全新黑科技：薄膜光伏進入生活應用場景

薄膜光伏顧名思義就是將一層薄膜製備成太陽能電池，其用矽量極少，更容易降低成本，同時它既是一種高效能源產品，又是一種新型建築材料，更容易與建築完美結合。

薄膜光伏是一項採用薄層材料，運用電子半導體和光學原理的技術。考慮成本效益，薄膜光伏電池被採納且運用於第二代和第三代太陽能光伏發電技術之中。同時，它也被視為一種有效的可用於樓房綜合應用的產品。

在國際市場矽原材料持續緊張的背景下，薄膜太陽電池已成為國際光伏市場發展的新趨勢和新熱點。 已經能進行產業化大規模生產的薄膜電池主要有3種：矽基薄膜太陽能電池、銅銦鎵硒薄膜太陽能電池（CIGS）、碲化鎘薄膜太陽能電池（CdTe）。

新興的光伏應用，例如室內

能量收集

和建築整合光伏，有特定的要求，可以使“薄膜”替代品蓬勃發展。薄膜光伏可以提供幾個獨特的優勢，例如重量更輕、室內光轉換效率更高、製造更簡單，以及可能比傳統矽光伏更低的成本。

光伏多元化進入新興市場

薄膜光伏預計將在未來幾年獲得巨大的推動，薄膜領域取得了長足的進步，效率提高，製造工藝變得更便宜和更精簡。由於其剛性、體積和重量，傳統矽 PV 不適合的新應用正在開發中。這些應用包括建造整合光伏，其中面板連線到建築物的側面。某些型別的薄膜 PV 可以製成半透明且非常輕巧，這使得它們在美學上不那麼突兀，並且非常適合部署在窗戶上。

其他新興應用屬於小型自供電電子產品和

物聯網

（IoT） 領域，隨著“智慧”電子產品在日常生活中變得越來越普遍，預計未來幾年該領域將大幅增長。輕質薄膜微型模組可用於為此類裝置供電，並可作為

電池

或大量佈線的更便宜、更持久的替代品。許多家用和零售裝置，如溫度、溼度、運動和安全感測器，在未來十年可能會變得越來越“智慧”，並且能夠將資料傳輸到雲以實現更強大的功能。這通常被稱為物聯網 （IoT），代表了薄膜光伏的巨大機遇。

什麼將主導薄膜市場？

目前，薄膜市場以碲化鎘（CdTe）為主，其次是銅銦鎵硒（CIGS）。CdTe 在美國用於 40% 的公用事業規模光伏發電。儘管對稀有元素碲的使用存在擔憂，但預計 CdTe 市場將在強勁的投資和目前已經開始實施的回收計劃的建立之後保持其地位。

另一方面，CIGS 技術一直受到商業失敗的困擾，最大的製造商已於 2022 年 6 月退出市場。預計未來幾年 CIGS 將被鈣鈦礦光伏技術超越，這是一項非常年輕且令人興奮的技術，在短短几年內就顯示出顯著的效率提升，其創紀錄的效率已經與矽光伏相提並論，這是一項經過數十年研究的技術。鈣鈦礦光伏非常適合戶外高

功率密度

應用以及室內

能量收集

和為小型電子裝置供電。

無處不在的薄膜光伏太陽能技術

有機

光伏和染料敏化太陽能電池是已經在室外和室內應用中小規模商業化的競爭者。由於有機和染料敏化太陽能電池的壽命通常為 5 年，因此它們更適合為短期使用的電子裝置供電，而不是為預計可持續超過 15 年的大面積戶外能量收集單元供電。因此，應用範圍受到限制。

隨著國家和行業競相實現淨零排放，全球能源的脫碳正在向前推進。雖然矽光伏對消費者來說是負擔得起的並且效率很高，但其應用範圍受到其重量、尺寸和剛度以及複雜的製造工藝的限制。薄膜替代品具有許多優勢，可以克服這些限制並迎合新興應用，例如建築整合光伏和室內

能量收集

。

突破能效與穩定性挑戰

不穩定性對模組的電子和光學特性具有嚴重的破壞性影響。存在幾種影響鈣鈦礦模組穩定性和壽命的退化源。這些可以分為兩類——內在的和外在的。內在不穩定性是由缺陷和離子透過細胞層的遷移引起的。外部不穩定性是大氣汙染的結果，例如熱、溼氣、氧氣和紫外線輻射。

如何解決穩定性挑戰？有兩種方法。首先是封裝電池以防止環境元素的進入。氧氣和水的透過率必須極低，並且封裝材料必須對可見光光學透明，理想情況下對紫外光不透明。在IDTechEx報告，“鈣鈦礦光伏 2023-2033”，不同的傳統和新興封裝方法透過其適用性進行識別和基準測試。第二種方法涉及調整鈣鈦礦的化學成分以提高材料的電阻。俗話說，沒有好東西是免費的。改變化學成分可以提高太陽能電池的穩定性，但可能會影響其他效能，例如效率和吸收光譜。封裝技術和材料工程對於防止鈣鈦礦薄膜的降解至關重要。解決這些高價值問題是一個引人注目的商業機會。