2000MW年专利技术高效长寿命晶体硅太阳能电池片建设项目可行性研究报告

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200MW/年专利技术高效长寿命晶体硅太阳能电池片建设项目

可

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究

报

告

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前言

在全球能源形势日趋紧张的情况下，世界各国都在寻求新的能源替代方法，太阳能以其清洁、安全、经济等显著优势，已经成为国际能源发展的重要方向。对于能源短缺现象非常严重的中国来说，太阳能尤其受到了市场的青睐。“十一五”规划提出，到2010年万元GDP能耗水平要比2005年下降20％，而且是为数不多的约束性指标之一。无论从国家能源安全方面来说还是从提升国民经济发展水平方面来说，大力发展光伏产业都是十分重要和必要的。而另一方面我国幅员广大，有着十分丰富的太阳能资源。据估算，我国陆地表面每年接受的太阳辐射能约为50×1018kJ，全国各地太阳年辐射总量达335～837kJ／cm2〃a，中值为586kJ／cm2〃a，这又为我国发展光伏提供了资源基础。为响应国家产业发展政策号召，保护地球资源，解决日益严重的能源和环境问题，公司董事长张恩理先生高瞻远瞩，以发展民族产业，造福人类为己任，决定投资光伏能源高新技术产业，为国家和人类贡献自己的力量。

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目录

第一章总论 (1)

一、公司概况 (1)

二、公司战略概述 (2)

三、项目概述 (2)

第二章项目建设背景与必要性 (6)

一、项目建设的背景 (7)

二、项目建设的必要性 (8)

第三章市场预测 (10)

一、市场供求现状 (11)

二、市场发展趋势分析 (13)

三、产品竞争优质分析 (15)

第四章生产规模与产品质量标准 (18)

一、生产规模 (18)

第五章技术工艺方案 (18)

一、技术方案 (19)

二、工艺方案 (19)

第六章原料与燃料的供应 (23)

一、年需原材料、辅助材料 (24)

二、年需要能耗分析 (24)

2000MW/年专利技术高效长寿命晶体硅太阳能电池片建设项目可行性研究报告第七章项目建设条件与用地方案 (24)

一、项目建设条件 (25)

二、用地方案 (26)

第八章公用工程与辅助设施建设方案 (28)

一、总平面布置 (28)

二、工厂运输及物流 (28)

三、供配电工程 (28)

四、给排水工程与消防 (28)

五、土建 (29)

第九章节能 (30)

一、节能分析 (31)

二、能耗状况和能耗指标分析 (31)

三、产品能耗 (32)

四、节能分析 (32)

第十章环境保护 (33)

一、环境保护标准及设计依据 (33)

二、周边环境分析 (33)

三、本项目产生的污染分析 (33)

四、环保措施 (34)

第十一章项目实施进度计划 (35)

一、建设工期 (35)

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二、建设进度安排 (35)

11.3项目实施进度表 (36)

第十二章组织机构、劳动定员与人员培训 (37)

一、组织机构 (37)

二、劳动定员 (37)

三、人员培训 (38)

第十三章投资估算与资金筹措 (39)

一、投资估算 (39)

二、项目建设资金筹措方案 (42)

第十四章财务评价 (43)

一、财务评价依据、基础数据与参数选取 (43)

二、年销售收入及年利润估算 (44)

三、成本估算 (45)

四、财务效益分析 (46)

第十五章社会效益分析 (49)

第十六章风险与对策 (50)

一、风险分析 (50)

二、风险对策分析 (51)

第十七章结论与建议 (53)

一、结论 (53)

二、建议 (54)

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200MW/年专利技术高效长寿命晶体硅

太阳能电池片建设项目可行性研究报告

第一章总论

一、公司概况

湖南天利恩泽太阳能科技有限公司成立于２００８年7月，是由现任江西省安福羊陂铁矿董事长，西藏冈底斯矿业公司董事长张恩理先生个人投资成立的湖南第一家光伏产业高新技术民营企业，座落于湘潭市高新技术产业开发区德国工业园区内，现注册资本 5000万元，计划明年追加注册资本20000万元人民币，公司主营业务为太阳能电池片及应用产品，总占地面积116.2亩，2009年一期建成投产后年产值可达10.8亿元，全部建成投产后年产值可达43.2亿元；年可实现税收15754万元，税后净利润18750万元。

公司董事长张恩理先生现拥有个人资产８亿人民币，其投资的江西省安福羊陂铁矿成立于1998年，2000年正式投产，现有员工310人，选矿厂三座，拥有固定资产规模达18000万元，年实现产值达40000万元，年上缴利税6000万元，

2000MW/年专利技术高效长寿命晶体硅太阳能电池片建设项目可行性研究报告实现税后利润7000万元，由于为当地经济发展和社会建设作出重大贡献而多次受到当地政府的嘉奖。其采矿权占地面积达1.5平方公里，储存量达2700余万吨，可持续开采20年。其投资的西藏冈底斯矿业公司成立于2006年10月，注册地为西藏拉萨市，公司注册资金3000万元，其中三个矿具有采矿权。

二、公司战略概述

三、项目概述

㈠项目摘要

1、项目名称: 年产200MW专利技术高效长寿命晶体硅太阳能电池片项目建设

2、项目建设单位及基本情况

项目建设单位：湖南天利恩泽太阳能科技有限公司;注册时间:2008年7月，注册资金:5000万人民币;企业性质:私营有限责任公司;生产经营地点:湘潭市高新技术开发区德国工业园;生产经营范围:太阳能科技产品的研发、生产、销售及相关技术推广等，自2008年9月6日，湖南天利恩泽太阳能科技有限公司与高新区管委会正式签订入园协议以来，目前正在进行厂房建设与生产设备采购的有关工作。

3、建设方案

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⑴项目建设地点:

项目建设地点：湘潭高新技术开发区德国工业园内。

⑵建设期限

本项目建设期为3年。即从2008年11月至2011年12月。其中：前期工程从2008年10月至2009年9月；后期工程从2009年10月至2011年12月;

⑶建设规模

本项目建设规模为:年产200MW专利技术高效长寿命晶

体硅太阳能电池片生产。

⑷建设内容

前期工程主要建设内容：

建设超净厂房6300平方米、原料成品仓库6300平方米、25MW高效长寿命晶体硅太阳能电池片生产线两条及相应的

供电、供水等配套工程。

后期工程主要建设内容:

建设6300平方米超净厂房、25MW高效长寿命晶体硅太阳能电池片生产线六条、办公科研用房与生活用房23000平方米及相应的供电、供水等配套工程，形成年产200MW高效长寿命晶体硅太阳能电池片生产能力。

