硅基薄膜太阳电池应用现状分析
太阳能电池用硅材料的研究现状与发展趋势
太阳能电池用硅材料的研究现状与发展趋势一、本文概述随着全球能源结构的转型和环保意识的日益增强，可再生能源的开发和利用已经成为当今世界的重要议题。
其中，太阳能作为一种清洁、无污染、可持续的能源形式，受到了广泛关注。
太阳能电池作为将太阳能转化为电能的关键设备，其性能与材料的选择密切相关。
硅材料因其优异的半导体性能、丰富的储量以及相对成熟的生产工艺，成为了太阳能电池的主流材料。
本文旨在探讨硅材料在太阳能电池领域的研究现状，分析其在不同应用场景下的性能特点，并展望其未来的发展趋势。
本文将对硅材料的基本性质进行介绍，包括其晶体结构、电子特性以及光学性质等，为后续的研究提供理论基础。
我们将详细分析当前硅材料在太阳能电池中的应用现状，包括不同类型的硅太阳能电池（如单晶硅、多晶硅、非晶硅等）的优缺点、制造工艺以及光电转换效率等方面的内容。
我们还将探讨硅材料在柔性太阳能电池、异质结太阳能电池等新型电池技术中的应用前景。
在此基础上，本文将深入探讨硅材料研究的最新进展，包括纳米硅材料、硅基复合材料以及表面改性技术等新型硅材料的开发与应用。
这些新技术和新材料的出现，为硅太阳能电池的性能提升和成本降低提供了新的可能性。
我们将对硅材料在太阳能电池领域的发展趋势进行展望，探讨未来硅材料研究的方向和重点，以期为推动太阳能电池的持续发展和广泛应用提供参考。
二、硅材料的性质及其在太阳能电池中的应用硅是一种半导体材料，具有独特的电子结构，使其成为太阳能电池的理想选择。
硅的禁带宽度适中（约为1电子伏特），可以吸收可见光及近红外光区的太阳光，使其具有较高的光电转换效率。
硅材料还具有丰富的储量、良好的稳定性和相对较低的成本，这些因素使得硅成为商业化太阳能电池中最广泛使用的材料。
硅材料主要分为单晶硅、多晶硅和非晶硅三种类型。
单晶硅具有最高的光电转换效率，但成本也相对较高；多晶硅成本较低，效率略低于单晶硅；非晶硅则以其低廉的成本和易于大规模生产的特性而受到关注，但其光电转换效率相对较低。
硅基太阳能电池的研究与应用
硅基太阳能电池的研究与应用随着能源需求的不断增长，人类正在寻找各种可替代传统化石燃料的新能源。
太阳能作为一种可再生能源，受到了广泛的关注。
在太阳能领域中，硅基太阳能电池是目前最为成熟和普及的一种太阳能电池类型。
本文将介绍硅基太阳能电池的研究现状、发展历程和应用前景。
一、硅基太阳能电池的研究现状硅基太阳能电池是最早被发明的太阳能电池，自20世纪50年代以来，不断得到研究和改进，并成为目前市场上最常见的太阳能电池类型。
硅基太阳能电池一般分为单晶硅、多晶硅和非晶硅太阳能电池。
目前，硅基太阳能电池的研究重点主要涉及以下几个方面：1. 提高转换效率。
硅基太阳能电池的效率受到多种因素的影响，如材料、结构和工艺等。
近年来，研究者们通过探索新型硅基材料、优化器件结构和使用先进的制造工艺等方式，不断提高硅基太阳能电池的转换效率。
目前，硅基太阳能电池的效率已经达到了22%以上。
2. 降低制造成本。
硅基太阳能电池制造过程中，原材料成本、加工成本和制造工艺等都是制造成本的重要组成部分。
为了降低制造成本，研究者们正在开发新型材料和制造工艺，例如新型半导体材料和低成本加工工艺等。
3. 提高稳定性和耐久性。
硅基太阳能电池在使用过程中，会受到氧化、光照、温度和湿度等因素的影响，从而导致电池性能下降或失去功效。
为了提高硅基太阳能电池的稳定性和耐久性，研究者们正在开发更稳定和耐久的材料和结构设计。
二、硅基太阳能电池的发展历程硅基太阳能电池发展历程可追溯至19世纪末期，当时研究者们观察到硅元素对于光电效应的作用。
20世纪50年代，贝尔实验室的研究者们首次制造出硅基太阳能电池，并将其应用于通信设备。
此后，硅基太阳能电池逐渐被推进到各个领域，成为可再生能源的代表。
1960年代末期至1970年代初期，世界各国开始在太阳能电池领域开展研究，并相继推出了一系列的太阳能电池类型，包括单晶硅、多晶硅和非晶硅太阳能电池等。
其中，单晶硅太阳能电池由于其转换效率高和稳定性好等特点，成为硅基太阳能电池研究的重点。
太阳能电池的研究现状及发展前景
太阳能电池的研究现状及发展前景太阳能电池是一种将太阳光能直接转化为电能的器件。
它是现代清洁能源领域中备受瞩目的技术之一。
随着对环境污染和非可再生能源的担忧日益增加，太阳能电池作为一种可持续发展和环保的选择，正变得越来越热门。
本文将介绍太阳能电池的研究现状及发展前景。
一、太阳能电池的研究现状太阳能电池是利用半导体材料制成的电池，其工作原理是将光子能量转化为电子能量。
现在最常用的太阳能电池是硅基太阳能电池。
硅基太阳能电池已发展了几十年，其效率已经逐渐接近极限。
然而，硅基太阳能电池的成本仍然比较高，对大规模应用来说仍然不够经济实惠。
为了降低成本同时提高太阳能电池的效率，研究人员正在寻找替代性材料。
一些新兴材料被广泛研究，如钙钛矿、有机太阳能电池和复合太阳能电池等。
