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覆蓋屋頂、田野和沙漠的大多數(shù)太陽能電池板都有相同的成分——晶體硅。晶體硅被加工成晶圓并制成光伏電池，將陽光轉(zhuǎn)化為電能。近年來，太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)對這種單一技術的依賴正在成為負擔。由于存在供應鏈瓶頸，全球部署新的太陽能發(fā)電裝機容量的速度正在減緩。

幸運的是，晶體硅不是唯一可利用太陽能的材料。在美國，科學家和制造商正在努力擴大碲化鎘技術產(chǎn)能。碲化鎘是一種薄膜太陽能電池，顧名思義，它比傳統(tǒng)硅電池薄得多。如今，使用碲化鎘的電池板占據(jù)美國公用事業(yè)太陽能發(fā)電40%左右的市場，占到全球太陽能市場的5%左右。

能源咨詢公司伍德麥肯茲指出，光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展進入了極不穩(wěn)定的時期，尤其是晶體硅供應鏈。未來一年，碲化鎘制造商有很大潛力占據(jù)更多市場份額。

今年6月，美國太陽能制造商First Solar公司表示，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年建成后，該公司太陽能電池板產(chǎn)能將達6吉瓦。這足以為約100萬美國家庭供電。最近進入市場的另一家俄亥俄州托萊多太陽能公司正在生產(chǎn)住宅屋頂碲化鎘電池板。美國能源部及其國家可再生能源實驗室啟動了一項2000萬美元的計劃，以加速碲化鎘的研究和供應鏈的開發(fā)，目標是幫助美國太陽能市場發(fā)展免受全球供應鏈的限制。First Solar公司是目前世界上最大的薄膜電池制造商，向45個國家出口薄膜電池組件。

國家可再生能源實驗室和First Solar公司研究人員自20世紀90年代初開始合作開發(fā)碲化鎘技術。鎘和碲分別是冶煉鋅礦石和精煉銅的副產(chǎn)品。硅晶片被連接在一起制成電池，鎘和碲以一層薄薄的材料——約頭發(fā)直徑的1/10——與其他導電材料一起覆膜在玻璃上。

國家可再生能源實驗室科學家洛雷爾·曼斯菲爾德說，與晶體硅電池技術相比，碲化鎘技術具有某些優(yōu)勢。例如，薄膜工藝比基于晶圓的方法更節(jié)省材料。薄膜技術也非常適用于柔性面板，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。更重要的是，薄膜面板在高溫下性能更好，而硅面板可能過熱導致發(fā)電效率降低。

而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(zhuǎn)化為電能的陽光百分比）較高。從歷史上看，硅電池板的效率的確高于碲化鎘薄膜電池，但差距正在縮小?，F(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)的硅電池板的效率可達18%～22%。而First Solar公司報告其最新商業(yè)電池板的平均效率為18%。

不過，硅電池板主宰全球市場的主要原因很簡單：成本。生產(chǎn)每瓦太陽能晶體硅成本為0.24～0.25美元，低于其他技術路徑。晶體硅材料也比鎘和碲的應用更廣泛，價格也更低。隨著硅面板和相關組件工廠不斷擴大，硅面板制造和安裝總成本還在下降。目前世界晶硅制造供應鏈的80%左右都在中國。

First Solar公司表示，不再報告碲化鎘電池板的生產(chǎn)成本。自2015年以來，其碲化鎘電池板成本每年都在下降，2015年該公司報告的成本為每瓦0.46美元。隨著產(chǎn)能擴張，預計碲化鎘和其他薄膜技術的制造成本也會下降。First Solar公司表示，其俄亥俄州新生產(chǎn)線啟用后，公司將為太陽能市場提供成本最低的電池板。

當然，成本并不是唯一重要的指標。太陽能產(chǎn)業(yè)當前面臨的供應鏈瓶頸問題也說明了這一點。

First Solar公司首席執(zhí)行官馬克·維德馬爾表示，公司計劃耗資6.8億美元進行產(chǎn)能擴張，是為建立自給自足的供應鏈和使美國太陽能產(chǎn)業(yè)與中國脫鉤的努力。該公司現(xiàn)有太陽能電池板回收計劃允許其多次重復使用材料，可進一步降低對外國供應鏈和原材料的依賴。

First Solar公司和國家可再生能源實驗室的科學家們不斷進行碲化鎘技術革新，合作開發(fā)了一種新方法，將薄膜材料與銅和氯摻雜，提高太陽能利用效率。國家可再生能源實驗室宣布，其在科羅拉多州戈爾登的戶外設施上進行了長達25年的現(xiàn)場試驗，由碲化鎘面板組成的12個面板陣列以原始效率的88%運行，與硅系統(tǒng)的性能一致。國家可再生能源實驗室表示，試驗的目標不是用碲化鎘取代晶體硅，也不是建立另一種更先進的技術。碲化鎘和晶體硅都在市場占有一席之地，有各自的應用市場。