4、技术工艺方案

2000MW/年专利技术高效长寿命晶体硅太阳能电池片建设项目可行性研究报告本项目通过采用拥有自主知识产权的PN结核心技术和多晶硅生产工艺，降低生产成本10%以上，在建设两条25MW 电池片的基础上，再上六条25MW电池片生产线。

5、投资估算及资金筹措

⑴投资估算

本项目总投资72352.09万元，固定资产总投资57973.84万元(其中：前期工程投资18116.76万元，后期工程投资39857.08万元)，建设期利息324万元，流动资金14054.25万元。

⑵资金筹措

建设单位前期自筹12440.76万元，后期融资和追加投资34911.32万元，申请银行贷款25000万元。

6、经济效益分析

本项目建成后，每年可新增营业收入432000万元，实现税后利润13748.87万元。项目投资税后净利润率19.00%，投资回收期6.12年（含建设期），经济效益较为显著，财务上切实可行。

7、社会效益分析

建设本项目,一是对于解决目前国内能源紧张，推动我国可再生能源的发展，具有一定的积极作用; 二是可直接提供1800个就业岗位；三是通过上游产品硅料与有关配料、下游产品电池片组件、逆变上网设备与逆变独立用户设备,

2000MW/年专利技术高效长寿命晶体硅太阳能电池片建设项目可行性研究报告可带动上下游发展相关产值100多亿元以上,增加1万人以上的就业岗位,对于促进当地财政增收,社会稳定,具有十分重要的作用

㈡可行性研究报告的编制依据

1、国家发展与改革委员会发布的可再生能源的发展规划。

2、国家关于发展可再生能源的法律、法规与政策。

3、国家发展与改革委员会、建设部联合颁发的《建设项目经济评价方法与参数》第三版有关规定；

4、国家建设部关于基本建设有关标准、规范与规程；

5、湘潭高新技术开发区十一五发展规划

6、项目建设单位提供的基本数据。

㈢结论与建议

1、结论

湖南天利恩泽太阳能科技有限公司拥有自主知识产权的PN结核心技术和多晶硅生产工艺与经济基础，投资建设年产200MW高效长寿命晶体硅太阳能电池片生产线，项目建设符合国家发展可再生能源的产业政策，经济效益显著。同时，可带动发展上下游相关产品形成100亿元以上产值。项目的实施，对于促进当地方经济发展，促进社会稳定，具有十分积极的效果，是一个经济效益、社会效益与生态效益俱佳的项目。

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2、建议

建议国家发展与改革委员会立项并请求给予中央预算

内专项资金的重点支持，金融部门加大对项目贷款支持力度,企业抓紧做好项目前期工作，确保该利国利民工程尽快建成投产，产生更大的效益。

第二章项目建设背景与必要性

2000MW/年专利技术高效长寿命晶体硅太阳能电池片建设项目可行性研究报告一、项目建设的背景

能源是经济和社会发展的重要物质基础。工业革命以来，世界能源消费剧增，煤炭、石油、天然气等化石能源资源消耗迅速，生态环境不断恶化，特别是温室气体排放导致日益严峻的全球气候变化，人类社会的可持续发展受到严重威胁。目前，我国已成为世界能源生产和消费大国，但人均能源消费水平还很低，随着经济和社会的不断发展，我国能源需求将持续增长。增加能源供应、保障能源安全、保护生态环境、促进经济和社会的可持续发展，是我国经济和社会发展的一项重大战略任务。

可再生能源是我国重要的能源资源，在满足能源需求、改善能源结构、减少环境污染、促进经济发展等方面已发挥了重要作用。但可再生能源消费占我国能源消费总量的比重还很低，技术进步缓慢，产业基础薄弱，不能适应可持续发展的需要。

光伏发电作为可再生能源的重要组成部分，最初系作为独立的分散电源使用，近年来并网光伏发电的发展速度加快，市场容量已超过独立使用的分散光伏电源。2005年，全世界光伏电池产量为120万千瓦，累计已安装了600万千瓦。太阳能热发电已经历了较长时间的试验运行，基本上可达到商业运行要求，目前总装机容量约为40万千瓦。太阳能热利

2000MW/年专利技术高效长寿命晶体硅太阳能电池片建设项目可行性研究报告用技术成熟，经济性好，可大规模应用，2005年全世界太阳能热水器的总集热面积已达到约1.4亿平方米。2006年、2007年我国太阳能光伏发电出现了超常规发展，根据国家发展与改革委员会发布的国家中长期可再生资源能源发展规划，结合世界各国对可再生能源的产业政策，国内外光伏产业蕴藏着巨大的发展空间。

湖南天利恩泽太阳能科技有限公司董事长张恩理先生拥有江西省安福羊陂铁矿，西藏自治区冈底斯矿业公司等多个企业，总资产八亿人民币，年利润一亿人民币以上。为了发展太阳能光伏产业,2005年起,先后引进国外从事光伏产业的科技人员,组织国内光伏产业有关专家进行联合技术攻关,成功解决了光伏产业生产成本等方面的部分技术难题,显著降低了生产成本,并申请了多项专利。

为了把目前拥有的技术优势迅速转化为经济优势,推动我国太阳能光伏产业的发展,2008年9月，在湘潭高新技术开发区德国工业园注册，成立了湖南天利恩泽太阳能科技有限公司，目前正在进行厂房建设与生产设备的采购工作，特提出本项目。

二、项目建设的必要性

1、有利于调整我国能源结构,促进经济、生态协调发展

光伏发电，作为可再生能源的重要组成部分，利用光伏

2000MW/年专利技术高效长寿命晶体硅太阳能电池片建设项目可行性研究报告发电，具有污染小、可持续利用的特点，对于解决我国无电地区人口用电问题具有独特优势。目前，我国无电地区主要为地处偏远地区，人口分散，缺乏常规能源资源，许多地区不适合采用常规方式建设能源基础设施，而这些地区，往往又是太阳能资源丰富的地区，采用光伏发电是解决这些无电人口供电问题的有效手段。农村人口众多，生活用能方式落后，影响农村居民生活水平的提高。可再生能源作为我国能源的重要部分，其比例将逐年增大，建设本项目，对于在一定程度上解决目前无电地区用电问题，调整国家能源结构，具有积极作用。

2、有利于促进当前财政增收与社会稳定

本项目建成投产后，每年可实现销售收入432000万元，上缴国家税收49239.79万元，企业可实现利润66128.11万元，并可提供1800个就业岗位。同时，通过上游产品硅料与有关配料、通过下游产品电池片组件与逆变上网设备与逆变独立用户,可带动上下游发展相关产值100多亿元以上,增加1万人以上的就业岗位。项目的建设，对于当地财政增收，企业增效、社会稳定，具有十分积极的效果。