其中，钙钛矿太阳能电池由于其高效率和低成本而备受关注。
与硅基太阳能电池相比，钙钛矿太阳能电池不但具有更高效率，而且材料成本也更便宜。
因此，钙钛矿太阳能电池被认为是一种有望在未来大规模应用的技术。
二、太阳能电池的发展前景随着对环境污染和非可再生能源的担忧日益增加，太阳能电池作为一种可持续发展和环保的选择越来越受到重视。
据国际能源机构预测，到2030年，太阳能电力将成为全球电力消费量中最大的单一来源之一。
在未来几年中，太阳能电池技术将继续发展，效率将逐步提高，成本也将进一步下降。
此外，在不断涌现的新材料和新技术的推动下，太阳能电池将不断完善，性能将不断提升。
总的来说，太阳能电池是一种前景广阔的清洁能源技术。
它可以为世界各地的人们提供可靠、廉价的电力，同时帮助我们减少对环境的破坏，降低对化石燃料的依赖。
因此，在国际上，太阳能电池技术被认为是实现可持续发展的关键技术之一。
三、结语太阳能电池作为一种可持续发展和环保的技术，已经成为了清洁能源领域中备受瞩目的一种技术。
虽然目前太阳能电池的研究仍在进行之中，但已经取得了很大的进展。
未来，随着新材料和新技术的涌现，太阳能电池将变得更加高效、便宜和可靠，同时也将为我们提供更多的清洁能源选择。
硅基光电材料的研究与应用
硅基光电材料的研究与应用硅基光电材料是当今光电子技术的重要组成部分，具有广泛的研究和应用前景。
本文将介绍硅基光电材料的研究现状和应用，展示了其在信息通信、太阳能电池等领域中的重要作用。
一、硅基光电材料简介硅基光电材料主要指硅材料在光学和电子方面的应用，是集材料科学、电子工程和光学等多种学科于一体的交叉领域。
硅是一种常见而廉价的元素，广泛地存在于自然界中，并且具有良好的物理化学性质和易加工加工等优点，因此，硅基光电材料在信息处理、传输、储存、显示、能源、生命科学等领域具有重要实际应用价值。
硅基光电材料的主要性质包括：1、非线性光学特性；2、较高的光学和电学响应速度；3、宽带电视和较高的光波导模式；4、良好的热稳定性。
硅基光电材料的发展程度和应用广泛程度，可以从其应用领域中得到体现。
二、硅基光电材料在信息通信领域中的应用信息通信技术对硅基光电材料的发展起到了重要推动作用，比如光收发器、光纤放大器、光开关等硅基光电子器件在信息通信领域的应用，已经深深地渗透到人们的日常生活中，使得信息数据得以快速而可靠地传输和处理。
在信息通信领域，光收发器和光纤传输技术是硅基光电材料应用的重要领域。
光纤传输技术可以高效地传输信息，同时，硅基光纤中的模式分裂优势，可以实现高速、大容量和低噪声的光信号传输。
光收发器则可以将光信号转换为电信号或者将电信号转换为光信号，在数字通信系统中具有重要作用。
此外，在数据存储领域，基于硅基微环谐振器，可以实现高速、低功耗、大容量的光盘存储。
三、硅基光电材料在太阳能电池领域中的应用太阳能是最为广泛使用的可再生能源之一，硅基光电材料在太阳能电池领域中的应用，可以提高太阳能电池的效率和光吸收的量。
太阳能电池的复合物和表面掺杂等表层修饰技术中，硅基光电材料的研究和应用，是本领域的发展热点。
硅基太阳能电池的研究多年来依旧是研究热点。
这是因为硅基太阳能电池拥有较高的光电转换效率，并且硅基材料的价格较便宜，不成膜亦可制备。
薄膜太阳电池的研发现状和产业发展
薄膜太阳电池的研发现状和产业发展
洪瑞江;沈辉
【期刊名称】《中国材料进展》
【年(卷),期】2009(028)009
【摘要】在人类社会可持续发展的进程中,必须解决好能源危机与环境保护等问题.在各国政府的大力扶持和相关鼓励政策的刺激和推动下,太阳能光伏产业得到了迅猛发展,光伏组件的成本不断降低,应用领域迅速扩大.其中,薄膜太阳电池由于其用料少、工艺简单、能耗低、成本有一定优势而越来越被业界所接受,近3年来薄膜太阳电池产业得到了较快发展,全球薄膜太阳电池产量从2007年的400 MW增长到2008年的890 MW,同比增长120%以上.目前已经能进行产业化大规模生产的薄膜电池主要有3种:硅基薄膜太阳电池、铜铟镓硒薄膜太阳电池(CIGS)和碲化镉薄膜太阳电池(CdTe).对上述3类薄膜太阳电池的特性、发展历史、研发现状以及产业发展状况作了介绍,对研究与产业中存在的问题以及未来研究方向也提出了看法.【总页数】10页(P35-44)
【作者】洪瑞江;沈辉
【作者单位】中山大学太阳能系统研究所,广东,广州,510006;中山大学太阳能系统研究所,广东,广州,510006
【正文语种】中文
【中图分类】TK512
【相关文献】
1.我国薄膜太阳电池产业发展概况 [J], 吴达成;刘馨
2.谈藏药研发现状及藏医药产业发展的建议 [J], 梅智胜
3.薄膜太阳电池系列讲座(12)硅基薄膜太阳电池(四) [J], 张晓丹;赵颖;熊绍珍
4.薄膜太阳电池系列讲座(21) 硅基薄膜太阳电池(十三) [J], 张晓丹;赵颖;熊绍珍
