺人适量Ga取代In制成CIGS四元固溶半导体,可以通过调整Ga的含量使半导体的禁带宽度在04~70eV变化,非常适合于调整和优化禁带宽度。如在膜厚方面调整Ga的含量,形成梯度带隙半导体,会产生背表面场效应，可获得更多的电流输出。据日本科学家小长井诚的预测,这种电池的光电转换效率将超过50%。能进行这种带隙裁剪是CIGS系电池相对于Si系和CdTe系电池的最大的优势。(3)转换效率高。1996年，美国NERL制出了转换效率达7%的光电转化效率达到了国可再生能源实验室,用三步共蒸法制备的CIGS薄膜太阳能电池，18%的CIGS电池。德国在9%。日本的青山学院大学、松下电器也制成了转换效率超过18%CIGS电池。德国在CIGS的研究方面也几乎处于同一水平。而且在德国和日本已经进行了一定规模的民用的产业化生产。电池模块的转换效率达13%~14%。这比除了单晶硅以外的其他太阳能电池模块的转换效率都高(4)CIGS的Na效应。对于Si系半导体,Na等碱金属元素是避之唯恐不及的半导体杀手，而在CIGS系中，微量的Na掺杂可以优化CIGS电池的电学性能,尤其能提高P型CIGS的传导率,也会提高转换效率和成品率,因此使用钠钙玻璃作为CIGS的基板,除了成本低、膨胀系数相近以外,还有Na掺杂的考虑。(5)CIGS可以在玻璃基板上形成缺陷很少的、晶粒巨大的高品质结晶。而这种晶粒尺寸是其他的多晶薄膜无法达到的。(6)电池的稳定性好。CIS具有非常优良的抗干扰、抗辐射能力，没有光致衰退效应(SWE),该类太阳能电池的工作寿命长。有实验结果说明比寿命长的单晶硅电池的寿命(一般为40年)还长。(7)制造成本较低。价格低廉，电池制造成本和能量偿还时间(电池发电量等于制造该电池的能耗所需时间)均低于晶体硅太阳能电池。材料的电化学性质（电阻率、导电类型、载流子浓度、迁移率）主要取决于材料的元素组分比，以及偏离化学计量比而引起的固有缺陷（如空位、填陷原子、替位原子），此外还和非本征掺杂和晶界有关。CIGS薄膜的禁带宽度为04ev，当掺入适当的Ga以替代部分In成为CuInSe2和CuGaSe2的固溶晶体简称CIGS，薄膜的禁带宽度可在04-7范围内调整。而理想多晶体薄膜太阳能的吸收层理想的禁带宽度为5，可见调整Ga和In的比例，我们可以获得理想禁带宽的吸收层。CIGS薄膜太阳能电池的底电极Mo和上电极n-ZnO--般采用磁控溅射的方法，工艺路线比较成熟。最关键的吸收层的制备有许多不同的方法，包括:蒸发法、溅射后硒化法、电化学沉积法、喷涂热解法和丝网印刷法等。研究最广泛、制备出电池效率比较高的是共蒸发和溅射后硒化法,被产业界广泛采用。后几种属于非真空方法，实际利用还有很多技术问题要克服。CIGS薄膜太阳能电池的主要制作工艺有：反应溅射、混和溅射、共蒸发、溅射硒化、全溅射、电沉积、丝网印刷等。随着全球对可再生能源需求的日益增长，薄膜太阳能电池已成为绿色能源领域中的一颗新星。薄膜太阳能电池以其高效、灵活和可持续的特性，正逐渐改变我们看待和使用能源的方式。薄膜太阳能电池，如其名，是一种将阳光转化为电能的薄层太阳能电池。其工作原理主要依赖于光生伏特效应，即当阳光照射在半导体材料上时，光能将激发电子从价带跃迁到导带，从而产生电流。薄膜太阳能电池通常由薄层的光电材料构成，如硅、铜和铟等，这些材料在阳光照射下能产生电流。成本低：相对于传统的晶体硅太阳能电池，薄膜太阳能电池的生产成本更低，因为其制造过程中使用的材料较少，工艺也更为简单。灵活性：薄膜太阳能电池可以制成任意形状和大小，这使得其在不同领域的应用更为广泛，例如在建筑、汽车和航空航天等领域。高效性：最新的薄膜太阳能电池已经达到了22%的光电转换效率，这使得它们在可再生能源领域具有很高的竞争力。长寿命：高质量的薄膜太阳能电池具有很长的使用寿命，这使得它们的投资回报率非常高。建筑领域：薄膜太阳能电池可以集成到建筑物的外墙或屋顶中，为建筑物提供部分电力。这种“光伏建筑一体化”的方式已经成为当前建筑行业的一个趋势。移动能源：汽车、飞机等移动设备也可以使用薄膜太阳能电池作为能源来源。