3、有利于提高太阳能发展应用水平，为发展资源节约型、环境友好型经济做出贡献。

据国家统计局初步测算，2006年我国GDP为209407亿元，能源消费总量为24.6亿吨标准煤，现价万元GDP能源

2000MW/年专利技术高效长寿命晶体硅太阳能电池片建设项目可行性研究报告消耗1.17吨标准煤，比上年下降4.4%。不变价（1952年价格）万元GDP能源消耗5.8吨标准煤，比上年下降1.23%。据统计，每年我国陆地接收的太阳辐射总量，相当于２４０００亿吨标煤，这是大自然赋予我国人民的一笔巨大财富，说明我国拥有丰富的太阳能资源开发潜力，亟待我们去开发和应用。而如果充分利用好我国太阳能资源的0.1%，将可节约24亿吨标煤，摆脱传统能源消耗,为发展资源节约型、环境友好型社会经济做出巨大贡献。

第三章市场预测

2000MW/年专利技术高效长寿命晶体硅太阳能电池片建设项目可行性研究报告一、市场供求现状

光伏产业是20世纪80年代后世界上增长最快的高新技术产业之一。自1990年开始，随着各国对可再生能源的重视和太阳能电池转换效率不断提高而使成本不断降低，太阳能电池产量步入快速增长期。太阳能工业在上世纪90年代，平均年增长速度超过20%。而本世纪开始的头三年，太阳能电池产量就从1999年不足200MW发展到2003年的742MW，２００４年PV市场的发展超过了工业历史上有过的任何一次飞跃， 2004年光伏工业增长60.4％；达1.2GW。2007年全球总增长５６％。达３.436GW。这种跳跃式发展将会在未来30～ 50年不断出现，而年平均增长速度将不会低于30%！

中国太阳能光伏发电地面应用的研究起始于上世纪70年代，到80年代全国陆续建立了云南半导体、宁波太阳能等五家太阳能电池生产企业。到2001年，中国太阳能市场主要是封装为主，而无锡尚德启动了10MW太阳能电池生产线（实际产能7MW左右），并在02、03、04年继续追加投资使生产能力达到了25MW，而组件封装能力已经达到50MW，在国内行业界引起轰动，书写了产值当年产3000万、次年1.5亿、第3年5个亿、第4年达到10个亿、2007年超过500兆瓦，产量超过300兆瓦，销售收入超过100亿元，名

2000MW/年专利技术高效长寿命晶体硅太阳能电池片建设项目可行性研究报告列世界光伏行业第二的神话！同样在2001年，国家计委、河北保定市先后投资在保定兴建一条5MW多晶硅电池生产线（从多晶硅硅片生产、电池生产到组件封装），该项目已于2003年全部建成投产。2007年7月，该公司在多晶硅铸锭、硅片、光伏电池片和光伏电池组件等环节的产能均已达到200MW，预计2008年各环节产能达到400MW，2009年年底达600MW。江西省新余江西赛维LDK太阳能高科技有限公司2005年7月注册成立，投资2个亿，2007年产值就超100亿，这些公司都已在美国纽约证券交易所上市。

由于太阳能发电的诸多有利因数，许多国家政府特别是西方发达国家在政策方面不断向太阳能发电方面倾斜，多年来光伏产业一直是世界增长速度最快和最稳定的领域之一。快速发展的屋顶计划、各种减免税政策、补贴政策以及逐渐成熟的绿色电力价格为光伏市场的发展提供了坚实的基础。如德国2006年装机容量953MW，2007年装机容量达到1300MW，预计2008年达到1625 MW， 2009年达到1983 MW ，2010年达到2320MW。市场将逐步由边远地区和农村的补充能源向全社会的替代能源过渡。起到减排CO 、增加社会就业、保持和加强德国光伏产业在世界的领先地位和支配地位的作用。日本政府在1997财政年度计划安装9400套4kW的屋顶光伏系统，总计37MW，是上一个财政年度的6倍，是日

2000MW/年专利技术高效长寿命晶体硅太阳能电池片建设项目可行性研究报告本1996年生产太阳电池组件的2倍，是全世界1996年光伏组件生产总量的41％。日本政府的计划目标是，到2010年安装5000MW屋顶光伏发电系统。德国联合政府在欧洲百万屋顶的框架下于98年10月份提出了一个光伏工业20年来最庞大的计划：在6年内安装 10万套光伏屋顶系统，总容量在300－500MW，总费用约9.18亿马克。该计划提供10年无息信贷，政府提供37.5％的补贴，该计划于1999年1月实施，现在的实际发展速度远远超过了该计划。发达国家政府发展光伏产业的主要动力来源是2005年生效的《京都议定书》中规定的CO2减排指标压力和2007年下半年以来石油价格的不断创历史新高。

二、市场发展趋势分析

随着工业规模的不断扩大，新技术的不断出现，生产成本必将大大降低，尤其是光伏产业链最高端的高纯硅的产能的扩大，整个行业的成本将快速下降，太阳能发电的市场竞争能力也在不断提高：今年国际石油的大涨价，我国目前电煤供应的困境，CO2减排的环保压力都制约着常规能源的发展，而国民经济的发展对能源的需求还在高速增长。根据这些情况太阳能发电与之完全市场竞争的时间为时不远。

太阳能发展的主要方向是光伏发电和热利用，近期光伏

2000MW/年专利技术高效长寿命晶体硅太阳能电池片建设项目可行性研究报告发电的主要市场是发达国家的并网发电和发展中国家偏远地区的独立供电。

国家《可再生能源中长期发展规划》提出：2010年光伏发电装机容量达到600MWp;2020年达到1.6GWp。目前，国家农村电力建设之无电村（户）电力建设试点项目即将启动，试点将解决4万户农牧民家庭基本生活用电，总装机4MWp。按此标准推算，5-10年内解决300万户通电问题将至少需要光伏系统300MWp。2005年3月中华人民共和国主席令33号正式颁布了《中华人民共和国可再生能源法》，2006年开始实施。其总量目标和光伏发电的份额有待确定，但其应用领域将不断扩大。依次为：边远地区农村电气化（通电及提高用电水平）、市政设施和公共设施（公路、铁路、通讯）、屋顶系统和建筑一体化（BIPV）、大型沙漠电站。

太阳能电池行业在各国政府的重视下，必将一直持续增长！目前是典型的供方市场，从2004年到2007年太阳能电池的井喷现象主要是欧洲市场的极大需求造成的。情况如下：欧盟（15国）2010年目标（白皮书）总能量供应中12%为可再生能源，其中21%电能来自可再生能源，光伏增长100倍：由1995的0.03GW长到2010的3GW，目前的市场是“供”远小于“求”，为建设本项目提供了巨大的发展空间。我国可再生能源发展规划指出:到2010年，全国建成1000个屋