5.薄膜太阳电池系列讲座(20) 硅基薄膜太阳电池(十二) [J], 张晓丹;赵颖;熊绍珍因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
薄膜太阳能电池在能源领域的应用
薄膜太阳能电池在能源领域的应用薄膜太阳能电池作为一种新型的可再生能源技术，正逐渐在能源领域占据重要地位。
与传统的硅片太阳能电池相比，薄膜太阳能电池具有重量轻、灵活性强、生产成本低等优势，使其在工业、建筑、交通等领域的应用渐渐成为现实。
首先，薄膜太阳能电池在家庭能源供给方面具有广阔的应用前景。
家庭用电是每个家庭必不可少的需求，而使用薄膜太阳能电池可以将太阳光转化为电能，为家庭供应可再生清洁能源，减少对传统电力的依赖。
此外，薄膜太阳能电池的灵活性使其可以与各种建筑物结合，如安装在屋顶、阳台、窗户等位置，最大限度地利用太阳能资源。
其次，薄膜太阳能电池在工业领域的应用也十分广泛。
许多工业生产过程需要大量的电力支持，而薄膜太阳能电池可以通过吸收太阳能来转化为电能，为工业设备供应能源，降低能源消耗和排放，实现绿色生产。
同时，与传统的硅片太阳能电池相比，薄膜太阳能电池在生产过程中更加环保，减少了对稀有金属的需求和环境污染，符合可持续发展的要求。
此外，薄膜太阳能电池的可移动性使其在交通领域具有巨大潜力。
现代交通工具不仅需要燃料供应，也需要电力供应。
以电动汽车为例，薄膜太阳能电池可以安装在车顶或车窗上，通过太阳能来为电动汽车充电，延长行驶里程，减少对传统能源的依赖，进一步促进可持续发展。
此外，薄膜太阳能电池还可以用于通勤工具，如自行车、电动摩托车等，为城市出行提供清洁、便捷的能源解决方案。
在农业领域，薄膜太阳能电池也有着广阔的应用空间。
农业是国家粮食、棉花、油料等重要农产品的生产基地，而薄膜太阳能电池可以帮助农民提供清洁、可再生的能源供给，为温室、灌溉以及农机设备等提供电力支持。
此外，薄膜太阳能电池还可以用于养殖业的水泵、渔船等领域，为农业生产提供可持续发展的能源支持，助力农村经济的发展。
值得一提的是，薄膜太阳能电池的研究和发展仍然处于不断创新的阶段。
随着技术的进步，薄膜太阳能电池的转换效率持续提高，生产成本不断降低，更多应用领域的可能性将逐渐实现。
2023年薄膜太阳电池行业市场发展现状
2023年薄膜太阳电池行业市场发展现状近年来，随着环保意识的普及和能源消耗量的快速增长，全球对可再生能源的需求逐渐增加。
作为其中一种可再生能源，太阳能发电技术备受关注，并在全球范围内得到快速发展。
而薄膜太阳电池，作为太阳能电池的一种重要类型，其市场前景也越来越广阔。
一、市场情况1. 全球市场据市场调研机构Grand View Research统计，全球薄膜太阳电池市场规模将在未来五年内以8.5%的年复合增长率增长，到2025年将达到87.8亿美元。
而且，随着技术不断进步和成本下降，市场需求将会继续增长。
2. 中国市场目前，中国是全球太阳能电池制造业最大的生产国，而作为其中的一部分，薄膜太阳电池市场也在不断扩大。
根据CW Research的数据，2017年中国薄膜太阳电池市场占比已达全球的36.9%。
而且，随着国家政策的不断加强，中国薄膜太阳电池市场的规模将会继续增加。
如2019年新能源汽车补贴退坡政策，针对在微型电动汽车领域具有对新能源电池生产厂家认证、商业化生产能力的企业，将给予一定量的薄膜太阳电池补贴。
二、技术进步1. 高效率相对于传统多晶硅太阳电池，目前市场上的薄膜太阳电池更具有灵活性、轻薄、易于安装等优势。
而且，随着技术的发展，薄膜太阳电池的能量转化效率也在逐渐提高。
如目前市场上的柔性有机太阳能电池，其能量转化效率已经达到了12.6%。
2. 薄膜材料同时，因为薄膜太阳电池所使用的薄膜材料的成本和能耗都比传统多晶硅太阳电池低，所以薄膜太阳电池也更具有竞争力。
目前市场上主流的薄膜材料主要有铜铟镓硫（CIGS）、钙钛矿、有机物料等。
三、市场前景1.行业整合由于供应商的增加和价格竞争，薄膜太阳电池的竞争很激烈。
在这种竞争环境下，行业整合成为了行业发展的一种必然趋势。
如2019年某国际公司收购了某薄膜太阳电池生产商，进一步加强了其在该领域的市场地位。
2. 政策支持目前，全球越来越多的政府开始采取措施，推动可再生能源的发展。
中国薄膜电池产业发展现状
