綠色低碳是“十四五”期間重要發展目標，根據中國建筑節能協會數據，2018年我國建筑全生命周期能源消耗總量為21.47億tce（噸標準煤），占全國總量46.5%，建筑全生命周期碳排放量49.3億噸CO2，占全國碳排放總量的51.3%。

建筑光伏將有助于建筑領域減少碳排放。建筑光伏按方式可分為BAPV（在現有建筑上安裝）和BIPV（光伏建筑一體化）。BIPV的重點在于光伏組件建材化，在外形上與建筑渾然一體。BIPV憑借其在安全性、觀賞性、便捷性和經濟性方面的優勢，有望成為未來建筑光伏主要發展方向。

從光伏電池的發展歷程來看，硅基電池屬于第一代，是目前光伏市場的主流產品。薄膜類光伏電池屬于第二代，是當前最具備發展前景的，包括碲化鎘（CdTe）、銅銦鎵硒（CIGS）和砷化鎵（GaAs）薄膜電池。第三代從形態來說也屬于薄膜類電池，包括鈣鈦礦、染料敏化、有機太陽電池、量子點電池等，其中鈣鈦礦最有希望實現產業化。

薄膜類BIPV光伏電池具備更佳的弱光性和溫度系數，碲化鎘薄膜光伏電池是建筑光伏幕墻的理想材料

目前BIPV光伏組件可分為兩大類：晶體硅和薄膜類。薄膜類光伏電池又分為三大類：硅基類薄膜光伏電池、多元化合物類薄膜光伏電池、有機類薄膜光伏電池。其中薄膜類電池相比晶體硅電池雖然轉換效率低，但透明度可調，并具有較好的弱光性和溫度系數，使其在高溫環境和弱光下表現更好。根據龍焱能源數據，在低光照地區，同樣裝機量的碲化鎘薄膜電池發電量反而比硅基多發5.4%。

薄膜電池既可以按照傳統工藝制成常見的標準化剛性組件，也可以根據需要生產柔性電池用于曲面屋頂，還可以做成可攜帶的折疊式電源，供給計算機、通信等移動設備使用。碲化鎘電池是目前薄膜類電池中商業化程度最高，其理論效率達32%，實驗室組件效率已達22%，規模化量產達到18%，成本可與晶硅產品抗衡。另外還可以與建筑材料結合用于BIPV市場。由于全球產能較低，碲化鎘光伏電池預計未來一段時間內將持續處于產能擴張階段。

碲化鎘薄膜光伏電池活性材料消耗少，工藝流程短

薄膜光伏雖然效率低于硅基電池，但由于活性層用量少，生產成本反而可能會更低。原因在于其活性材料吸光能力強。按照材料學分類，晶體硅屬于間接帶隙半導體，而薄膜電池的活性材料幾乎全部是直接帶隙半導體，其吸光能力較硅晶體硅高出至少兩個數量級，所以薄膜電池的活性材料用量僅有晶硅的1%左右即可實現幾乎一樣的吸收能力。當前占市場90%以上的硅基電池活性層約180μm至200μm，而薄膜電池則僅為1μm至2μm左右，并可以做成柔性組件配合建筑幕墻進行定制化生產。

薄膜電池的生產線非常集約，晶硅電池的產業鏈包括多晶硅、硅片、電池片和組件四大工序，除最后的組件外其他三個環節均為重資本投入，GW投資超越十億元人民幣，且流程高度復雜。相比之下，薄膜光伏電池生產自動化程度高，盡管薄膜電池當前GW產能投資高于晶體硅，但是規模化量產后可以快速降低。

圖1：碲化鎘薄膜光伏電池結構

（資料來源：五度易鏈行業研究中心整理）

碲化鎘（CdTe）薄膜光伏電池中起透光和導電的作用的是透明導電氧化物（TCO）薄膜。TCO薄膜在有效收集電池的電流同時，其高透和減反射的功能讓大部分太陽光進入吸收層。TCO玻璃工藝主要分為超白浮法玻璃生產、TCO鍍膜。超白浮法玻璃生產工藝難度較高，目前世界上主要供應商有日本旭硝子、美國PPG、法國圣戈班等，國內供應廠家目前僅金晶科技、南玻股份和信義。

碲化鎘薄膜沉積方案是技術核心，目前中建材和龍焱能源擁有小規模完全自主知識產權生產線

沉積工藝是薄膜電池核心工藝環節，也是決定最終組件性能最關鍵的一步。薄膜的沉積技術有多種路線，其中氣相輸運沉積（VTD）技術和近距離升華（CSS）技術最適合于工業化生產。從全球碲化鎘薄膜電池制造技術角度看，VTD是美國First Solar公司的獨家壟斷技術。CSS由于技術公開，是全球大部分企業都采用的技術。另外常壓物理氣相沉積（APPVD）技術由美國Solar Fields公司和其子公司德國Calyxo掌握。目前全球范圍內有量產能力的碲化鎘電池的企業僅有美國First Solar、德國Calyxo、中國的龍焱及中建材光電，其中能夠大規模量產的碲化鎘薄膜光伏組件的企業只有First Solar，其產量約占全球95%以上。

我國的龍焱能源目前掌握了包括其首創的改良型近距離升華沉積技術在內的多項核心產業化技術及相關生產設備設計制造能力，其碲化鎘薄膜組件產品已獲得包括歐洲TUV Nord、美國UL、中國金太陽、澳洲CEC列名，加州CEC等知名認證機構認證，擁有年產40MW碲化鎘組件的全自主知識產權生產線。中建材方面，成都中建材在2018年4月已經投產擁有完全自主知識產權的80MW碲化鎘發電玻璃生產線，除此之外，中建材（株洲）光電材料有限公司年產300兆瓦碲化鎘薄膜發電玻璃生產線項目將于2021年12月正式完工。

結語

總體而言，薄膜電池經過多年技術積累，目前作為第二代光伏電池的碲化鎘（CdTe）電池的成本已經有較強競爭力。在國產替代方面，由于薄膜電池行業的高技術壁壘和非標準化特性，其對傳統晶硅電池的替代或者顛覆將是一個長期過程，但是以龍焱能源和中建材為代表的產業鏈上具有核心技術的企業值得持續關注。第三代光伏電池中鈣鈦礦電池目前在穩定性和量產方面還存在技術難點沒有解決，但是獲得的資本關注較多，因此其相關產業化技術突破值得期待。