2000MW/年专利技术高效长寿命晶体硅太阳能电池片建设项目可行性研究报告顶光伏发电项目，总容量5万千瓦。到2020年，全国建成2万个屋顶光伏发电项目，总容量100万千瓦。

三、产品竞争优质分析

由湖南天利恩泽太阳能科技有限公司建设本项目，具有以下优势：

1、雄厚的技术研发实力

公司非常重视新技术新工艺的研究，在筹建期间，就一方面抓基建，一方面抓技术开发。到目前为止已取得了一些工艺成果，已申报专利的有：太阳能电池硅片裂纹修复方法及其设备（申请号：200810143817.9），硅太阳能电池梯度杂质PN结制造方法（申请号：200810143819.8），一种低品质硅太阳能电池片制造方法（申请号：200810143818.3），一种能快速降温的扩散炉（申请号：200820159573.9）。目前正在进行引进海外相关专业留学研究人员的工作。

2、过硬的技术保障支持

公司在自主研发的基础上，同时和其它高等院校和半导体器件厂家合作进行新技术、新工艺研究。晶体硅太阳能电池片是个既成熟又新兴的产业，作为半导体器件产业的一部分，它的工艺、原理和集成电路、三极管大部分很类似，但又要简单得多。因此，该产业的基础技术是成熟和公知的。

晶体硅太阳能电池的制造工艺流程

晶体硅太阳能电池的制造 工艺流程 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020

提高太阳能电池的转换效率和降低成本是太阳能电池技术发展的主流。 晶体硅太阳能电池的制造工艺流程说明如下： （1）切片：采用多线切割，将硅棒切割成正方形的硅片。 （2）清洗：用常规的硅片清洗方法清洗，然后用酸（或碱）溶液将硅片表面切割损伤层除去30－50um。 （3）制备绒面：用碱溶液对硅片进行各向异性腐蚀在硅片表面制备绒面。 （4）磷扩散：采用涂布源（或液态源，或固态氮化磷片状源）进行扩散，制成PN＋结，结深一般为－。 （5）周边刻蚀：扩散时在硅片周边表面形成的扩散层，会使电池上下电极短路，用掩蔽湿法腐蚀或等离子干法腐蚀去除周边扩散层。 （6）去除背面PN＋结。常用湿法腐蚀或磨片法除去背面PN＋结。 （7）制作上下电极：用真空蒸镀、化学镀镍或铝浆印刷烧结等工艺。先制作下电极，然后制作上电极。铝浆印刷是大量采用的工艺方法。 （8）制作减反射膜：为了减少入反射损失，要在硅片表面上覆盖一层减反射膜。制作减反射膜的材料有MgF2 ，SiO2 ，Al2O3，SiO ，Si3N4 ，TiO2 ，Ta2O5等。工艺方法可用真空镀膜法、离子镀膜法，溅射法、印刷法、PECVD法或喷涂法等。 （9）烧结：将电池芯片烧结于镍或铜的底板上。 （10）测试分档：按规定参数规范，测试分类。

由此可见，太阳能电池芯片的制造采用的工艺方法与半导体器件基本相同，生产的工艺设备也基本相同，但工艺加工精度远低于集成电路芯片的制造要求，这为太阳能电池的规模生产提供了有利条件。

主要薄膜光伏电池(非微晶硅、CIGS)技术及制备工艺介绍

主要薄膜光伏电池（非/微晶硅、CIGS）技术及制备工艺介绍

第一章薄膜光伏电池技术及发展概况简述一、全球主要薄膜光伏电池技术简介

图：薄膜光伏电池结构 二、薄膜光伏电池发展概况 （一）非晶硅薄膜电池的大规模应用堪忧 中国有超过20 家非晶硅薄膜电池厂商，共约1.1GW 产能，其中800MW的转换效率为6%-7%，300MW 的转换效率高于8.5%，最高的转换效率可以达到9%-10%，生产成本为约0.8 美元/W。如果非晶硅薄膜电池的转换效率为10％，组件的价格低于晶体硅电池的75％，才有竞争力。 随着今年晶硅电池成本的下降和转换效率的稳步提升，2010 年7月，美国应用材料公司(Applied Materials)宣布，停止向新客户销售其SunFab 系列整套非晶硅薄膜技术。8 月，无锡尚德叫停旗下的非晶硅薄膜太阳能组件生产线的业务。非晶硅薄膜电池要继续扩张市场份额，还需要突破其转换率低和衰减性等问题，建立市场信心。 另外，非晶硅薄膜电池在半透明BIPV 玻璃幕领域具有相对优势，

但目前BIPV 仍面临透光度和转换效率的两难困境，大规模应用尚未推行，非晶硅薄膜电池前景堪忧。 （二）CdTe薄膜电池难以成为国内企业的发展重点 CdTd 薄膜电池方面，美国First Solar 一枝独秀。First Solar 组件效率已达11％，成本降低到0.76 美元/W，在所有太阳电池中成本最低。First Solar 今年产能约1.4GW,预计2011、2012 年分别达到2.1GW 、2.7GW。在电池制造技术和装备制造，市场份额和规模效应方面，FirstSolar 已经占据了绝对优势，国内企业难以有较大发展，目前国内介入CdTe 电池的企业仅三家，且均未实现大规模量产。 另一方面，碲属于稀有元素，在地壳里仅占1x10-6 。已探明储量14.9 万吨，该技术的未来发展空间受限。预计CdTe 技术不会成为我国企业发展薄膜电池的主要方向。 （三）CIGS技术前景诱人，成为投资亮点 虽然目前全球有上百家企业从事CIGS 技术的研发，但突破技术和设备瓶颈，能够生产大面积组件的企业不多。技术相对成熟，单机年产量超过10MW 的生产线更少，目前仅有如Johanna Solar(德国)、WurthSolar(德国)、Global Solar(美国)、Showa Shell(日本)、Honda Soltec（日本）等公司。 CIGS 的工艺和设备要求复杂，目前国际上尚未形成标准生产工艺和技术垄断企业。中国企业有望通过自主创新，引进设备或与国外设备企业合作开发等形式加快CIGS 薄膜电池的产业化。例如，孚日引进Johanna 的60MW 生产线，哈高科与美国普尼合作研发CIGS 的生

