太阳能在实现碳达峰、碳中和目标进程中发挥着重要作用，过去十年全球太阳能光伏发电能力增长了近20倍，预计到2040年新增产能是2020年的3倍，届时对矿产资源的需求将翻番。铜铟镓硒（cigs）太阳能电池技术是光伏领域研究的重点项目和主要发展对象，应用前景十分广阔。铟是cigs技术不可或缺的原材料，能源转型加速推进将对其未来需求产生深刻影响。
铟的消费概况
1. 铟的物化性能优异，是战略性新兴产业发展不可或缺的原材料
铟属于稀有金属，在地壳中的含量仅为1×10-7，因此在自然界不存在独立的或以铟为主要矿物的天然铟矿床，主要是在锌、铅等金属矿中作为杂质存在。铟是一种柔软、带蓝色色调的银白色金属，用指甲可划痕，具有强可塑性，能无限制变形。铟在常温下不易被氧化，具有良好的抗腐蚀性能，熔点比其他金属低，为156.6℃；沸点很高，为2080℃。铟的导电性比铜低约4/5，热膨胀系数几乎超过铜的1倍。铟的物化性能独特而优良，目前含铟产品以氧化锡铟（ito）、纯铟锭、半导体化合物、焊料及合金等形式广泛用于太阳能电池、电子计算机、高温超导、光电、航空航天及现代信息等战略性新兴产业。铟在这些领域具有较强的不可替代性，战略价值日益凸显。
2. 近年来铟需求快速增加，中国在全球消费格局中占有一席之地
铟首次发现于19世纪60年代，但直到1933年被添加进某种合金之后才开始商业应用。其大批量应用始于二战时期，铟作为涂层用于飞机发动机齿轮上，在增强其硬度的同时可以避免磨损和腐蚀。此后，随着铟的用途不断被发掘，其应用逐渐扩展至合金、焊料和电子工业等方面。铟的供需量因而逐渐增加，1988年产量突破百吨。2000年以后，伴随着液晶显示技术的快速发展，铟的消费进入快速增长时期。2000年我国铟消费量12吨，2021年增长至350吨左右，年均增速高达17.4%。
全球铟的消费格局比较稳定，日本和韩国是铟的最主要消费国家，二者铟消费量合计占全球的70%以上。2021年美国消费铟170吨左右，占比9%。虽然与日本、韩国相比，中国铟的消费量偏低（2021年占全球比例为19%），但中国已经成为铟的主要消费国之一，消费占比逐年增加（图1），在全球铟需求格局中占据重要的位置。
3. 太阳能光伏领域有望成为铟需求新的增长点
经过近20年的发展，铟的消费结构发生明显变化，主要表现在铟以ito氧化物形式用于平板显示领域的消费占比增加了24%，以cigs用于光伏薄膜电池中的消费占比增加了5%，而焊料及合金领域对铟的消费占比下降了26%，铟在太阳能电池领域也已开始展现出应用潜力。2000年与2021年中国铟消费结构对比见图2。
随着能源转型快速推进，太阳能产业迎来爆发式增长。cigs薄膜电池是行业研究热点之一，近期光伏异质结电池技术取得突破，带动铟需求增加。据统计，1gw异质结靶材需要铟3.17吨。2022年异质结电池装机量保守在20gw，到2025年有望达到200gw。在不断突破技术和成本瓶颈之后，cigs产业必将呈现出蓬勃发展的态势，成为拉动铟消费的一个重要增长点。
太阳能产业发展趋势
1. 全球及中国太阳能产业快速发展，未来将成为主体电源
太阳能是最丰富的可再生能源之一，具有安全可靠、无噪声、无污染、无需消耗燃料，可以方便地与建筑物相结合等优点。太阳能发电成为当代新能源开发的重要方向之一，在“碳达峰、碳中和”背景下将成为新型能源系统中的主要能源结构。全球光伏市场在过去十年间飞速发展，据《2022年全球可再生能源现状报告》，2011年总装机容量70gw，2021年增长到942gw，增加了12.5倍。回顾全球光伏市场的发展历程，2012年以前市场快速发展主要得益于欧洲国家光伏项目的快速扩张，而2012年以后中国等亚洲国家成为全球光伏装机增长的主要贡献力量。
