什么是薄膜太阳能电池板
1. 什么是薄膜太阳能电池板？
与由单晶硅或多晶硅制成的第一代太阳能电池不同，薄膜太阳能电池板是在由各种玻璃、塑料或金属组成的表面上使用单层或多层光伏元件来制造的，以转换阳光转化为电能。 薄膜太阳能技术最常用的是碲化镉（CdTe）、铜铟镓硒（CIGS）、非晶硅（a-Si）和砷化镓（GaAs）。
2 薄膜太阳能电池板的结构
薄膜太阳能电池板由大量薄膜太阳能电池组成，利用太阳光能（光子）通过光伏效应发电 它还包括各层、背板和接线盒，它们共同作用以确保太阳能电池板的正常运行。
什么是薄膜太阳能电池？
薄膜太阳能电池是通过光伏效应将太阳光转化为电能的电子设备。薄膜电池的材料用量趋于减少——电池的活性区域通常只有 1 至 10 微米厚。 此外，薄膜电池通常可以在大面积工艺中制造，这可以是自动化、连续的生产工艺。
此外，薄膜太阳能电池板使用一层薄薄的透明导电氧化物（例如氧化锡）来工作。 薄膜电池由许多微小的半导体材料晶粒制成，以更好地与称为异质结的界面产生电场。 一般来说，这种薄膜器件可以制成单个单元，即单片，在某些基底上依次沉积一层又一层，包括沉积抗反射涂层和透明导电氧化物。
什么是图层？
通常，薄膜太阳能电池板的顶部有一个非常薄（小于 0.1 微米）的层，称为“窗口”层，仅吸收光谱高能端的光能。 它必须足够薄并具有足够宽的带隙（2.8 eV 或更大），以便让所有可用的光通过界面（异质结）到达吸收层。 窗口下方的吸收层，通常是掺杂的p型，具有高电流吸收率（吸收光子的能力）和合适的带隙以提供良好的电压。
什么是背板？
作为聚合物或聚合物与各种添加剂的组合，背板旨在在太阳能电池和外部环境之间提供屏障。 由此我们可以看出，背板是太阳能电池板耐用性、效率和寿命的关键组成部分。
什么是接线盒？
接线盒作为用于容纳和保护电气连接的电气外壳，专门设计用于为电气连接提供安全可靠的环境，以防止意外接触带电电线并简化未来的维护或维修。 通常光伏接线盒安装在太阳能电池板的背面，作为其输出接口。 大多数光伏模块的外部连接都使用 MC4 连接器，以方便与系统其余部分的防风雨连接。 也可以使用USB电源接口。
3 薄膜太阳能电池板的发展历史
薄膜太阳能电池板的历史可以追溯到20世纪70年代，当时研究人员开始首次探索利用半导体薄膜（a-Si）来利用太阳能，当时人们对薄膜技术的商业用途产生了兴趣航空航天应用促进了非晶硅薄膜太阳能器件的发展。
20世纪80年代，技术的进步促进了现有薄膜材料扩展到新材料，例如碲化镉（CdTe）和铜铟镓硒（CIGS），它们具有更高的转换效率和更低的生产成本。
20 世纪 90 年代和 2000 年代是新型第三代太阳能材料探索取得重大进展的时期，这些材料有可能克服传统固态材料的理论效率限制。 开发出染料敏化太阳能电池、量子点太阳能电池等众多新产品。
在 2010 年代和 2020 年代初，薄膜太阳能技术的创新包括努力将第三代太阳能技术扩展到新应用并降低生产成本。 2004年，国家可再生能源实验室（NREL）的CIGS薄膜组件实现了19.9%的世界纪录效率。2022年，柔性有机薄膜太阳能电池被集成到织物中。
如今，柔性有机薄膜太阳能电池集成到制造中，使其成为比传统硅面板更好的选择。薄膜技术约占美国总量的 19%。 同年的市场份额，其中包括公用事业规模生产的 30%。
4.太阳能电池板的类型
用于制造薄膜太阳能电池的材料有多种，根据其原材料可分为四种
l 碲化镉 (CdTe) 薄膜电池板是一种太阳能电池板，它使用沉积在玻璃或不锈钢等基板材料上的薄层碲化镉作为半导体材料。 它们不仅重量轻、易于安装，而且在弱光条件下也能产生高能量，这意味着它们即使在阴天或阴天也能发电。 据估计，在标准测试条件（STC）下，CdTe薄膜太阳能电池板的效率达到19%，但单个太阳能电池的效率达到22.1%。 然而，人们对镉的毒性存在一些担忧，因为它是一种重金属，如果处理不当，可能会造成环境破坏。
l 铜铟镓硒（CIGS）薄膜面板是通过溅射工艺在基板上放置钼（Mo）电极层而制成的 与其他光伏技术相比，它们具有较高的效率，未来可实现33%的理论效率。 此外，它们不易破裂或断裂且易于操作。 然而，尽管有这些优点，但成本比其他技术相对昂贵，这可能会阻碍其进一步发展。