晶体硅太阳能电池

晶体硅太阳能电池 专业班级：机械设计制造及其自动化13秋姓名：张正红 学号： 1334001250324 报告时间： 2015年12月

晶体硅太阳能电池 摘要：人类面临着有限常规能源和环境破坏严重的双重压力，能源己经成为越来越值得关注的社会与环境问题。人们开始急切地寻找其他的能源物质，而光能、风能、海洋能以及生物质能这些可再生能源无疑越来越受到人们的关注。光伏技术也便随之形成并快速地发展了起来，因此近年来，光伏市场也得到了快速发展并取得可喜的成就。本文主要就晶体硅太阳能电池发电原理及关键材料进行介绍，并对晶体硅太阳能电池及其关键材料的市场发展方向进行了展望。 关键词：太阳能电池；工作原理；晶体硅；特点；发展趋势 前言 “开发太阳能，造福全人类”人类这一美好的愿景随着硅材料技术、半导体工业装备制造技术以及光伏电池关键制造工艺技术的不断获得突破而离我们的现实生活越来越近！近20年来，光伏科学家与光伏电池制造工艺技术人员的研究成果已经使太阳能光伏发电成本从最初的几美元/KWh减少到低于20美分/KWh。而这一趋势通过研发更新的工艺技术、开发更先进的配套装备、更廉价的光伏电子材料以及新型高效太阳能电池结构，太阳能光伏（PV）发电成本将会进一步降低，到本世纪中叶将降至4美分/KWh，优于传统的发电费用。 大面积、薄片化、高效率以及高自动化集约生产将是光伏硅电池工业的发展趋势。通过降低峰瓦电池的硅材料成本，通过提升光电转换效率与延长其使用寿命来降低单位电池的发电成本，通过集约化生产节约人力资源降低单位电池制造成本，通过合理的机制建立优秀的技术团队、避免人才的不合理流动、充分保证技术上的持续创新是未来光伏企业发展的核心竞争力所在！ 一、晶体硅太阳能电池工作原理 太阳能电池是一种把光能转换成电能的能量转换器，太阳能电池工作原理的基础是半导体PN结的光生伏特效应。

非晶硅薄膜太阳能电池的优点

非晶硅薄膜太阳能电池的优点: 2009-01-13 20:29 非晶硅太阳能电池之所以受到人们的关注和重视,是因为它具有如下诸多的优点: 1.非晶硅具有较高的光吸收系数.特别是在0.3-0.75um 的可见光波段,它的吸收系 数比单晶硅要高出一个数量级.因而它比单晶硅对太阳能辐射的吸收率要高40倍左右, 用很薄的非晶硅膜(约1um厚)就能吸收90%有用的太阳能.这是非晶硅材料最重要的特点,也是它能够成为低价格太阳能电池的最主要因素. 2. 非晶硅的禁带宽度比单晶硅大,随制备条件的不同约在1.5-2.0 eV的范围内变化,这样制成的非晶硅太阳能电池的开路电压高. 3.制备非晶硅的工艺和设备简单,淀积温度低,时间短,适于大批生产.制作单晶硅电池一般需要1000度以上的高温,而非晶硅电池的制作仅需200度左右. 4.由于非晶硅没有晶体硅所需要的周期性原子排列,可以不考虑制备晶体所必须考虑的材料与衬底间的晶格失配问题.因而它几乎可以淀积在任何衬底上,包括廉价的玻璃衬底,并且易于实现大面积化. 5.制备非晶硅太阳能电池能耗少,约100千瓦小时,能耗的回收年数比单晶硅电池短很多:

中国电子报：薄膜技术日趋成熟非晶硅电池主导市场 来源：中国电子报发稿时间： 2009-02-10 15:52 薄膜电池技术具有提供最低的每瓦组件成本的优势，将有望成为第一个达到电网等价点的太阳能技术。由于原材料短缺，在单晶硅和多晶硅太阳能电池的发展速度受到限制的情况下，新型薄膜太阳能电池发展尤为迅速。有资料显示，美国薄膜电池的产量已经超过了多晶硅和单晶硅电池的产量。薄膜技术会越来越成熟，在未来的市场份额中将大比例提升。据行业分析公司NanoMarkets预测，薄膜太阳能电池2015年的发电量将达到26GW，销售额将超过200亿美元，太阳能电池发电量的一半以上将来自薄膜太阳能电池。预计在未来薄膜电池市场中非晶硅(a-Si)、碲化镉(CdTe)、铜铟镓硒(CIGS)三种电池将分别占到薄膜光伏市场的60%、20%和20%。 非晶硅/微晶硅电池是产业化方向沉积设备至关重要

晶硅太阳能电池片的制作过程

晶硅太阳能电池板的制作过程 1、表面制绒单晶硅绒面的制备是利用硅的各向异性腐蚀，在每平方厘米硅表面形成几百万个四面方锥体也即金字塔结构。由于入射光在表面的多次反射和折射，增加了光的吸收，提高了电池的短路电流和转换效率。硅的各向异性腐蚀液通常用热的碱性溶液，可用的碱有氢氧化钠，氢氧化钾、氢氧化锂和乙二胺等。大多使用廉价的浓度约为1%的氢氧化钠稀溶液来制备绒面硅，腐蚀温度为 70-85℃。为了获得均匀的绒面，还应在溶液中酌量添加醇类如乙醇和异丙醇等作为络合剂，以加快硅的腐蚀。制备绒面前，硅片须先进行初步表面腐蚀，用碱性或酸性腐蚀液蚀去约20～25μm，在腐蚀绒面后，进行一般的化学清洗。经过表面准备的硅片都不宜在水中久存，以防沾污，应尽快扩散制结。 2、扩散制结太阳能电池需要一个大面积的PN结以实现光能到电能的转换，而扩散炉即为制造太阳能电池PN结的专用设备。管式扩散炉主要由石英舟的上下载部分、废气室、炉体部分和气柜部分等四大部分组成。扩散一般用三氯氧磷液态源作为扩散源。把P型硅片放在管式扩散炉的石英容器内，在850---900摄氏度高温下使用氮气将三氯氧磷带入石英容器，通过三氯氧磷和硅片进行反应，得到磷原子。经过一定时间，磷原子从四周进入硅片的表面层，并且通过硅原子之间的空隙向硅片内部渗透扩散，形成了N型半导体和P型半导体的交界面，也就是PN结。这种方法制出的PN结均匀性好,方块电阻的不均匀性小于百分之十,少子寿命可大于10ms。制造PN结是太阳电池生产最基本也是最关键的工序。因为正是PN结的形成，才使电子和空穴在流动后不再回到原处，这样就形成了电流，用导线将电流引出，就是直流电。 3、去磷硅玻璃该工艺用于太阳能电池片生产制造过程中，通过化学腐蚀法也即把硅片放在氢氟酸溶液中浸泡，使其产生化学反应生成可溶性的络和物六氟硅酸，以去除扩散制结后在硅片表面形成的一层磷硅玻璃。在扩散过程中，POCL3与O2反应生成P2O5淀积在硅片表面。P2O5与Si反应又生成SiO2和磷原子，这样就在硅片表面形成一层含有磷元素的SiO2，称之为磷硅玻璃。去磷硅玻璃的设备一般由本体、清洗槽、伺服驱动系统、机械臂、电气控制系统和自动配酸系统等部分组成，主要动力源有氢氟酸、氮气、压缩空气、纯水，热排风和废水。氢氟酸能够溶解二氧化硅是因为氢氟酸与二氧化硅反应生成易挥发的四氟化硅气体。若氢氟酸过量，反应生成的四氟化硅会进一步与氢氟酸反应生成可溶性的络和物六氟硅酸。 4、等离子刻蚀由于在扩散过程中，即使采用背靠背扩散，硅片的所有表面包括边缘都将不可避免地扩散上磷。PN结的正面所收集到的光生电子会沿着边缘扩散有磷的区域流到PN结的背面，而造成短路。因此，必须对太阳能电池周边的掺杂硅进行刻蚀，以去除电池边缘的PN结。通常采用等离子刻蚀技术完成这一工艺。等离子刻蚀是在低压状态下，反应气体CF4的母体分子在射频功率的激