中国薄膜电池产业发展现状seek； pursue； go/search/hanker after； crave； court； woo； go/run after中国薄膜电池产业发展现状在金融危机之前,高昂的多晶硅价格制约了光伏产品的应用发展,在这种情况下,不少人对低价的薄膜太阳能电池寄予厚望,认为它将是晶体硅电池最大的竞争对手.但是这场危机冲击得海外市场严重萎缩,导致多晶硅价格暴跌,因此业内又有了“薄膜电池优势不在”的论断.“这些年薄膜电池在太阳能电池领域中一直处于一种非主流位置,主要原因就是效率不高.在发现衰减效应后,当时的非晶硅太阳能薄膜电池变成了一种弱光电池,用于手机、表、计算器等小物品上.我国引进了该技术后发展迅速,挤垮了很多国外企业,现在世界绝大多数的太阳能薄膜弱光电池都在中国生产.”中国科学院电工研究所王文静博士向笔者讲道.在今年五月份上海的一次会议上,无锡尚德CEO施正荣提出了他的观点：“薄膜太阳能绝对是泡沫,要分析都是谁在炒薄膜概念这里面有行业领袖和行业专家吗我自己搞薄膜搞了一辈子,还没有发现一种技术可以让转化率高于7%,何况现在硅原料价格下降这么快,薄膜太阳能并不具备什么竞争力.”不过,笔者又听到了另一种声音,推出全球最大硅基薄膜太阳能电池的新奥光伏表示,“这不是说超过10%转换率就更有竞争力的问题,而是在不同应用领域谁更有优势的问题.薄膜和晶体硅的应用领域有差异,晶体硅的转换效率高,使用面积小,用在屋顶非常有优势.但从客户角度看,他们最关心的还是系统电价,例如建大规模电站的话,薄膜电池就更有优势,因为面积大,系统电价就低.此外,做光电建筑一体化的话,薄膜电池也更有优势.”强生光电也认为“不能以转换率论英雄,价格才是核心.以目前建设1兆瓦光伏电站为例,晶硅组件的电站造价在2800-3000万元,非晶薄膜组件的电站造价只需1500万元.三年中,可使非晶薄膜电站造价降至1000万元人民币,而且非晶薄膜电站年发电量比晶硅电站高出10-15%,每度电的发电成本仅为晶硅的40-45%.”在光伏业内,硅基太阳电池与薄膜电池的博弈一直没有停止过,但是我们看到的事实却是：在技术创新意识和能力突飞猛进的21世纪,低价且有极大工艺改良性的产品永远能吸引投资者的目光.所以,在光伏建筑一体化愈演愈烈的今天,在“中国百万屋顶”、“金太阳工程”政策指引下,薄膜电池将在这一领域拥有绝对的优势.薄膜电池大规模商用的前提是提高光电转换效率.虽然薄膜电池的技术在几十年间有了突飞猛进的发展,但截至目前,没有一家薄膜太阳能电池公司宣布,转换效率超过10%,一般在6%左右,浙江正泰号称其光电转换效率达到9%,这在行业内已经属于最高.即便如此也只是硅基电池的一半.不过,由于耗电省、造价低,成本优势显现,薄膜电池开始受到青睐.一些多晶硅电池企业,也开始大手笔地引进薄膜电池生产线.更多的企业,直接开始制造薄膜电池,如河北保定的天威英利投资12亿元,从国外引进了兆瓦的薄膜电池生产线,在今年8月28日已经开始量产.总部位于上海的强生光电,也在江苏南通、苏州等地开建薄膜电池示范区.但是,同国际领先水平相比,我国薄膜电池的研究存在一定的差距.不过,中国可再生能源发展战略研究显示这种差距正在逐步缩小,我国在各种薄膜太阳电池的研究中,具有很好的研究基础和发展潜力.“十五”期间,“973计划”和“863计划”中分别把硅基薄膜太阳电池、染料敏化太阳电池、碲化镉薄膜太阳电池和铜铟镓硒太阳电池作为重大项目进行了立项和研究,并在“十一五”期间继续进行了立项.在“863”重点项目的支持下,四川大学和南开大学正在分别进行300千瓦碲化镉太阳电池和铜铟硒太阳电池的中试生产线研发；在“973”项目的支持下,中国科学院等离子体所和南开大学正在分别进行染料敏化太阳电池和新型高效硅薄膜太阳电池产业化技术研究工作.“现在国际上发展比较成熟的太阳能薄膜电池包括三种,非晶硅太阳能薄膜电池、碲化镉太阳能电池和铜铟镓硒CIGS太阳能电池,其中应用最普遍的是非晶硅太阳能薄膜电池,我国的很多企业和国外的EPV SOLAR、日本的Kenaka、夏普等都生产此种电池.碲化镉CdTe电池的主要生产企业是美国的Fisrt solar,由于其中的镉元素有毒,该企业承诺回收所有废弃电池.CIGS电池由于所含元素多使其生产稳定性难以把握,重复性较差使其进行大规模产业化生产比较困难.所以尽管BP、壳牌公司等已将其光电转换率大幅提高,但产能扩展有限,现在只有少量企业在进行大规模量产” 王文静介绍说.国内薄膜电池企业概述目前国内共有约三十家左右的薄膜电池生产企业在建或拟定项目不算在内,其中引进设备的有8-9家,共引进美国、欧洲、日本生产线约10条.这些引进生产线每条产能在40兆瓦左右,平均引进价格1亿美元,最高的一条生产线已花了12亿.另外20多家小型非晶薄膜工厂,规模小、产能低,有的只有一条兆瓦或5兆瓦生产线,设备为仿造80年代美国的早期设备,技术含量低,产品转换率在5%以下,且产品尺寸只有平方米,这些工厂产品大部分以配套园林灯具所需的小电池板为主.现挑选一些重要薄膜太阳能电池企业作简要概述.1、保定天威：保定天威薄膜光伏有限公司是保定天威保变电气股份有限公司直属子公司.天威薄膜核心技术团队包括微晶硅电池P-I-N结构及N-I-P结构的光电转换效率世界记录保持者麦耀华博士和黄跃龙博士,两位曾就职于欧洲着名的Jülich研究所,该技术涉及生产叠层电池必需的核心工艺技术.公司投资的第一条非晶硅薄膜电池生产线设备全部采购自瑞士欧瑞康已于今年8月进入量产,预计稳定转换效率%以上,后续投资4条非晶硅与微晶硅叠层技术生产线于2010年投产,届时稳定转换效率接近10%,规模将达到285MW.9月初,天威薄膜与泰国绿色能源有限公司签署了东南亚薄膜市场独家合作协议.