例如，一些现代汽车已经装备了薄膜太阳能电池板，这些电池板可以吸收阳光并将其转化为电能，为车辆的电器系统供电。农业领域：在农业领域，薄膜太阳能电池可以为农田的灌溉系统提供电力，实现节水灌溉。还可以为农业设施如温室、大棚等提供电力，提高农业生产效率。边远地区供电：在电力基础设施不完善的边远地区，薄膜太阳能电池可以作为一种可靠的电力来源，为居民、学校和医疗机构等提供电力。环保领域：薄膜太阳能电池的使用有助于减少碳排放和空气污染，对环保领域有着积极的影响。它还可以用于水电站的水力发电系统中，以实现水力发电的清洁化。太空探索：在太空探索中，由于缺乏稳定的能源来源，薄膜太阳能电池成为了一种理想的选择。例如，在火星等行星表面工作的探测器就需要使用薄膜太阳能电池来提供电力。随着科技的进步和环保意识的增强，薄膜太阳能电池在全球范围内的应用前景十分广阔。要实现这一目标，我们需要克服一些技术难题，如提高光电转换效率、降低成本、优化设计和制造工艺等。政府和企业也需要制定更多的政策和计划来鼓励和支持薄膜太阳能电池的发展和应用。薄膜太阳能电池是一种极具潜力的可再生能源技术。在全球范围内推广和应用这种绿色能源技术将有助于推动可持续发展和保护环境。让我们共同期待这个领域未来的更多创新和突破！碲化镉薄膜太阳能电池简称CdTe电池，它是一种以p型CdTe和n型CdS的异质结为基础的薄膜太阳能电池。第一个碲化镉薄膜太阳能电池是由RCA实验室在CdTe单晶上镀上In的合金制得的，其光电转换效率为1%。1982年，Kodak实验室用化学沉积法在P型的CdTe上制备一层超薄的CdS，制备了效率超过10%的异质结p-CdTe/n-CdS薄膜太阳能电池。这是现阶段碲化镉薄膜太阳能电池的原型。20世纪90年代初，碲化镉薄膜太阳能电池已实现了规模化生产，但市场发展缓慢，市场份额一直徘徊在1%左右。目前碲化镉薄膜太阳能电池在实验室中获得的最高光电转换效率已达到3%。其商用模块的转换效率也达到了10%左右。我国CdTe薄膜电池的研究工作开始于上世纪80年代初。内蒙古大学采用蒸发技术、北京太阳能研究所采用电沉积技术（ED）研究和制备碲化镉薄膜太阳能电池，后者研制的电池转换效率达到了8%。80年代中期至90年代中期，研究工作处于停顿状态。90年代后期，四川大学太阳能材料与器件研究所，在冯良桓教授的带领下在我国开展了碲化镉薄膜太阳能电池的研究，在“九五”期间，承担了科技部资助的科技攻关计划课题：“Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体多晶薄膜太阳电池的研制”，教授采用近空间升华技术研究碲化镉薄膜太阳能电池，并取得很好的成绩。最近电池转换效率已经突破38%，进入了世界先进行列。“十五”期间，CdTe电池研究被列入国家高技术研究发展计划“863”重点项目。经过多年几代科学工作者的不懈努力，我国正处于实验室基础研究到应用产业化的快速发展阶段，CdTe电池的研究，从原来的只有内蒙古大学、四川大学、新疆大学等几家科研院所进行，到今年的四川阿波罗太阳能科技开发股份有限公司新型薄膜CdTe/CdS太阳能电池核心材料产业化（为期两年，将建设拥有年产碲化镉50吨的生产线、硫化镉10吨生产线），使我国在CdTe电池产业化将得到长足发展，从而使我国碲化镉薄膜太阳能电池产业快速步入世界先进行列。CdTe的禁带宽度一般为47eV，CdTe的光谱响应和太阳光谱非常匹配。CdTe的吸收系数在可见光范围高达104cm-1以上，95%的光子可在1μm厚的吸收层内被吸收。碲化镉薄膜太阳能电池是在玻璃或是其它柔性衬底上依次沉积多层薄膜而构成的光伏器件。一般标准的碲化镉薄膜太阳能电池由五层结构组成:它是电池的主体吸光层，与n型的CdS窗口层形成的p-n结是整个电池最核心的部分。为了降低CdTe和金属电极的接触势垒，引出电流，使金属电极与CdTe形成欧姆接触。可以由多种方法制备，如化学水浴沉积(CBD)、近空间升华法、丝网印刷、溅射、蒸发等。一般的工业化和实验室都采用CBD的方法，这是因为CBD法的成本低和生成的CdS能够与TCO形成良好的致密接触。