| 與晶硅光伏電池“脫鉤”？美國大力推動薄膜電 |
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據報道，如今覆蓋屋頂、田野和沙漠的大多數太陽能電池板都有相同的成分：晶體硅。其原材料是多晶硅，被加工成晶圓并制成光伏電池，將陽光轉化為電能。但是近年來，太陽能行業對這種單一技術的依賴正在成為一種負擔，供應鏈瓶頸正在減緩全球部署新太陽能裝機的速度。
幸運的是，晶體硅并不是唯一可以利用太陽能量的材料。在美國，科學家和制造商正在努力擴大碲化鎘太陽能技術的生產。碲化鎘是一種“薄膜”太陽能電池，顧名思義，它比傳統的硅電池薄得多。如今，使用碲化鎘的電池板供應了美國公用事業規模市場的40%左右，以及全球太陽能市場的5%左右。
能源咨詢公司WoodMackenzie指出，光伏產業進入了非常不穩定的時期，尤其是對晶體硅供應鏈而言。未來一年，碲化鎘制造商有很大的潛力占據更多的市場份額。
今年6月，美國太陽能制造商Firstsolar表示將在俄亥俄州西北部投資6.8億美元建設第三家碲化鎘太陽能工廠。2025年該設施建成后，該公司將能夠生產6吉瓦的太陽能電池板。這足以為大約100萬美國家庭供電。另一家位于俄亥俄州的托萊多太陽能公司最近進入市場，正在為住宅屋頂生產碲化鎘電池板。美國能源部及其國家可再生能源實驗室（NREL）啟動了一項2000萬美元的計劃，以加速碲化鎘的研究和供應鏈的發展，目標是幫助美國太陽能市場發展免受全球供應鏈的限制。
NREL和FirstSolar的研究人員自20世紀90年代初開始合作開發碲化鎘技術。鎘和碲分別是冶煉鋅礦石和精煉銅的副產品。硅晶片被連接在一起制成電池，鎘和碲被作為一層薄薄的材料——大約是人頭發直徑的十分之一——與其他導電材料一起應用到玻璃上。FirstSolar是目前世界上最大的薄膜制造商，向45個國家出口薄膜電池組件。
NREL的科學家洛雷爾·曼斯菲爾德（LorelleMansfield）說，與晶體硅相比，該技術具有某些優勢。例如，薄膜工藝比基于晶圓的方法需要更少的材料。薄膜技術也非常適合用于柔性面板，如覆蓋背包或無人機的面板，或集成到建筑外墻和窗戶中的面板。重要的是，薄膜面板在高溫下性能更好，而硅面板可能過熱導致發電效率變低。
但晶體硅在其他領域占上風，比如它們的平均效率（太陽能電池板吸收并轉化為電能的陽光百分比）較高。從歷史上看，硅電池板的效率高于碲化鎘技術，但差距正在縮小。今天工業生產的硅電池板的效率可以達到18%到22%，而FirstSolar報告其最新商業電池板的平均效率為18%。
不過，硅主宰全球市場的主要原因相對簡單：一切都歸結為成本。生產每瓦太陽能的晶體硅成本約為0.24至0.25美元，低于其他技術路徑。FirstSolar表示，它不再報告生產碲化鎘電池板的每瓦成本，只是自2015年以來成本“大幅下降”（當時該公司報告的成本為每瓦0.46美元），并且每年都在下降。多晶硅原材料也用于電腦和智能手機，比鎘和碲的供應更廣泛，價格也更低。隨著硅面板和相關組件工廠的擴大，制造和安裝這項技術的總成本已經下降，目前世界晶硅制造供應鏈的80%左右都在中國。
隨著制造業的擴張，碲化鎘和其他薄膜技術的每瓦特成本預計也會下降。FirstSolar表示，當其俄亥俄州的新生產線設施啟用時，該公司將在整個太陽能市場上提供最低的每瓦成本。但成本并不是唯一重要的指標，太陽能行業當前面臨的供應鏈問題表明了這一點。
FirstSolar首席執行官馬克·維德馬爾（MarkWidmar）表示，該公司計劃耗資6.8億美元進行擴張，這是為建立自給自足的供應鏈和使美國太陽能產業與中國“脫鉤”而做出的更大努力的一部分。該公司現有的太陽能電池板回收計劃允許其多次重復使用材料，進一步減少對外國供應鏈和原材料的依賴。
FirstSolar和NREL的科學家們繼續測試和改進碲化鎘技術，合作開發了一種新方法，將薄膜材料與銅和氯“摻雜”，以實現更高的效率。NREL宣布了在科羅拉多州Golden的戶外設施進行的為期25年的現場測試結果。一個由碲化鎘面板組成的12個面板陣列以其原始效率的88%運行，與硅系統的性能一致。NREL表示其目標不是用碲化鎘取代晶體硅，也不是建立一種優于另一種的技術，它們在市場上都有一席之地，而且它們都有各自的應用。 |
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