双方约定,泰国绿色能源公司将天威薄膜作为其在东南亚薄膜光伏市场长期优选的中国薄膜太阳能组件供应商,为其太阳能发电厂项目合作服务,保证在2009~2011年的三年合作期间,向天威薄膜采购不低于70MW的薄膜电池.2、新奥光伏：河北新奥光伏能源成立于2008年4月,公司引进全球领先的硅基薄膜电池生产线,一期产能60MW,未来规模将达500MW.在今年SNEC第三届国际太阳能光伏展览会上,新奥光伏正式展出中国首块超大型㎡、转换效率达到8%的双结硅基薄膜太阳能电池板及透光BIPV光伏建筑一体化组件并举行了产品揭幕仪式.同样在这次会议上,新奥光伏总经理万克家作了题为㎡双结硅基薄膜太阳能电池板在新奥光伏生产进程的报告.新奥光伏能源引进了美国应用材料公司年产能60MW薄膜电池生产线,在设备安装完毕后的五个月内如期实现了产品下线目标.3、深圳拓日：拓日新能是国内生产规模最大、技术最先进的非晶硅太阳能电池制造商之一,非晶硅太阳能电池生产量、出口量连续四年位居全国第一.2006年圆满完成了国家科技部“十五”攻关计划中唯一的薄膜电池项目——“高效低成本非晶硅太阳能电池制造工艺及产业化技术”,在国内首次利用自主研发设备生产的非晶硅电池稳定效率达到5%以上；公司研发的“整体式非晶硅光伏电池幕墙”获得联合国工业发展组织“全球可再生能源领域最具投资价值的十大领先技术——蓝天奖”.公司公告称将在2013年8月底前,拟投资30亿元建设拓日新能乐山光伏产业园,目前共建有40MW的薄膜电池生产线.4、深圳创益：深圳创益科技创建于1993年,于去年底获得英特尔2000万美元的注资.据其创益公司网站上介绍,创益科技的产品除了主要采用导电玻璃和硅化气沉淀的技术来生产强光、弱光非晶硅薄膜电池外,还提供建筑光伏一体化发电系统、太阳能路灯解决方案、太阳能增氧机以及太阳能电站解决方案.1993年起家做太阳能电池的创益科技,最初给手表、计算器等做太阳能电池.不过,据投资方介绍,目前创益科技已经转向建筑外墙的大面积薄膜电池.5、浙江正泰：浙江正泰太阳能科技有限公司成立于2006年,最初的投资是3000万美元.截至目前在薄膜电池项目上的累计投资已近20亿元,试投产的20兆瓦生产线,是国内首条非晶/微晶薄膜电池生产线.公司总经理杨立友,师从着名物理学家李政道的博士研究生曾在美国太阳能行业从事过20多年的科学研究.而技术正是杨立友的优势,曾以他为主发明的纳米硅隧道结技术,是BP Solar公司多结非晶硅电池生产线是1997年建成的世界第一条10兆瓦生产线的核心技术之一,从而使正泰大面积薄膜电池组件的稳定效率首次达到9%.设备采用自欧瑞康.杨立友曾说过,正泰产品量产后,成本可以保持在元/W左右.在今年上半年,浙江正泰太阳能科技有限公司在杭州与赛伯乐成长基金及上海联合投资举行签约仪式,成功募集到5000万美元的PE私募股权投资,预计到明年,正泰薄膜电池产能将达到240MW.6、福建均石能源：提起国内薄膜电池厂家,不能不提福建均石能源,在今年5月中国国电集团进军青海,建设大规模并网发电项目的幕后推手就是均石能源.但是,均石能源又太过神秘,在笔者想方设法采访企业的时候,都被告知“公司内部有规定,回避所有媒体”.而利用各种搜索引擎发现,这家美商独资的外资企业除了广发招聘信息外,没有进一步公开的企业信息.青海省主管工业的副省长骆玉林在一次会议上透露,钧石能源是第一个深入青海,激发当地大力发展太阳能光伏并网发电产业的推动者.事实上,在发动青海攻势之前,钧石能源还在北京力克京东方,拿下了总投资额亿元的北京首个非晶硅薄膜太阳能电池项目.钧石能源在2007年从南开大学光电子薄膜器件与技术研究所获得了“非晶硅/微晶硅叠层太阳电池”关键技术,该技术由南开大学光电子所耿新华、赵颖教授领导的课题组开发完成.并获IDGVC等近1亿美元首轮风险投资.福建钧石能源有限公司是2008年2月正式在泉州成立的外商独资企业.但事实上,其法人代表林朝晖,从上世纪90年代开始,便开始涉足太阳能应用产品领域.其更早成立的泉州鲤城金太阳灯饰有限公司,系国内知名太阳能灯具生产商,产品远销世界各国.有知情人士透露,钧石能源是林朝晖涉足非晶硅薄膜太阳能电池项目后,重新注册的新公司.资料显示,钧石能源在泉州的项目,主要是建设26条非晶硅薄膜太阳能电池生产线,年产非晶硅薄膜太阳能电池板130兆瓦.而钧石的目标,是“力争成为世界上最大的太阳能薄膜电池生产企业之一”.7、天津津能：2008年津能非晶硅薄膜太阳电池的生产能力已达25MW,计划于三年内实现120MW的非晶硅太阳电池的生产规模.产品主要采用采用单室大容量、双结非晶硅薄膜太阳电池制造技术.津能主要产品为：玻璃衬底薄膜电池组件、柔性薄膜电池此为2007年与美国联合太阳能公司共同投资建设年产25兆瓦柔性非晶硅薄膜太阳能电池项目.8、南通强生光电：强生光电隶属于江苏南通强生轻工集团,2008年强生光电上马了第一条生产线,创造了单线产能、电池转换效率、设备投入产出比和批量投产时间四项全国第一,紧接着又快马加鞭,上了3条生产线,产能达到130兆瓦.