碲化镉薄膜太阳能电池是薄膜太阳电池中发展较快的一种光伏器件。美国南佛罗里达大学于1993年用升华法在1cm2面积上做出转换效率为8%的太阳电池；随后，日本MatsushitaBattery研究的CdTe小面积电池在实验室里的最高转换效率为16%，成为当时碲化镉薄膜太阳能电池的最高纪录。近年来,太阳电池的研究方向是高转换效率、低成本和高稳定性。因此,以碲化镉薄膜太阳能电池为代表的薄膜太阳电池倍受关注，许多组织和公司都开始了研究和测试。西门子开发的面积为3600cm2的碲化镉薄膜太阳能电池转换效率达到1%的水平；美国国家可再生能源实验室公布了SolarCells公司的面积为6879cm2的碲化镉薄膜太阳能电池的测试结果，其转换效率达到7%；BpSolar的碲化镉薄膜太阳能电池面积为4540cm2，转换效率为4%，面积为706cm2，转换效率达到1%；GoldanPhoton的碲化镉薄膜太阳能电池，面积为3528cm2，转换效率为7%。详细情况见下表:人们认为，碲化镉薄膜太阳能电池是太阳能电池中最容易制造的,因而它向商品化进展最快。提高效率就是要对电池结构及各层材料工艺进行优化，适当减薄窗口层CdS的厚度，可减少入射光的损失，从而增加电池短波响应以提高短路电流密度，较高转换效率的碲化镉薄膜太阳能电池就采用了较薄的CdS窗口层。要降低成本，就必须将CdTe的沉积温度降到550℃以下，以适于使用廉价的玻璃作衬底；实验室成果想要走向产业，必须经过组件以及生产模式的设计、研究和优化过程。近年来，已经有许多国家的研究小组已经能够制造出转换效率12%以上的碲化镉薄膜太阳能电池。在广泛深入的应用研究基础上，国际上许多国家的CdTe电池已由实验室研究阶段开始走向规模工业化生产。1998年美国的碲化镉薄膜太阳能电池产量只有2MW，而在2010年，美国第一光伏的年CoTe生产量达到了2GW，商业模块平均效率为7%，而生产成本却低至75美元/瓦，并且宣布在今后的几年内会更低。我国CdTe薄膜电池的研究工作开始于上世纪80年代初。内蒙古大学采用蒸发技术、北京太阳能研究所采用电沉积技术（ED）研究和制备碲化镉薄膜太阳能电池，后者研制的电池转换效率达到了8%。90年代后期，四川大学太阳能材料与器件研究所，在冯良桓教授的带领下在我国开展了碲化镉薄膜太阳能电池的研究，在“九五”期间，承担了科技部资助的科技攻关计划课题：“Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体多晶薄膜太阳电池的研制”，教授采用近空间升华技术研究碲化镉薄膜太阳能电池，并取得很好的成绩。最近电池转换效率已经突破38%，进入了世界先进行列。“十五”期间，CdTe电池研究被列入国家高技术研究发展计划“863”重点项目。经过多年几代科学工作者的不懈努力，我国正处于实验室基础研究到应用产业化的快速发展阶段，CdTe电池的研究，从原来的只有内蒙古大学、四川大学、新疆大学等几家科研院所进行，到今年的四川阿波罗太阳能科技开发股份有限公司新型薄膜CdTe/CdS太阳能电池核心材料产业化（为期两年，将建设拥有年产碲化镉50吨的生产线、硫化镉10吨生产线），使我国在CdTe电池产业化将得到长足发展，从而使我国碲化镉薄膜太阳能电池产业快速步入世界先进行列。碲化镉薄膜太阳能电池在生产成本大大低于晶体硅和其他材料的太阳能电池技术，其次它和太阳的光谱最一致，可吸收95%以上的阳光。标准工艺，低能耗，生命周期结束后，可回收，强弱光均可发电，温度越高表现越好。拥有这么多优势的碲化镉薄膜太阳能电池在全球市场占有率上已经开始向传统晶体硅太阳能电池发起了挑战，碲化镉薄膜太阳能电池的企业美国FirstSolar公司一度成为全球市值最高的太阳能电池企业。碲化镉太阳能电池自身也仍是有一些缺点。碲是地球上的稀有元素，发展碲化镉薄膜太阳能电池面临的首要问题就是地球上碲的储藏量是否能满足碲化镉太阳能电池组件的工业化规模生产及应用。过去碲是以铜，铅，锌等矿山的伴生矿副产品形式，也就是矿渣，以及冶炼厂的阳极泥等废料的形式存在。