硅基太阳能电池的发展及应用

.. 硅基太阳能电池的发展及应用 摘要：太阳能电池是缓解环境危机和能源危机一条新的出路，本文介绍了硅基太阳能电池的原理，综述了硅基太阳电池的优点与不足，以及硅基太阳能电池和其他太阳能电池的横向比较，硅基太阳能电池在光伏产业中的地位，并展望了发展趋势及应用前景等。 关键词：硅基太阳能电池转换效率 1引言 二十一世纪以来，全球经济增长所引发的能源消耗达到了空前的程度。传统的化石能源是人类赖以生存的保障，可是如今化石能源不仅在满足人类日常生活需要方面捉襟见肘，而且其燃烧所排放的温室气体更是全球变暖的罪魁祸首。随着如今全球人口突破70亿，能源的需求也在过去30年间增加了一倍。特别是电力能源从上世纪开始，在总能源需求中的比重增长迅速。中国政府己宣布了其在哥本哈根协议下得承诺，至2020年全国单位国内生产总值二氧化碳排放量比2005年下降40% --45%，非化石能源占一次能源消费的比重提高至少15%左右【6】。 目前太阳能电池主要有以下几种：硅太阳能电池，聚光太阳能电池，无机化合物薄膜太阳能电池，有机化合物薄膜太阳能电池，纳米晶薄膜太阳能电池，叠层薄膜太阳能电池等，其材料主要包括产生光伏效应的半导体材料，薄膜衬底材料，减反射膜材料等【5】。

（图1：太阳能电池的种类） 太阳电池的基本工作原理是：在被太阳电池吸收的光子中，那些能量大于半导体禁带宽度的光子，可以使得半导体中原子的价电子受到激发，在p区、空间电荷区和n区都会产生光生电子左穴对，也称光生载流子。这样形成的光生载流子由于热运动，向各个方向迁移。光生载流子在空间电荷区中产生后，立即被内建电场分离，光生电子被推进n区，光生空穴被推进p区。因此，在p-n结两侧产生了正、负电荷的积累，形成与内建电场相反的光生电场。这个电场除了一部分要抵消内建电场以外，还使p型层带正电，n型层带负电，因此产生了光生电动势，这就是光生伏特效应(简称光伏)。

晶硅太阳能电池的特点和种类

晶体硅太阳能电池的种类及特点 太阳能电池已经有30多年的发展历史。目前世界各国研制的硅太阳能电池种类繁多，；主要系列有单晶、多晶、非晶硅几种。其中单晶硅太阳能电池占50％，多晶硅电池占20％、非晶占30％。我国光伏发电发展需解决的关键问题。太阳能光伏发电发展的瓶颈是成本高。为此，需加大研发力度，集中在降低成本和提高效率的关键技术上有所突破，主要包括：a)晶体硅电池技术。降低太阳硅材料的制备成本：开发专门用于晶体硅太阳能电池的硅材料，是生产高效和低成本太阳电池的基本条件；同时实现硅材料国产化和提高性能，从产业链的源头，抓好降低成本工作。提高电池／组件转换效率：高效钝化技术，高效陷光技术，选择性发射区，背表面场，细栅或者单面技术，封装材料的最佳折射率等高效封装技术等。光伏技术的发展以薄膜电池为方向，高效率、高稳定性、低成本是光伏电池发展的基本原则。 单晶硅在太阳能的有效利用当中，太阳能光电利用是近些年来发展最快，也是最具活力的研究领域。而硅材料太阳能电池无疑是市场的主体，硅基(多晶硅、单晶硅)太阳能电池占80％以上，每年全世界需消费硅材料3000t左右。生产太阳能电池用单晶硅，虽然利润比较低，但是市场需求量大，供不应求，如果进行规模化生产，其利润仍然很可观。目前，中国拟建和在建的太阳能电池生产线每年将需要680多吨的太阳能电池用多晶硅和单晶硅材料，其中单晶硅400多吨，而且，需求量还以每年15％～20％的增长率快速增长。硅系列太阳能电池中，单晶硅太阳能电池在实验室里最高的转换效率为23％，而规模生产的单晶硅太阳能电池，其效率为15％，技术也最为成熟。高性能单晶硅电池是建立在高质量单晶硅材料和相关的成熟的加工处理工艺基础上的。现在单晶硅的电池工艺已近成熟，在电池制作中，一般都采用表面织构化、发射区钝化、分区掺杂等技术，开发的电池主要有平面单晶硅电池和刻槽埋栅电极单晶硅电池。提高转化效率主要是靠单晶硅表面微结构处理和分区掺杂工艺。在此方面，德国夫朗霍费费莱堡太阳能系统研究所保持着世界领先水平。该研究所采用光刻照相技术将电池表面织构化，制成倒金字塔结构。通过改进了的电镀过程增加栅极的宽度和高度的比率：通过以上制得的电池转化效率超过23％。单晶硅具有完整的金刚石结构。通过掺杂得到n，P型单晶硅，进而制备出p／n结、二极管及晶体管，从而使硅材料有了真正的用途。单晶硅太阳能电池转换效率无疑是最高的，在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位，但由于受单晶硅材料价格及相应的繁琐的电池工艺影响，致使单晶硅成本价格居高不下，要想大幅度降低其成本是非常困难的。 多晶硅众所周知，利用太阳能有许多优点，光伏发电将为人类提供主要的能源，但目前来讲，要使太阳能发电具有较大的市场，被广大的消费者接受，提高太阳电池的光电转换效率，降低生产成本应该是我们追求的最大目标，从目前国际太阳电池的发展过程可以看出其发展趋势为单晶硅、多晶硅、带状硅、薄膜材料(包括微晶硅基薄膜、化合物基薄膜及染料薄膜)。从工业化发展来看，重心已由单晶向多晶方向发展，主要原因为：(1)可