强生光电目前正与美国着名真空设备制造企业合作,共享生产实践和一手数据,不断地对设备进行深度研发和及时升级.从目前整条生产线的设备投入方面来看,为尽快实现薄膜电池装备的国产化,强生光电也已与美国公司在苏州吴江建立合资企业,生产薄膜电池三大核心装备,即PECVD反应炉、真空溅射生产线和TCO导电玻璃生产线.在上海松江建立了输送线、叠合机、清洗机、磨边机等其他配套机械的生产工厂.通过在中国制造非晶薄膜全套生产设备,强生光电生产线的投入仅为那些全套引进设备的生产厂家的20%,并争取将这个数字控制在10%-15%之间,也就意味着35兆瓦整线投资不超过1000万美元,产品折旧费控制在每瓦美元左右.而且正在计划自已制造TCO设备、自行生产TCO玻璃,这样可使原料成本降低40%以上.强生光电有望在2010年底产能达到500兆瓦,成为中国最大的非晶硅薄膜电池生产基地,目前强生光电薄膜电池转换效率已达到%.9、蚌埠普乐新能源：2006年4月,半导体行业出身的孙嵩泉博士和合作伙伴陈良范博士,从美国硅谷来到蚌埠经济开发区,创办了专门生产薄膜太阳能电池的普乐新能源有限公司.1年后,普乐的第一条6MW非晶硅电池生产线顺利投产.普乐新能源由美国普乐光电技术有限公司、蚌埠市建设投资有限公司、安徽亚盛科技有限责任公司、成都创业投资管理有限公司共同出资设立,目前普乐新能源年产25兆瓦生产线全面投入生产,年产75兆瓦非晶/微晶硅薄膜太阳能光伏电池项目正在建设中,将于今年底完工.公司目标为2010年非晶/微晶硅薄膜太阳能电池生产能力达到100兆瓦,到2012年生产能力将达到200兆瓦.10、苏州百世德：2008年2月,江苏百世德太阳能科技有限公司破土动工,该公司由赛维LDK董事长彭小峰自己和家族成员共同投资,与赛维并无投资控股关系.彭小峰夫人亲自坐镇百世德,担任法人代表,并从美国、台湾地区高薪聘请了大批半导体专家,华虹NEC前总裁方朋担任CEO.江苏百世德太阳能高科技有限公司,计划分阶段达到总产能为1GW的薄膜太阳能电池组件设计产能,通过与全球顶尖太阳能设备供应商Applied Materials以及其他主要设备供应商的紧密合作,百世德将应用成熟的微晶硅薄模技术生产面积为的薄膜太阳能电池组件,起初将达到%的稳定转换率,随后将不断提高至10-12%.目前公司一期130兆瓦薄膜电池生产线或将于年底试生产,另外,于今年6月中旬,由中广核能源开发有限责任公司、江苏百世德太阳能高科技有限公司和比利时Enfinity公司组建的“联合体”以元/度的价格中标敦煌10兆瓦光伏并网发电项目.11、无锡尚德：2007年12月28日,占地近200亩,投资总额3亿美元,首期建设第一条60兆瓦硅薄膜电池生产线的尚德上海硅薄膜太阳电池研发及生产项目在上海漕河泾开发区浦江高科技园区的三鲁河畔举行开工仪式.历时近两年的工程,于今年7月初,尚德上海工厂第一片平米薄膜太阳能组件终于成功下线.公司预计到2010年将形成400MW的生产能力,设备主要采购自美国应用材料.12、河南阿格斯：河南阿格斯新能源有限公司25MW非晶硅薄膜太阳能电池项目于2008年11月破土动工,今年8月中旬正式投产.阿格斯新能源总设计规模500MW,用地318亩,一期仅设备投资就达7300万元人民币.河南阿格斯新能源有限公司的首席执行官赵一辉是河南新郑人,获得美国亚产桑那州立大学电子工程学博士学位.因在光电材料制备和特性研究方面的卓越贡献,成为国际IEEE国际电器与电子工程最具影响力的学术团体协会的终身会员.回国创业前任美国阿格斯太阳能有限公司首席执行官.我国薄膜太阳能电池生产设备现状与晶体硅电池生产相比,薄膜电池生产制造广泛使用真空镀膜等技术,更似半导体行业,因此技术水平高低直接影响产品良率,间接影响到企业的盈利能力.此外,由于薄膜电池技术发展时间较短,并未形成通用技术和通用设备,目前提供大尺寸薄膜电池设备交钥匙工程的主要是美国的应用材料公司AMAT、瑞士的Oerlikon以及日本的ULVAC等几家.设备折旧是薄膜电池的主要成本之一,根据目前市场报价,同容量薄膜电池生产线的价格是晶硅的6-10倍,而在主要原材料供应方面,目前均为国际巨头垄断,价格高且无保障.另外,在采访中了解到,薄膜电池的主要原材料包括玻璃导电玻璃及其他玻璃、EVA、靶材以及气体.薄膜电池对导电玻璃要求较高,目前国内厂商实力较弱,市场主要由日本NSG和美国AFG瓜分.随着国内薄膜产量的爆发,很有可能出现供应紧张的格局.靶材目前的国内供应仍被国际大厂把持,德国贺利氏是全球最大的供应商,在国内市场占有率超过60%.另外,国内目前没有企业生产硅烷,而主要国际大厂扩产有限,加之LCD 等需求量居高不下,硅烷供应仍偏紧张,价格维持高位并不排除继续上涨的可能.由于硅薄膜太阳能电池的生产设备和工艺是一体的,制造设备必须在研究材料和工艺的基础上才能实现,而制造商的研究投入要求回报,从而导致硅薄膜太阳能电池设备昂贵,其生产设备的价格比晶硅太阳能电池生产设备贵3倍以上,以25MWp的非晶硅太阳能电池生产线为例,设备投资额7000万～9000万美元,其设备费用约占薄膜太阳能电池制造成本的20%～30%.