據(jù)Grist.org網(wǎng)站報道，如今覆蓋屋頂、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。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(zhuǎn)化為電能。但是近年來，太陽能行業(yè)對這種單一技術(shù)的依賴正在成為一種負擔，供應(yīng)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(shù)的生產(chǎn)。碲化鎘是一種“薄膜”太陽能電池，顧名思義，它比傳統(tǒng)的硅電池薄得多。如今，使用碲化鎘的電池板供應(yīng)了美國公用事業(yè)規(guī)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W(wǎng)ood Mackenzie指出，光伏產(chǎn)業(yè)進入了非常不穩(wěn)定的時期，尤其是對晶體硅供應(yīng)鏈而言。未來一年，碲化鎘制造商有很大的潛力占據(jù)更多的市場份額。

今年6月，美國太陽能制造商First solar表示將在俄亥俄州西北部投資6.8億美元建設(shè)第三家碲化鎘太陽能工廠。2025年該設(shè)施建成后，該公司將能夠生產(chǎn)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(chǎn)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(yīng)鏈的發(fā)展，目標是幫助美國太陽能市場發(fā)展免受全球供應(yīng)鏈的限制。

NREL和First Solar的研究人員自20世紀90年代初開始合作開發(fā)碲化鎘技術(shù)。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，鎘和碲被作為一層薄薄的材料——大約是人頭發(fā)直徑的十分之一——與其他導電材料一起應(yīng)用到玻璃上。First Solar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（Lorelle Mansfield）說，與晶體硅相比，該技術(shù)具有某些優(yōu)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(shù)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(fā)電效率變低。

但晶體硅在其他領(lǐng)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，硅電池板的效率高于碲化鎘技術(shù)，但差距正在縮小。今天工業(yè)生產(chǎn)的硅電池板的效率可以達到18%到22%，而First Solar報告其最新商業(yè)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(jié)為成本。生產(chǎn)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(shù)路徑。First Solar表示，它不再報告生產(chǎn)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(yīng)更廣泛，價格也更低。隨著硅面板和相關(guān)組件工廠的擴大，制造和安裝這項技術(shù)的總成本已經(jīng)下降，目前世界晶硅制造供應(yīng)鏈的80%左右都在中國。

隨著制造業(yè)的擴張，碲化鎘和其他薄膜技術(shù)的每瓦特成本預(yù)計也會下降。First Solar表示，當其俄亥俄州的新生產(chǎn)線設(shè)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(yè)當前面臨的供應(yīng)鏈問題表明了這一點。

First Solar首席執(zhí)行官馬克·維德馬爾（Mark Widmar）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(yīng)鏈和使美國太陽能產(chǎn)業(yè)與中國“脫鉤”而做出的更大努力的一部分。該公司現(xiàn)有的太陽能電池板回收計劃允許其多次重復(fù)使用材料，進一步減少對外國供應(yīng)鏈和原材料的依賴。

First Solar和NREL的科學家們繼續(xù)測試和改進碲化鎘技術(shù)，合作開發(fā)了一種新方法，將薄膜材料與銅和氯“摻雜”，以實現(xiàn)更高的效率。NREL宣布了在科羅拉多州Golden的戶外設(shè)施進行的為期25年的現(xiàn)場測試結(jié)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(tǒng)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(yōu)于另一種的技術(shù)，它們在市場上都有一席之地，而且它們都有各自的應(yīng)用。