（原標(biāo)題：支持太陽能無人機(jī)的薄膜發(fā)電到底是什么？）

Facebook(臉書)是一家社交網(wǎng)絡(luò)公司，他們和太陽能有什么關(guān)系?

本來確實(shí)不沾邊。不過，它的老板扎克伯格是一個(gè)有理想的人，他追求科技進(jìn)步和人類機(jī)會(huì)平等，為了讓地球上每個(gè)角落的人都能夠獲取到互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，于是開發(fā)了一架名為“Aquila”的太陽能無人機(jī)，通過無人機(jī)發(fā)射無線網(wǎng)絡(luò)，讓人們享受互聯(lián)網(wǎng)帶來的樂趣。不久前，Aquila首次試飛成功，讓網(wǎng)絡(luò)覆蓋全球成為可能。

Facebook的太陽能無人機(jī)Aquila首次試飛成功

Aquila無疑是商業(yè)合作的一個(gè)結(jié)果，盡管Facebook并沒有宣布是與哪家太陽能公司進(jìn)行技術(shù)合作，不過，人們猜測(cè)為它提供太陽能發(fā)電技術(shù)的正是中國(guó)漢能的海外子公司Alta Devices。理由是，只有薄膜發(fā)電的電池才具有重量輕、弱光發(fā)電性能好的特點(diǎn)，滿足Aquila需要盡可能減輕機(jī)身重量、能在夜間飛行等諸多需求。而在前不久，漢能在2015年報(bào)中也曾透露，“已交付全球知名企業(yè)高空長(zhǎng)航時(shí)無人機(jī)的電池產(chǎn)品訂單。”

太陽能無人機(jī)的應(yīng)用具有無限的想象力，不僅是民用，在軍事上也具有廣泛的應(yīng)用前景。

那么，這種薄膜電池技術(shù)究竟是怎樣的呢?

什么是薄膜電池技術(shù)?

人類對(duì)太陽能發(fā)電的研究最早要追溯至19世紀(jì)40年代，德國(guó)科學(xué)家邁爾第一個(gè)發(fā)現(xiàn)植物能夠?qū)⑻柲苻D(zhuǎn)化為化學(xué)能。隨后，科學(xué)家們從中陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了葉綠素、光伏效應(yīng)等，并在1954年研發(fā)出了第一塊單晶硅太陽能電池，它能夠利用光電材料吸收光能，將光轉(zhuǎn)化為電能。

經(jīng)過170多年的漫長(zhǎng)發(fā)展，如今，太陽能發(fā)電技術(shù)被分為兩條路線，一條是晶硅發(fā)電，一條是薄膜發(fā)電。晶硅起步較早，不過從上個(gè)世紀(jì)90年代起，薄膜發(fā)電開始進(jìn)入光伏行業(yè)，市場(chǎng)占有率正在逐年穩(wěn)步上升。

與晶硅不同，薄膜電池是一項(xiàng)采用薄層材料，運(yùn)用電子半導(dǎo)體和光學(xué)原理的技術(shù)，它的用硅量極少，更容易降低成本，是一種高效能源產(chǎn)品。它的種類豐富，包括砷化鎵、銅銦鎵硒、碲化鎘等，可以通過濺射法、共蒸發(fā)法等技術(shù)獲得。因其質(zhì)量輕、弱光性好、柔性可彎曲等優(yōu)點(diǎn)，薄膜發(fā)電被科學(xué)家們視為未來光伏發(fā)電的發(fā)展方向。

薄膜電池被視為未來光伏發(fā)電的發(fā)展方向

從市場(chǎng)現(xiàn)狀來看，目前較大的薄膜電池生產(chǎn)商主要有美國(guó)First Solar，日本Solar Frontier、Sharp Solar、中國(guó)漢能等企業(yè)。

First Solar現(xiàn)在是美國(guó)薄膜電池行業(yè)的頭把交椅，它曾在2013年斥巨資收購(gòu)了美國(guó)通用電氣公司(GE)旗下的碲化鎘(CdTe)薄膜太陽能部門，并致力于研發(fā)碲化鎘(CdTe)薄膜技術(shù)。目前，F(xiàn)irst Solar的碲化鎘(CdTe)薄膜組件的轉(zhuǎn)化率已達(dá)到22.1%，足以與一般的晶硅產(chǎn)品相媲美。

無獨(dú)有偶，中國(guó)漢能也通過陸續(xù)收購(gòu)四家擁有全球頂尖技術(shù)的薄膜公司——德國(guó)的Solibro和美國(guó)的MiaSolé、Alta Devices(AD)以及Global Solar Energy(GSE)，迅速掌握了薄膜發(fā)電行業(yè)的尖端技術(shù)。與First Solar不同，漢能的主要研究方向是銅銦鎵硒(CIGS)和砷化鎵(GaAs)，它的柔性薄膜電池目前擁有4項(xiàng)世界紀(jì)錄，其中，Alta Devices公司的砷化鎵(GaAs)雙結(jié)電池轉(zhuǎn)化率高達(dá)31.6%。

中國(guó)的漢能公司

據(jù)了解，目前世界上有超過40個(gè)國(guó)家正在研究下一代低成本、高效率的薄膜太陽能電池，太陽能薄膜發(fā)電技術(shù)正成為新能源替代傳統(tǒng)能源的關(guān)鍵性技術(shù)。

豪門VS新貴：誰是面向未來的技術(shù)?

