實(shí)際上，目前的太陽(yáng)能電池技術(shù)各有所長(zhǎng)。一般而言，高效晶硅電池較為適合寒冷的高緯度環(huán)境；在氣候溫暖、陽(yáng)光充足的地區(qū)，薄膜電池的性?xún)r(jià)比最高；而高效聚光太陽(yáng)能電池則適用于少云地區(qū)，不受溫度或緯度的限制。今后，隨著這些技術(shù)在各自的細(xì)分區(qū)域市場(chǎng)中發(fā)展起來(lái)，整體的市場(chǎng)份額將發(fā)生巨大改變。
當(dāng)前主要太陽(yáng)能技術(shù)
晶片 硅晶片仍是目前應(yīng)用最廣的太陽(yáng)能電池材料，以75%-90%的市場(chǎng)份額稱(chēng)霸光伏領(lǐng)域。雖然硅晶的效率相對(duì)較高，但與溫度卻呈負(fù)相關(guān)，即硅晶片受熱越多，產(chǎn)生的電能就越少。溫度每上升1攝氏度，大多數(shù)晶硅太陽(yáng)能電池的效率就下降0.5%，因此特別適合氣候涼爽的地區(qū)。
從使用的材料來(lái)看，采用由柱形硅錠切割成的單晶硅片制作的電池效率最高，為20%-24%，因?yàn)樵趩尉Ч柚芯Ц袷沁B續(xù)的，沒(méi)有晶界。相對(duì)的，多晶硅片則由方形硅錠切割而成；由于存在晶界，其效率大約只有單晶電池的一半。
從制造角度來(lái)看，單晶硅電池的成本最高，而多晶硅的制造成本要低得多。隨著技術(shù)的進(jìn)步，市場(chǎng)明顯呈現(xiàn)出向多晶產(chǎn)品發(fā)展的趨勢(shì)。SunPower是世界上最大的硅太陽(yáng)能電池生產(chǎn)商，最近更憑借其單晶硅技術(shù)創(chuàng)下了高達(dá)24.2%的電池效率紀(jì)錄。
薄膜 薄膜光伏正在迅速占領(lǐng)市場(chǎng)，并有望于2013年在太陽(yáng)能電池板市場(chǎng)上搶占30%的份額。薄膜電池的生產(chǎn)成本明顯低于晶類(lèi)產(chǎn)品，因?yàn)閲婂児に囀褂玫脑牧现皇枪杈臉O小一部分；原材料無(wú)需生成或鑄造；未使用的部分無(wú)需切割，也不會(huì)造成浪費(fèi)。
此外，與晶硅電池相比，薄膜電池能夠在高溫下實(shí)現(xiàn)更高的效率。溫度每上升1攝氏度，晶類(lèi)電池的效率就降低0.5%，而薄膜電池降幅則較小，具體幅度取決于材料的類(lèi)型。這使薄膜解決方案特別適用于氣候溫暖、陽(yáng)光充足的地區(qū)。
非晶矽 非晶體無(wú)定形硅（非晶矽）是第一種廣泛用于薄膜太陽(yáng)能電池板的材料，全世界正在生產(chǎn)或宣布即將生產(chǎn)的電池板容量將近6000兆瓦。目前，非晶矽電池的效率為6%-9%，2009年，Oerlikon公司聲稱(chēng)，采用半多結(jié)（semi-multijunction）技術(shù)可使測(cè)試電池板的效率達(dá)到11%。然而，市場(chǎng)因素限制了非晶矽電池的發(fā)展，主要原因是多晶硅價(jià)格持續(xù)下滑，使其面臨硅晶技術(shù)帶來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)壓力。
碲化鎘 高吸收率碲化鎘（CdTe）是一種沿用已久的晶體薄膜材料，適合低成本制造技術(shù)。它通常與硫化鎘（CdS）結(jié)合，形成異質(zhì)界面，以提高效率。美國(guó)First Solar公司是領(lǐng)先的碲化鎘太陽(yáng)能電池板開(kāi)發(fā)商和制造商，該公司2009年的電池板產(chǎn)量為1011兆瓦，且通過(guò)提高產(chǎn)量、降低材料成本等將每瓦制造成本降低到0.76美元。
不過(guò)，碲化鎘薄膜的電阻很高，雖然目前其制造成本不斷得到優(yōu)化，但可能還是無(wú)法解決硒化/硫化銅銦鎵涂層電阻較低所帶來(lái)的難題。