l 非晶硅 (a-Si) 薄膜面板通过加工玻璃板或柔性基板以及 p-i-n 或 n-i-p 配置来制造。 非晶硅薄膜面板的优点包括其灵活性和轻质结构，这使得它们非常适合便携式应用，例如露营或为远程传感器供电。 然而，由于这些面板的导电玻璃价格昂贵且工艺缓慢，其价格相对昂贵，接近0.69美元/W。
l 砷化镓（GaAs）薄膜电池板的制造工艺比普通薄膜太阳能电池更为复杂。 值得一提的是，它们的效率高达 39.2%，并且更耐热、更耐湿。 然而，制造时间、材料成本和高生长材料使其成为不太可行的选择。
5.薄膜太阳能电池板的应用
作为硅光伏的新兴替代品，薄膜太阳能电池板主要应用于以下领域。
l 光伏建筑一体化（BIPV）
由于薄膜光伏板比硅板轻 90%，因此 BIPV 是一种开始在全球范围内广泛流行的应用，其中太阳能电池板安装在屋顶瓦片、窗户、弱结构等上。 此外， 某些类型的薄膜光伏可以制成半透明，这有助于保持家庭和建筑物的美观，同时允许太阳能发电。
l 空间应用
薄膜太阳能电池板，特别是CIGS和GaAs太阳能电池板，由于具有轻质、高效、工作温度范围宽、甚至抗辐射损伤等优点，成为太空应用的理想选择。
l 车辆及船舶应用
薄膜太阳能电池板的一种常见应用是在车辆车顶（特别是房车或公共汽车）以及船只和其他船只的甲板上安装柔性光伏组件，这些组件可以用于供电，同时保持美观。
l 便携式应用程序
它的便携性和尺寸为其在小型自供电电子和物联网（IoT）领域提供了可持续发展，预计在未来几年将大幅增长。 随着其进步，它可能会进一步应用于偏远地区，包括可折叠太阳能电池板、太阳能充电宝、太阳能笔记本电脑等。
6.薄膜太阳能电池板的发展趋势
随着全球对太阳能的接受度不断提高、严格的能源限制的实施以及政府加大绿色能源并网力度，预计到2030年薄膜太阳能电池板的市场规模将达到271.1亿美元左右，复合年增长率高达8.29% 2022年至 2030 这一增长是由其优势和 R 推动的&D，由于它们非常经济且易于制造，因此使用较少的材料并产生较少的废物。 还有R&D 增强太阳能电池的耐用性和性能也将为市场增长创造新的机会。
然而，机遇与挑战并存。 激烈的竞争、不断变化的监管环境以及稀缺的资金和资源意味着它们目前可能无法占据相当大的全球市场份额。
7 薄膜太阳能电池板投资分析
近年来，薄膜太阳能电池市场似乎在发展，这是由多种因素推动的。
l 产品类型分析
2018年，CdTe发电的价格明显低于或与传统化石燃料能源持平。 由于其无毒、廉价的运营和生产成本，目前碲化镉类别在全球薄膜太阳能电池市场中占据主导地位，预计在整个预测期内它将继续以最快的速度增长。
l 最终用户分析
为降低安装和维护成本而不断进行的开发和研究可能会刺激消费者需求。2022年，公用事业市场在全球薄膜太阳能电池市场中占据主导地位，预计在整个预测期内它将继续以最快的速度发展。 由于薄膜太阳能电池板的降解速度要慢得多，因此它们提供了传统晶硅太阳能电池板的潜在替代品。
l 区域分析
2022年，亚太地区是全球薄膜太阳能电池最大的地区，预计其将继续以最高的速度扩张，这是由多种因素推动的。 例如，作为全球最大的太阳能光伏市场，中国将到2030年将可再生能源的目标从20%提高到35%。 中国公用事业规模的太阳能光伏设施大多采用薄膜技术。 此外，日本还宣布打算今后仅使用可持续电力。
8 高质量薄膜太阳能电池板需要考虑的事项
购买太阳能电池板时，不仅要考虑价格和质量，还应考虑其他因素。
l 效率： 高效率可以将更多的太阳能转化为电能。 通常具有较高浓度的载流子可以通过增加电导率来提高太阳能电池的效率。 在太阳能电池中添加聚光器不仅有助于提高效率，而且还可以减少生产电池所需的空间、材料和成本。
l 耐用性和使用寿命： 一些薄膜模块还存在在各种条件下退化的问题。 在所有材料中，CdTe 表现出最好的抗性能随温度下降的能力。 与其他薄膜材料不同，CdTe 对温度和湿度等环境条件具有相当的弹性，但柔性 CdTe 面板在施加应力或应变下可能会出现性能下降。
l 重量： 它是指薄膜太阳能电池板的密度。 一般来说，薄膜太阳能电池板的重量很轻，因此您不必担心屋顶上会承受自重。 尽管如此，在选择时仍需考虑重量，以确保安装时不会超载。
l 温度： 这意味着薄膜太阳能电池板可以工作的最低和最高温度。 一般来说，所有最好的薄膜太阳能电池板的最低温度被认为是-40°C，最高温度是80°C。
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