在大的格局上，目前，晶硅仍然在全球光伏產(chǎn)業(yè)中占據(jù)主導(dǎo)地位，不過，在日益競(jìng)爭(zhēng)激烈的電力批發(fā)市場(chǎng)上，太陽能發(fā)電成本必須要保持持續(xù)下降趨勢(shì)，但是就目前來看，晶硅技術(shù)的突破之路已經(jīng)越來越難走。

麻省理工學(xué)院(MIT)在2015年發(fā)布的《太陽能未來》研究報(bào)告中指出，在美國(guó)，光伏系統(tǒng)的非模塊或平衡系統(tǒng)(BOS)成本占到太陽能地面電站價(jià)格的65%，在普通住宅使用的屋頂太陽能方面，BOS更是占到85%的成本。與晶硅相比，薄膜技術(shù)是在玻璃、塑料或金屬等基底上沉積上一層或多層很薄的光伏材料，這種工藝可以減少系統(tǒng)的材料使用，降低制造支出。隨著技術(shù)的進(jìn)一步突破，薄膜技術(shù)有望成為太陽能實(shí)現(xiàn)成本大幅下降的最可能途徑。

此外，報(bào)告還建議美國(guó)政府應(yīng)該轉(zhuǎn)向薄膜太陽能這種“面向未來”的技術(shù)，降低晶硅電池投入，因?yàn)檫@種“短期研究”已沒有太大價(jià)值。

今年7月，因旗下碲化鎘(CdTe)薄膜太陽能板的技術(shù)表現(xiàn)持續(xù)優(yōu)異，美國(guó)薄膜太陽能龍頭企業(yè)First Solar宣布，全面停產(chǎn)旗下的TetraSun單晶硅產(chǎn)品線，將位于馬來西亞的工廠改為生產(chǎn)Series 5薄膜組件的基地。

美國(guó)First Solar公司

在歐洲，來自德國(guó)、瑞士、法國(guó)、意大利、比利時(shí)、盧森堡等歐洲8國(guó)11個(gè)科研團(tuán)隊(duì)在2015年組成了一個(gè)研究聯(lián)盟，宣布啟動(dòng)一項(xiàng)名為“SHARC25”的計(jì)劃，研究和開發(fā)超過晶硅轉(zhuǎn)換效率的CIGS薄膜太陽能電池技術(shù)，將轉(zhuǎn)化率提高至25%，用于未來公共事業(yè)的大規(guī)模發(fā)電。德國(guó)《太陽能電池》雜志認(rèn)為，薄膜太陽能電池的廣泛使用，將有助于太陽能發(fā)電成本的快速下降，它有望在未來15年里成為最便宜的能源。

在中國(guó)，工業(yè)和信息化部在2015年12月發(fā)布了《產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵共性技術(shù)發(fā)展指南(2015年)》，薄膜電池生產(chǎn)技術(shù)被納入優(yōu)先發(fā)展的關(guān)鍵共性技術(shù)，“支持CIGS銅銦鎵硒薄膜電池生產(chǎn)工藝技術(shù)研發(fā)，特別是大規(guī)模柔性銅銦鎵硒卷對(duì)卷連續(xù)生產(chǎn)工藝，提升轉(zhuǎn)換效率，降低生產(chǎn)成本。”今年8月，國(guó)務(wù)院在正式印發(fā)的《“十三五”國(guó)家科技創(chuàng)新規(guī)劃》中，也提出了要在能源領(lǐng)域形成能源多元供給、高效清潔利用和前沿技術(shù)突破的整體布局需求，太陽能光伏在發(fā)展可再生能源的需求中名列首位。

腦洞大開的薄膜電池應(yīng)用

說出來你可能不信，薄膜電池的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣闊，甚至?xí)行┠X洞大開的創(chuàng)意。

由于薄膜電池質(zhì)量輕，柔性可彎曲，因此它可以非常好地融入建筑設(shè)計(jì)中去，包括用它來制造屋頂。聰明的建筑師們從上個(gè)世紀(jì)80年代起就開始研究如何將太陽能板與屋頂完美地結(jié)合起來，人們甚至發(fā)現(xiàn)了利用屋頂發(fā)電來賺錢的辦法，不過更多意義層面則是為了環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

依靠薄膜電池技術(shù)打造的全太陽能動(dòng)力汽車

此外，便攜式的充電裝備也是不錯(cuò)的選擇，它可以應(yīng)用在帳篷、露營(yíng)燈、背包、外套、遮陽傘等產(chǎn)品上。2015年，荷蘭霍爾斯特中心(HolstCenter)曾經(jīng)與一名荷蘭時(shí)裝設(shè)計(jì)師聯(lián)合推出了一款太陽能襯衫，將120款薄膜電池縫在衣服上，人們穿著它走在陽光下，可為隨身攜帶的手機(jī)、相機(jī)、MP3等電子設(shè)備提供電力。

澳大利亞太陽能汽車挑戰(zhàn)賽一向被視為宣傳環(huán)保理念和促進(jìn)太陽能汽車技術(shù)發(fā)展的全球性大賽，如今，太陽能汽車正在逐漸走向商業(yè)化：澳大利亞汽車制造商EVX Ventures公司正在研究可無限續(xù)航的太陽能概念跑車Immortus，美國(guó)福特汽車公司也曾發(fā)布過一款名為C-Max Solar Energi的太陽能概念車，中國(guó)漢能在今年7月也向公眾展出了4款可商業(yè)化的全太陽能動(dòng)力汽車，預(yù)計(jì)在未來實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

當(dāng)然，薄膜電池還可以應(yīng)用在無人機(jī)、遠(yuǎn)程電力供應(yīng)、航天器等高端軍事領(lǐng)域，并且延伸至其他領(lǐng)域，F(xiàn)acebook利用太陽能無人機(jī)來發(fā)展互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)就是最好的證明。