自2004年以来,薄膜太阳能电池发展十分迅速,同时,为改变其转换率较低的缺点,一些大型的半导体设备制造商都投入大量的人力和物力进行研究.薄膜电池行业的大量工艺涉及真空镀膜技术,镀膜技术水平、沉积速率直接影响产品良率和生产效率,间接影响到赢利能力.目前在国内能提供完整生产线的生产型企业有东莞宏威数码、上海曙海太阳能、北京北仪创新真空技术有限公司等几家公司.北方微电子、沈阳科学仪器、苏州思博露等企业则能提供覆膜沉积设备；北京德雷射科、深圳大族激光、武汉三工、珠海粤茂等企业能提供激光划线、刻蚀等设备.另外,苏州德龙激光有限公司成功开发出面向大幅面30MW薄膜太阳能电池的激光刻蚀设备以及激光去边设备,成为国内第一家向大幅面薄膜太阳能电池生产厂商提供激光加工设备的公司.至今为止已成功交付使用6台刻蚀设备.而像强生光电、普乐新能源等企业则自已研发相关设备供自己使用.宏威集团创立于2000年,为一家致力提供先进生产设备和工艺技术的全球性供应商,总部设在香港.宏威集团于发展初期进军光盘生产设备行业,并在空白光碟设备市场不断发展强大.宏威在自动化系统和工艺工程上,拥有雄厚的专业技术力量,结合其薄膜和真空镀膜等核心技术,将集团业务扩展至光伏等产业,能自主研发生产大面积、高产能、全自动非晶硅薄膜整套生产系统的企业,在河南安阳参与投资的河南新能光伏有限公司已于9月初成功试产第一片非晶硅薄膜电池.在今年的SNEC第三届太阳能光伏会议现场,上海曙海太阳能有限公司CTO奚建平作了题为双星-300030MW非晶硅薄膜光伏组件生产线的报告,把曙海太阳能薄膜设备推到了产业前台.标志着我国在光伏产业高端半导体薄膜核心设备与工艺经历了引进,消化吸收,仿制与改进等阶段以后,已经开始进入全面自主创新阶段.该设备采用非晶硅薄膜单结光伏电池生产技术,光电转换效率≥6%,生产成本在元/W.其核心设备：新一代等离子强化型化学气相沉积PECVD系统拥有完全自主知识产权,在多基板-致密沉积类别的设备家族中,解决了射频不稳定和高温操作等弊端,占据了光伏设备技术的世界领先地位.预计到2013年实现设备销售总额600MW.北京北仪创新公司是拥有50余年真空镀膜设备的研发和生产过程丰富经验的专业企业.同时也是最早与多所科研院校合作,成功进行多项非晶硅薄膜太阳能电池试验设备制造的企业.公司通过对“在高真空环境下进行的大面积磁控溅射”和“多片化学气相沉积PECVD”两项关键技术的产业化研究,2006年率先自主研发出我国首条非晶硅薄膜太阳能电池生产线成套技术和设备,是国内唯一实现销售收入的设备制造厂家,目前已为3家用户提供了总计20MW的成套生产线设备.北仪创新公司生产的非晶硅太阳能电池生产线覆盖整个非晶硅太阳能电池生产过程所需的设备及工艺,从采购的TCO透明导电膜玻璃一直到封装完好的非晶硅电池,整个项目为交钥匙工程.整条生产线主要包括：玻璃磨边、玻璃清洗、玻璃钻孔、预热炉、冷却炉、老化炉、PECVD设备、PVD设备、激光刻膜设备、封装层压设备、电池I-V检测设备等.“当前,薄膜电池项目基本还是以设备供应商提供完整的生产线及技术为主,投入的固定成本还是居高不下.但是当工艺成熟,不久的将来,薄膜电池组件企业在购买设备时将有更多的选择,用户可以购买各个环节的专用设备来配置一条完整的生产线,这种生产线可以为其公司的电池品牌高度定制,不再受生产线的约束.”生产非晶硅薄膜光伏激光刻蚀设备的珠海粤茂激光设备工程有限公司章曙东工程师向笔者说道.后记：随着美国First Solar公司宣布,将在中国内蒙古鄂尔多斯建设一个2G瓦2000兆瓦的大型发电厂后,国内的光伏薄膜电池再一次被推到了风口浪尖.此外,也First Solar有意在中国拓展供应链,以满足薄膜电池组件的生产和回收利用,这也意味着,该企业将可能通过在中国本地建设一个生产电池的基地,以便将电池就近提供给当地电厂使用.。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
硅基薄膜太阳电池应用现状分析【摘要】硅基薄膜太阳电池由于材料成本、转换效率等特点受到人们的关注，就非晶硅薄膜、多晶硅薄膜、微晶硅薄膜和非微叠层太阳电池的应用和发展趋势做了简要的分析。
【关键词】太阳电池；光伏建筑一体化；薄膜
随着人类社会工业化的不断发展造成资源极大浪费，生态环境恶化和破坏。
为此人类迫切建立起可再生能源为主的能源体系，可持续发展成为一切活动准则。
可以看到硅基薄膜太阳电池具有省材料、低成本、弱光性好和具有柔性的诸多优点，这些优点决定了硅基薄膜太阳电池在很多领域是有着晶体硅太阳电池所不具备的优势的。
近年，人们已经将视线放到如何更好的在生活生产中利用太阳能电池来提供清洁能源。
而这其中光伏建筑一体化是一个重要的组成部分。
建筑物太阳能电池玻璃幕墙和太阳能生态屋顶就是光伏技术应用于生活的实例。
