摘要：本文分析了不同技术组件的发电特性，并采用软件模拟了不同技术组件年发电量的差异。在假定所有技术都具有相同均化发电成本的前提下，进行了不同组件的技术竞争力的分析。计算结果表明，在目前晶体硅组件的效率和售价下，低于8％效率的组件技术将无法实现竞争，面临被市场淘汰的风险，除非开发出自己的特定细分市场。若薄膜确实可实现相比晶体硅10写的发电收益，则此转换效率可放宽至6%。计算结果还表明，提高薄膜组件转换效率是增强薄膜竞争力的一个有效途径。

    据EPIA统计，2013年世界光伏累计并网量达到约138GW。在已安装的138GW光伏系统中，大多采用晶体硅电池。随着产业规模的迅速扩大及生产工艺水平的快速提高，晶硅组件价格大幅下降。在光伏产业中已实现产业化的薄膜电池种类包括薄膜硅、啼化福（CdTe）和铜锢嫁硒（CIGS）或CIS电池。薄膜光伏组件具有低成本、柔性、半透明等优点，在多晶硅料价格高昂时得到了快速发展。但随着多晶硅料价格的下降，薄膜组件的市场份额直线下降。相比晶体硅组件，薄膜组件效率较低，试验机理研发不完善，生产工艺不稳定，而且成本较高（尽管薄膜组件的每瓦成本低于晶体硅组件，但其系统发电成本仍高于晶体硅）。
    薄膜组件要想重新获得市场份额应当具有更高的转换效率或更低的组件成本。具体的说，采用薄膜组件发电的光伏系统所发电的均化发电成本应等于晶体硅组件。这意味着一方面需考量薄膜组件的单位功率成本，另一方面需确定薄膜组件的野外发电特性。晶体硅组件由于得到广泛使用，其野外发电特性数据已较详细。而薄膜组件由于安装量小，导致有关其实际发电特性的相关研究和数据很少。本文从薄膜组件的温度依赖特性、弱光效应、光伏响应特性及衰减特性人手，采用美国SAM （System Advisor Model）软件分析了三种薄膜组件在不同日照资源下的发电特性，并根据所计算结果，以目前晶体硅组件价格及系统成本为参考，分别计算了三种薄膜组件应达到的售价。

    1 不同组件技术发电量分析
    不同组件技术优势各不同，本文中采用均化发电成本（LCOE）来表征组件竞争力。两个重要因素决定LCOE一个是系统成本；另一个是单位系统发电量（kW·h/kW）。

    1.1不同组件效率比较
    晶体硅电池技术较成熟，理论研究相对深入，其试验室及产业化效率都较高。高效晶体硅电池产业化效率突出的是SunPower的背接触电池。三洋的HIT电池也达到了25. 6％的高效。单晶和多晶电池由于硅片晶界的存在，导致试验室最高效率和产业化效率之间存在差异，且随着电池产业化效率的逐步提高，有逐步扩大的趋势。CdTe和CI（G）S电池近两年技术进步显著，试验室最高效率及产业化效率都有提升。尤其CIGS电池，其试验室最高效率和产业化效率都已和多晶硅电池非常接近。薄膜硅电池效率仍较低，分布在6％～10％，还有很大进步空间。
    1.2不同电池光谱响应比较
    非晶硅电池的光谱响应区间最窄，在300～800nm。CdTe和CIS电池具有类似的光谱响应特性，响应范围在350～900nm. CIGS和晶体硅电池类似，响应范围在350～1 200nm。太阳光谱的变化与太阳高度角及大气散射情况有关。夏季及多云时，太阳光谱相对蓝光更强，有利于薄膜硅电池发电；冬季及晴朗的天气时，太阳光谱相对红光更强，有利于晶体硅电池发电。
    1.3不同电池温度系数比较
    组件的标称输出功率、开路电压、短路电流等参数都是在标准测试条件下得到的。标准测试温度为25℃，实际应用中的电池工作温度往往高出环境温度20℃左右，夏季时可能高达50℃以上。随着电池工作温度的升高，电池的短路电流有小幅上升，而短路电流和填充因子显著下降，导致电池输出功率下降。电池的温度依赖性与材料特性有关，晶体硅电池温度系数较高，随着温度升高下降明显。与晶体硅电池相比，薄膜电池在温度系数方面有优势。

    1.4不同电池弱光效应比较
    CIGS电池弱光效应较差，直到500W/m2光强下才达到与标准测试光强接近的输出性能。CdTe电池、薄膜硅电池及晶体硅电池在200W/m2以上光强下已具有很好的接近标准测试条件的输出。薄膜电池由于制备工艺的差异导致不同电池的弱光响应差距较大。
    1.5不同技术发电量比较
    在寒冷、低辐照、低太阳角地区，CIGS电池具有优良的发电特性，发电性能超过其它薄膜电池，尤其在9月到来年4月，太阳光谱红移，其良好的光谱响应特性可充分利用太阳中的红外光，提高电池发电量；但是在夏季（4-8月）会因电池工作温度升高而导致电池发电量受到影响。在高热、高辐照、高太阳高度角地区，薄膜硅电池由于良好的温度系数及光谱响应特性表现出了最优异的发电特性。相反，CIGS电池由于运行的高温导致发电量成为薄膜电池中最低的。对于年累计发电量（kW·h/ kW ），薄膜电池表现最佳，在不同辐照资源下比晶体硅电池高出8％～10％。

    2 结束语
    薄膜组件转换效率相对较低，尽管具有制造成本低的优势，但市场份额一直较低，相比晶体硅组件处于劣势。通过采用SAM软件，对薄膜、CdTe, CIGS和晶体硅电池进行了发电性能模拟分析。考虑薄膜的弱光效应、温度……高10％左右如果考虑薄膜组件具有和晶体硅相同的单位发电量，则当薄膜组件效率低于8％时，无论非组件成本如何便宜都不可能获得和晶体硅组件一样的LCOE，意味着效率低于8％的薄膜组件将无法在晶体硅市场领域获得竞争力。随着晶体硅组件效率的提升和成本的下降，这样的临界转换效率将可能达到10％甚至更高。由此可知，提高效率是提高薄膜竞争力的最好途径，随着转换效率的提升，薄膜组件的售价可得到很快的提升，其对生产成本的压力也逐渐降低。