晶体硅太阳能电池组件清理工艺规范

电池组件生产工艺 目录 太阳能电池组件生产工艺介绍 (1) 晶体硅太阳能电池片分选工艺规范 (3) 晶体硅太阳能电池片激光划片工艺规范 (4) 晶体硅太阳能电池片单焊工艺规范 (6) 晶体硅太阳能电池片串焊工艺规范 (8) 晶体硅太阳能电池片串焊工艺规范 (9) 晶体硅太阳能电池片叠层工艺规范 (10) 晶体硅太阳能电池组件层压工艺规范 (12) 晶体硅太阳能电池组件装框规范 (14) 晶体硅太阳能电池组件测试工艺规范 (15) 晶体硅太阳能电池组件安装接线盒工艺规范 (16) 晶体硅太阳能电池组件清理工艺规范 (17)

太阳能电池组件生产工艺介绍 组件线又叫封装线，封装是太阳能电池生产中的关键步骤，没有良好的封装工艺，多好的电池也生产不出好的组件板。电池的封装不仅可以使电池的寿命得到保证，而且还增强了电池的抗击强度。产品的高质量和高寿命是赢得可客户满意的关键，所以组件板的封装质量非常重要。 1流程图： 电池检测——正面焊接—检验—背面串接—检验—敷设（玻璃清洗、材料切割、玻璃预处理、敷设）——层压——去毛边（去边、清洗）——装边框（涂胶、装角键、冲孔、装框、擦洗余胶）——焊接接线盒——高压测试——组件测试—外观检验—包装入库； 2组件高效和高寿命如何保证： 2.1高转换效率、高质量的电池片 2.2高质量的原材料，例如：高的交联度的EVA、高粘结强度的封装剂（中性硅酮树脂胶）、 高透光率高强度的钢化玻璃等； 2.3合理的封装工艺； 2.4员工严谨的工作作风； 由于太阳电池属于高科技产品，生产过程中一些细节问题，一些不起眼问题如应该戴手套而不戴、应该均匀的涂刷试剂而潦草完事等都是影响产品质量的大敌，所以除了制定合理的制作工艺外，员工的认真和严谨是非常重要的。 3太阳电池组装工艺简介： 3.1工艺简介： 在这里只简单的介绍一下工艺的作用，给大家一个感性的认识，具体内容后面再详细介绍： 3.1.1电池测试： 由于电池片制作条件的随机性，生产出来的电池性能不尽相同，所以为了有效的将性能一致或相近的电池组合在一起，所以应根据其性能参数进行分类；电池测试即通过测试电池的输出参数（电流和电压）的大小对其进行分类。以提高电池的利用率，做出质量合格的电池组件。 3.1.2正面焊接： 是将汇流带焊接到电池正面（负极）的主栅线上，汇流带为镀锡的铜带，我们使用的焊接机可以将焊带以多点的形式点焊在主栅线上。焊接用的热源为一个红外灯（利用红外线的热效应）。焊带的长度约为电池边长的2倍。多出的焊带在背面焊接时与后面的电池片的背面电极相连。 3.1.3背面串接： 背面焊接是将36片电池串接在一起形成一个组件串，我们目前采用的工艺是手动的，电池的定位主要靠一个膜具板，上面有36个放置电池片的凹槽，槽的大小和电池的大小相

三、非晶硅太阳能电池

三、非晶硅太阳能电池

尽管单晶硅和多晶硅太阳能电池经过多年的努力已取得很大进展，特别是转换效率已超过20%，这些高效率太阳能电池在空间技术中发挥了巨大的作用。但在地面应用方面，由于价格问题的影响，长久以来一直受到限制。 太阳能电力如果要与传统电力进行竞争，其价格必须要不断地降低，而这对单晶硅太阳能电池而言是很难的，只有薄膜电池，特别是下面要介绍的非晶硅太阳能电池最有希望。因而它在整个半导体太阳能电池领域中的地位正在不断上升。从其诞生到现在，全世界以电力换算计太阳能电池的总生产量的约有1/3是非晶硅系太阳能电池，在民用方面其几乎占据了全部份额。

1、非晶态半导体 与晶态半导体材料相比，非晶态半导体材料的原子在空间排列上失去了长程有序性，但其组成原子也不是完全杂乱无章地分布的。由于受到化学键，特别是共价键的束缚，在几个原子的微小范围内，可以看到与晶体非常相似的结构特征。所以，一般将非晶态材料的结构描述为：“长程无序，短程有序”。

晶硅的结构模型很多，左面给出了其中的一种，即连续无规网络模型的示意图。可以看出，在任一原子周围，仍有四个原子与其键合，只是键角和键长发生了变化，因此在较大范围内，非晶硅就不存在原子的周期性排 列。

在非晶硅材料中，还包含有大量的悬挂键、空位等缺陷，因而其有很高的缺陷态密度，它们提供了电子和空穴复合的场所，所以，一般说，非晶硅是不适于做电子器件的。

1975年，研究人员通过辉光放电技术分解 硅烷，得到的非晶硅薄膜中含有一定量的氢，使得许多悬挂键被 氢化，大大降低了材料的缺陷态密度，并且成功 地实现了对非晶硅材料的p型和n 型掺杂。