虽然据相关报道，地球上已知有碲十数万吨，且130~140公斤碲即可以满足1MW碲化镉薄膜太阳能电池的生产需要，但是跟硅的储量根本无法相提并论。由于碲化镉薄膜太阳能电池含有重金属元素镉，使很多人担心碲化镉太阳能电池的生产和使用对环境的影响。多年来，一些公司和专家不愿步入碲化镉太阳能电池的开发和生产就是因为这个原因。为此，美国布鲁克文国家实验室的科学家们专门研究了这个问题。他们系统研究了晶体硅太阳能电池、碲化镉太阳能电池与煤、石油、天然气等常规能源和核能的单位发电量的重金属排放量。在太阳能电池的分析中，考虑了将原始矿石加工得到制备太阳能电池所需材料、太阳能电池制备、太阳能电池的使用等全寿命周期过程。研究结果表明，石油的镉排放量是最高的，达到3g/GWh，煤炭次之，为7g/GWh。而太阳能电池的排放量均小于1g/GWh，其中又以碲化镉的镉排放量最低，为3g/GWh。与天然气相同，硅太阳能电池的镉排放量大约是碲化镉太阳能电池的两倍。他们还研究了硅太阳能电池和碲化镉太阳能电池的生产与使用中其他重金属的排放。研究结果表明，碲化镉太阳能电池的砷、铬、铅、汞、镍等其他重金属的排放量也比硅太阳能电池的低。该研究报告结论基于对美国FirstSolar公司碲化镉薄膜太阳能电池生产线、碲化镉太阳能电池组件使用现场的系统考察，和对其他太阳能电池、能源的实际生产企业的工艺、相关产品的使用环境研究分析得出。研究结果的科学性、公正性得到国内外的认可。研究者在2006年欧洲材料年会硫系半导体光伏材料分会作的报告引起了与会人员的强烈关注。美国的研究人员还针对碲化镉薄膜太阳能电池组件使用过程中，遇到火灾等意外事故造成组件损毁时镉的污染进行了研究。他们将双玻璃封装的碲化镉薄膜太阳能电池组件在模拟建筑物发生火灾的情况下进行试验，实验温度高达1100℃。结果表明，高温下玻璃变软以至于熔化，化合物半导体薄膜被包封在软化了的玻璃中，镉流失量不到电池所含镉总量的04%。考虑到发生火灾的几率，得出使用过程中，镉的排放量不到06mg/GWh。虽然实验表明碲化镉薄膜太阳能电池组件的使用是安全的，但是建立寿命末期电池组件和损毁组件的回收机制可以增强公众的信心。分离出的Cd、Te及其他有用材料，还可用于制造生产太阳能电池组件所需的相关材料，进行循环生产。美国、欧洲的研究表明，技术上是可行的，回收材料的效益高于回收成本。事实上，美国FirstSolar公司的碲化镉太阳能电池组件在销售时就与用户签订了由工厂支付回收费用的回收合同。目前，碲化镉薄膜太阳能电池的生产成本正在逐步接近、甚至低于传统发电系统的，这种廉价的清洁能源在全世界范围内引起了关注，各国均在大力研究解决制约碲化镉薄膜太阳能电池发展的因素，相信上述问题不久将会逐个解决，从而使碲化镉薄膜电池成为未来社会的主导新能源之一。太阳薄膜电池有质量小、厚度极薄、可弯曲等优点。当前工业化制作太阳能薄膜电池的材料主要有：碲化镉、铜铟镓硒、非晶体硅、砷化镓等。薄膜太阳电池的主要优点有：质量小、厚度极薄（几个微米）、可弯曲、制造工艺简单等。传统晶体硅太阳电池由于由硅组成,电池主要部分易碎,易产生隐形裂纹,大多有一层钢化玻璃作为防护,造成重量大,携带不便,抗震能力差,造价高,效率或多或少降低。薄膜太阳电池克服了上述缺点,前些年由于技术落后，薄膜太阳电池的光电转化效率并没有传统晶体硅电池转化效率高。薄膜太阳电池的转化效率之提升是太阳能科技界正在不断研究的主方向。截止2015年年中，实验室中碲化镉薄膜太阳电池的光电转化效率已达5%。FirstSolar公司是全球最大的碲化镉太阳能电池组件生厂商，其计划在2015年内实现相关组件的效率达到16%。目前，铜铟镓硒薄膜太阳电池的效率也超过21%，相关组件的效率也将达到15%。当前已经实现商业化的薄膜太阳电池主要有:碲化镉薄膜太阳电池、铜铟镓硒薄膜太阳电池、非晶体硅薄膜太阳电池。易潮解：薄膜材料的生长机制决定薄膜太阳电池易潮解，故封装时要求封装薄膜太阳电池的含氟材料阻水性需比晶体硅电池的材料强9倍左右。非晶硅(a-Si)太阳电池是在玻璃(glass)衬底上沉积透明导电膜(TCO)，然后依次用等离子体反应沉积p型、i型、n型三层a-Si，接着再蒸镀金