随着太阳能电池技术不断取得进步，太阳能电池生产成本和光伏发电成本快速下降。在国家相关政策扶持下，我国光伏发电市场持续保持快速发展，2010年累计装机仅0.87gw，2021年增长到306gw，年均复合增长率高达70%。目前我国太阳能产业已经建立了较好的产业基础，在技术和成本上形成了国际竞争优势。2021年新增装机国家分布中，中国新增54.9gw，占全球新增的31%，遥遥领先于美国、印度等其他国家。根据中国光伏行业协会预测，到2030年乐观情况下，中国将新增光伏装机123gw，累计装机可达1000gw。未来太阳能发电成为主体电源的趋势不可阻挡。
2. 太阳能电池技术历经三代发展，薄膜电池可为全球电力供应做出重要贡献
太阳能发电技术已有100多年的历史，其发展大致可以分为三代：第一代是以单晶硅和多晶硅为代表的晶硅（c-si）太阳能电池；第二代材料以薄膜技术为代表，包括非晶硅（α-si）、碲化镉（cdte）和cigs；第三代是采用纳米技术制造，具有高效绿色环保特点的新型太阳能电池，包括有机太阳能电池、高倍聚光电池、钙钛矿和柔性太阳能电池等。
第一代晶硅电池的起步早，各方面技术已经成熟，市场化程度较高。但也存在一定缺点，由于合成原料和生产工艺要求过高，导致这类电池的成本较高。2005年晶硅电池的全球市场份额94%，2009年下降到81%，2017年占比95.4%，未来市场占比可能呈下降趋势。第二代薄膜电池的制作过程比较简单，在成本方面具有一定优势，发电效率也在逐步提高，未来可为全球电力供应做出重要贡献。第三代电池虽已取得相应的突破和进展，但大多数还处于实验室阶段，市场有待开拓。
3. 不同薄膜电池技术各有优缺点，cigs技术发展前景可观
从全球市场份额来看，2017年硅基薄膜电池的占比约为7%，cigs薄膜电池的占比为52％，cdte薄膜电池的占比为41％。三种薄膜电池各有优缺点，其中硅基薄膜电池不存在污染和原材料稀缺等问题，吸收效率较高，但由于其光学带隙与太阳光光谱不匹配，导致其光电转化率偏低。该技术起步早，曾经是市场化程度最高的电池，但受限于效率和稳定性问题，市场占比严重下滑。cdte薄膜电池的性能稳定，制备过程相对简单，成本较低，但原材料镉具有污染性，在一定程度上会限制其发展。cigs薄膜电池具有较强的抗辐射能力，光电转化率超过20%，各种技术已趋于成熟，但可能面临关键原材料铟供应不足的问题。详见表1。
综合三代电池的技术特点和产业发展现状来看，虽然目前仍然是晶硅电池占据主导地位，但是随着薄膜电池的技术和成本不断突破，未来光伏电池市场将呈现晶硅电池和薄膜电池两种技术齐头并进的局面。而从长期来看，薄膜技术会占据主导地位。目前国内cigs技术已达到国际顶尖水平，具有可观的发展前景。
结语
在加速推进能源转型的过程中，太阳能表现出了很大的发展潜力，光伏电池技术已成为行业研究热点。短期内晶硅电池仍将主导市场，但薄膜太阳能电池的市场竞争力不可小觑，2030年其市场份额有望和晶硅电池平分秋色。cigs薄膜电池是具有较大发展潜力的技术之一，随着市场份额不断提高，势必会拉动铟的需求快速增长。由于铟是伴生矿，其产量受主矿生产活动的制约，未来铟的综合回收利用问题应引起相关部门重视，谨防因原料供应不足而制约cigs产业的发展。