硒化/硫化銅銦鎵 新興的硒化/硫化銅銦鎵（CIGS）正成為薄膜材料的首選，且很可能成為太陽(yáng)能光伏市場(chǎng)的主宰。目前，CIGS的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試效率已接近20%，如果量產(chǎn)電池板也能達(dá)到這種水平，則意味著CIGS薄膜電池板可直接與單晶硅太陽(yáng)能電池一爭(zhēng)高下。然而，截至目前，量產(chǎn)電池板的效率仍未能接近實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中測(cè)得的效率。
值得一提的是，CIGS太陽(yáng)能電池采用了硬盤(pán)介質(zhì)和高速柔性電路印刷行業(yè)的制造技術(shù)，這也正是其不斷取得成功的一個(gè)重要因素。這些技術(shù)使用相連的箔片和片材作為基片，正朝著在廉價(jià)基片上鍍晶體薄膜的技術(shù)方向不斷發(fā)展。
多結(jié)聚光太陽(yáng)能電池 多結(jié)聚光太陽(yáng)能電池是高效聚光光伏（CPV）太陽(yáng)能源解決方案的核心。CPV裝置由聚光陣列組成，這些聚光陣列能將太陽(yáng)光聚焦到電池上，聚光強(qiáng)度最高可為太陽(yáng)光照的1500倍，轉(zhuǎn)換效率可達(dá)40%以上。預(yù)計(jì)到2020年，其效率有望提升至50%。 這類(lèi)多結(jié)電池在高溫下不會(huì)損失效率，對(duì)于日照強(qiáng)烈的地區(qū)，如沙漠或其他氣候干燥地區(qū)，CPV太陽(yáng)能是最具吸引力的能源解決方案。
不過(guò)，CPV的總成本還是相對(duì)較高，在太陽(yáng)能市場(chǎng)上所占份額不到1%。然而，在適當(dāng)?shù)臍夂騾^(qū)，該技術(shù)則大大優(yōu)于其他各類(lèi)技術(shù)，未來(lái)10年很可能在沙漠和陽(yáng)光充足的地區(qū)成為最主要的太陽(yáng)能解決方案。
未來(lái)發(fā)展?jié)摿Υ?/strong>
通過(guò)上述介紹不難發(fā)現(xiàn)，各種光伏技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)，而業(yè)界也一直在孜孜追求著低成本、高收益的太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)，簡(jiǎn)言之就是將晶體電池的高效率與薄膜電池的低成本優(yōu)勢(shì)相結(jié)合。
為提高光電轉(zhuǎn)換效率，一些高效III-V族晶體——如砷化鎵（GaAs）、砷化銦鎵（InGaAs）、磷化銦鎵（InGaP）和氮化銦鎵（InGaNi）結(jié)構(gòu)目前正用于制造多結(jié)聚光太陽(yáng)能電池。一些新的技術(shù)，如采用帶鍺涂層的金屬、塑料薄膜或玻璃等非晶體基片也正受到業(yè)界的廣泛關(guān)注。
這些描繪了一幅美好藍(lán)圖。未來(lái)10年，我們或?qū)⒁?jiàn)證性?xún)r(jià)比優(yōu)越的薄膜太陽(yáng)能電池板，其效率有望達(dá)到30%，是目前薄膜電池板的2-3倍，且能應(yīng)用于各種氣候環(huán)境。通過(guò)實(shí)現(xiàn)最高量產(chǎn)率，此類(lèi)電池板將進(jìn)一步降低成本，為其全球范圍的推廣與應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
?。ê?jiǎn)·哥斯特夫·沃斯，斯坦福大學(xué)的材料科學(xué)博士，現(xiàn)任捷迪訊（JDSU）公司光伏部主管。捷迪訊是聚光太陽(yáng)能電池、光子設(shè)備及光電通信元件的主要供應(yīng)商。）
