據(jù)Grist.org網(wǎng)站報(bào)道，如今覆蓋屋頂、田野和沙漠的大多數(shù)太陽(yáng)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(yáng)光轉(zhuǎn)化為電能。但是近年來(lái)，太陽(yáng)能行業(yè)對(duì)這種單一技術(shù)的依賴(lài)正在成為一種負(fù)擔(dān)，供應(yīng)鏈瓶頸正在減緩全球部署新太陽(yáng)能裝機(jī)的速度。

幸運(yùn)的是，晶體硅并不是唯一可以利用太陽(yáng)能量的材料。在美國(guó)，科學(xué)家和制造商正在努力擴(kuò)大碲化鎘太陽(yáng)能技術(shù)的生產(chǎn)。碲化鎘是一種“薄膜”太陽(yáng)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(guó)公用事業(yè)規(guī)模市場(chǎng)的40%左右，以及全球太陽(yáng)能市場(chǎng)的5%左右。

能源咨詢公司W(wǎng)ood Mackenzie指出，光伏產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了非常不穩(wěn)定的時(shí)期，尤其是對(duì)晶體硅供應(yīng)鏈而言。未來(lái)一年，碲化鎘制造商有很大的潛力占據(jù)更多的市場(chǎng)份額。

今年6月，美國(guó)太陽(yáng)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(yáng)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(yáng)能電池板。這足以為大約100萬(wàn)美國(guó)家庭供電。另一家位于俄亥俄州的托萊多太陽(yáng)能公司最近進(jìn)入市場(chǎng)，正在為住宅屋頂生產(chǎn)碲化鎘電池板。美國(guó)能源部及其國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）啟動(dòng)了一項(xiàng)2000萬(wàn)美元的計(jì)劃，以加速碲化鎘的研究和供應(yīng)鏈的發(fā)展，目標(biāo)是幫助美國(guó)太陽(yáng)能市場(chǎng)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(jì)90年代初開(kāi)始合作開(kāi)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(dǎo)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(gè)國(guó)家出口薄膜電池組件。

NREL的科學(xué)家洛雷爾·曼斯菲爾德（Lorelle Mansfield）說(shuō)，與晶體硅相比，該技術(shù)具有某些優(yōu)勢(shì)。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(wú)人機(jī)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(guò)熱導(dǎo)致發(fā)電效率變低。

但晶體硅在其他領(lǐng)域占上風(fēng)，比如它們的平均效率（太陽(yáng)能電池板吸收并轉(zhuǎn)化為電能的陽(yáng)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(dá)到18%到22%，而First Solar報(bào)告其最新商業(yè)電池板的平均效率為18%。

不過(guò)，硅主宰全球市場(chǎng)的主要原因相對(duì)簡(jiǎn)單：一切都?xì)w結(jié)為成本。生產(chǎn)每瓦太陽(yáng)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(bào)告生產(chǎn)碲化鎘電池板的每瓦成本，只是自2015年以來(lái)成本“大幅下降”（當(dāng)時(shí)該公司報(bào)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(jī)，比鎘和碲的供應(yīng)更廣泛，價(jià)格也更低。隨著硅面板和相關(guān)組件工廠的擴(kuò)大，制造和安裝這項(xiàng)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(guó)。

隨著制造業(yè)的擴(kuò)張，碲化鎘和其他薄膜技術(shù)的每瓦特成本預(yù)計(jì)也會(huì)下降。First Solar表示，當(dāng)其俄亥俄州的新生產(chǎn)線設(shè)施啟用時(shí)，該公司將在整個(gè)太陽(yáng)能市場(chǎng)上提供最低的每瓦成本。但成本并不是唯一重要的指標(biāo)，太陽(yáng)能行業(yè)當(dāng)前面臨的供應(yīng)鏈問(wèn)題表明了這一點(diǎn)。

First Solar首席執(zhí)行官馬克·維德馬爾（Mark Widmar）表示，該公司計(jì)劃耗資6.8億美元進(jìn)行擴(kuò)張，這是為建立自給自足的供應(yīng)鏈和使美國(guó)太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)與中國(guó)“脫鉤”而做出的更大努力的一部分。該公司現(xiàn)有的太陽(yáng)能電池板回收計(jì)劃允許其多次重復(fù)使用材料，進(jìn)一步減少對(duì)外國(guó)供應(yīng)鏈和原材料的依賴(lài)。

First Solar和NREL的科學(xué)家們繼續(xù)測(cè)試和改進(jìn)碲化鎘技術(shù)，合作開(kāi)發(fā)了一種新方法，將薄膜材料與銅和氯“摻雜”，以實(shí)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(jìn)行的為期25年的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果。一個(gè)由碲化鎘面板組成的12個(gè)面板陣列以其原始效率的88%運(yùn)行，與硅系統(tǒng)的性能一致。NREL表示其目標(biāo)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?cè)谑袌?chǎng)上都有一席之地，而且它們都有各自的應(yīng)用。