利用太阳能发电可以部分甚至完全解决家庭和单位办公用电。
另外太阳电池玻璃幕墙不仅可以发电，作为建筑的外墙装饰也是不错的选择。
但是光伏建筑一体化必须遵循一个原则就是太阳能光伏发电系统的安装不能破坏已有建筑造型，不能破坏装饰性屋面的艺术风格，不能造成结构的重新返工，具有透光性和柔性的薄膜太阳能电池成为玻璃幕墙的不二选择。
大规模商业化生产柔性光伏组件是1998年尤尼索拉公司开始的，柔性非晶硅薄膜太阳电池组件与建筑完美结合并投入市场，光伏建筑一体化的发
展开始了一个新的时代。
最后，由于薄膜太阳电池具有柔性可以随形安装、轻薄从而减轻总质量、以及抗辐照等特性，硅基薄膜太阳电池在空间用太阳电池中的应用也是的另一个发展方向。
对于硅基薄膜太阳电池技术发展的关键在于如何提高光电转换效率，而由于其厚度优势可以考虑叠层从而利用不同材料实现光谱的扩宽，因为非晶硅的带隙为1.7ev左右而微晶硅的则为1.1ev附近，能够将光谱的长波限从0.9μm拓展的1.1μm，同时也降低了不稳定的非晶顶层的厚度有效抑制光致衰减。
因而，非晶硅/微晶硅的非微叠层电池成为了人们研究的重点。
shah通过计算给出了这种叠层电池的理论效率可达到30%以上。
1994年，瑞士微技术研究所（imt）首次提出微晶硅为底、非晶硅为顶叠层太阳能电池概念[1]。
之后，瑞士微技术研究所（imt）又采用甚高频等离子体增强化学气相沉积（vhf-pecvd）技术制备了效率达10.7%的非/微叠层电池[2]。
德国余利希光伏研究所（julich）采用射频等离子体增强化学气相沉积（rf-pecvd）技术沉积得到（8cm×8cm）效率达11.7%的非/微叠层电池组件[3]。
美国联合太阳能公司（uni-solar）制备了效率达14.1%的非晶硅/微晶硅/微晶硅三结叠层电池和效率为目前世界最高记录15.4% （小面积）的非晶硅/非晶硅锗/微晶硅三结叠层电池[4]。
日本kaneka 公司采用vhf-pecvd技术制备的效率10.7%的单结微晶硅电池，带有中间层的效率高达14.7%的非晶硅/微晶硅小面积三结叠层电池
（面积为1 cm）（a-si/c-si/c-si）的最高转换效率为15%，大面积（910×455mm ）组件效率达13.4%[5]。
国内南开大学从“六五”开始，连续四个五年计划得到国家科技攻关项目和国家973项目的支持，非晶硅/微晶硅叠层电池的研究取得了不俗的成果；薛俊明[6]等人采用射频等离子体增强化学气相沉积（rf-pecvd）技术制得的a-si/c-si叠层池效率达到9.83%；韩晓艳等人采用甚高频等离子体增强化学气相沉积（vhf-pecvd）技术制备的非晶/微晶叠层电池效率高达11.17 %，接近国际先进水平。
硅基薄膜太阳电池有着广阔的开发利用前景，但同时也存在着转换效率和稳定性等问题，将在未来随着科研人员的努力不断地提高和改进，给人类生产生活带来更多的方便。
【参考文献】
[1]meier j，dubail s，frlckiger r，et a1.intrinsic microcrystalline silicon（μc-si：h）- apromising new thin film solar cell material[m]//proc. of 1st wor1d conference on photovoltaic solar energy conversion，hawaii，usa，1994：409.
[2]meier j，spitznagel j，kroll u，et a1.potential of amorphous and microcrystalline silicon solar cells[j].thin solid films，2004，451/452：518-524.
[3]rech b，repmann t，van den donker m n.challenges in microcrystalline silicon based solar cell technology[j].thin
solid films，2006，511/512：548-555.
[4]yan b， yue g，owens j m，et a1.photovoltaic energy conversion[m]// conference record of the 2006，ieee 4th w orld conference，2006：1477-1480.
[5]yamamoto y，nakajima a，yoshimi m，et a1.a high efficiency thin film silicon solar cell and module[j].solar energy，2004，77：939-949.
[6]薛俊明，麦耀华，赵颖，等.薄膜非晶硅微晶硅叠层太阳能电池的研究[j].太阳能学报，2005，26（2）：166-169.
[责任编辑：王静]。