几种商业化的高效晶体硅太阳能电池技术

高效晶体硅太阳能电池技术 摘要：晶体硅太阳能电池是目前应用技术最成熟、市场占有率最高的太阳能电池。本文在解释常规太阳能电池能量损失机理的基础上，介绍了可应用于商业化生产的高效晶体硅太阳能电池技术及其工艺流程，并对每种电池技术的优、缺点及工艺难度进行了评价。 关键词：晶体硅电池；高效电池；商业化 1 引言 能源是一个国家经济和社会发展的基础. 目前广泛使用的石油、天然气、煤炭等化石能源面临着严峻的挑战. 2005年2 月我国通过了《中华人民共和国可再生能源法》,从立法角度推进可再生能源的开发和利用,这是解决我国能源与环境、实现可持续发展的重要战略决策。 不论从资源的数量、分布的普遍性,还是从清洁性、技术的可靠成熟性来说,太阳能在可再生能源中都具有更大的优越性,光伏发电已成为可再生能源利用的首要方式。而晶硅太阳电池一直占据着光伏市场的最大份额. 与其它的可再生能源一样,目前要使之从补充能源过渡到替代能源,太阳电池光伏发电推广的最大制约因素仍然是发电成本。围绕着降低生产成本的目标,以高效电池获取更多的能量来代替低效电池一直是科学研究的的热门[1]. 近年来 高效单晶硅太阳能电池研究已取得巨大成就，在美国、德国和日本,高效太阳能电池研究正如火如荼，特别是美国，商品化高效电池的转换效率已超过20%。 . 2 硅太阳能电池能量损失机理 目前研究成果表面，影响晶体硅太阳能电池转换效率的原因主要来自两个方面：①光学损失. 包括电池前表面反射损失、接触栅线的阴影损失以及长波段的非吸收损失,其中反射和阴影损失是可以通过技术措施减小的,而长波非吸收损失与半导体性质有关；②电学损失. 它包括半导体表面及体内的光生载流子复合、半导体和金属栅线的体电阻以及金属-半导体接触（欧姆接触）电阻损失. 相对而言,欧姆损失在技术上比较容易降低,其中最关键的是降低光生载流子的复合,它直接影响太阳电池的开路电压。而提高电池效率的关键之一就是提高开路电压V oc。光生载流子的复合主要是由于高浓度的扩散层在前表面引入了大量的复合中心。此外,当少数载流子的扩散长度与硅片的厚度相当或超过硅片厚度时,背表面的复合速度S b 对太阳电池特性的影响也很明显。而从商业太阳电池来看,为了降低太阳电池的成本和提高效率,现在生产厂家也在不断地减小硅片的厚度,以降低原材料的价格.因此必须有减少前、背两个表面的光生载流子复合的结构和措施. 3 高效晶体硅太阳能电池技术 3.1 背接触电池IBC/MWT/EWT （1）IBC电池（PCC电池） 背接触电池是由Sunpower公司开发的高效电池，其特点是正面无栅状电极，正负极交叉排列在背面，量产效率可达19%～20%。 这种把正面金属栅线去掉的电池结构有很多优点[2]：（1）减少正面遮光损失，相当于增加了有效半导体面积，有利于增加电池效率；（2）有可能大大降低组件装配成本，因为全部外部接触均在单一表面上；（3）从建造结构的观点看来提供了增值，因为汇流条和焊线串接存在引起的视觉不适被组件背面所替代。

高效晶体硅太阳能电池介绍

高效晶体硅太阳电池简介（1） PERC电池是澳大利亚新南威尔士大学光伏器件实验室最早研究 的高效电池。它的结构如图2-13a所示，正面采用倒金字塔结构，进行双面钝化，背电极通过一些分离很远的小孔贯穿钝化层与衬底接触，这样制备的电池最高效率可达到23.2％[26]。由于背电极是通过一些小孔直接和衬底相接触的，所以此处没能实现钝化。为了尽可能降低此处的载流子复合，所设计的孔间距要远大于衬底的厚度才可。然而孔间距的增大又使得横向电阻增加（因为载流子要横向长距离传输才能到达此处），从而导致电池的填充因子降低。另外，在轻掺杂的衬底上实现电极的欧姆接触非常困难，这就限制了高效PERC电池衬底材料只能选用电阻率低于0.5 Ωcm以下的硅材料。 为了进一步改善PERC电池性能，该实验室设想了在电池的背面增加定域掺杂，即在电极与衬底的接触孔处进行浓硼掺杂。这种想法早已有人提出，但是最大的困难是掺杂工艺的实现，因为当时所采用的固态源进行硼掺杂后载流子寿命会有很大降低。后来在实验过程中发现采用液态源BBr3进行硼掺杂对硅片的载流子寿命影响较小，并且可以和利用TCA制备钝化层的工艺有很好的匹配。1990年在PERC结构和工艺的基础上，J.Zhao在电池的背面接触孔处采用了BBr3定域扩散制备出PERL电池，结构如图2.13b所示[27]。定域掺硼的温度为900 ℃，时间为20 min，随后采用了drive-in step技术（1070 ℃，2 h）。经过这样处理后背面接触孔处的薄层电阻可降到20 Ω/□以下。孔间距离也进行了调整，由2 mm缩短为250 μm，大大减少了横

向电阻。如此，在0.5 Ωcm和2 Ωcm的p型硅片上制作的4 cm2的PERL电池的效率可达23-24％，比采用同样硅片制作的PERC电池性能有较大提高。 1993年该课题组对PERL电池进行改善，使其效率提高到24％，1998年再次提高到24.4％，2001年达到24.7％，创造了世界最高记录。这种PERL电池取得高效的原因是[28]：（1）正面采光面为倒金字塔结构，结合背电极反射器，形成了优异的光陷阱结构；（2）在正面上蒸镀了MgF2/ZnS双层减反射膜，进一步降低了表面反射；（3）正面与背面的氧化层均采用TCA工艺（三氯乙烯工艺）生长高质量的氧化层，降低了表面复合；（4）为了和双层减反射膜很好配合，正面氧化硅层要求很薄，但是随着氧化层的减薄，电池的开路电压和短路电流又会降低。为了解决这个矛盾，相对于以前的研究，增加了“alneal”工艺，即在正面的氧化层上蒸镀铝膜，然后在370 ℃的合成气氛中退火30 min，最后用磷酸腐蚀掉这层铝膜。经过“alneal”工艺后，载流子寿命和开路电压都得到较大提高，而与正面氧化层的厚度关系不大。这种工艺的原理是，在一定温度下，铝和氧化物中OH-离子发生反应产生了原子氢，在Si/SiO2的界面处对一些悬挂键进行钝化。（5）电池的背电场通过定域掺杂形成，掺杂的温度和时间至关重要，对实现定域掺杂的接触孔的设计也非常重要，因为这关系到能否在整个背面形成背电场以及体串联电阻的大小。在这个电池中浓硼扩散区面积为30 μm×30 μm，接触孔的面积为10 μm ×10 μm，孔间距为250 μm，浓硼扩散区的面积仅占背面积的1.44%。定域扩散

硅基薄膜电池Vs晶硅电池的五大优势

硅基薄膜电池Vs晶硅电池的五大优势 一、材料省，成本低。 硅基薄膜电池主要原材料是玻璃和多种气体（硅烷、硼烷等），使用少于1 微米厚度的非晶硅吸收太阳光，而常规晶硅技术使用近200微米厚实的晶体，硅用量是普通晶硅电池的1/100，大大降低了材料成本；且便于采用玻璃、不锈钢等廉价原材料作为衬底，不会受到原料短缺的限制；工艺集成度高，适宜大规模自动化生产，由此也将极大降低成本。 二、弱光性好，发电量多。 非晶微晶叠层结构设计可使光谱响应从可见光扩展到红外线区域,较晶体硅具有更加宽频的光谱能量吸收效应，使电池在弱光环境或散射光、阴、云、雨天环境条件下，也能发电。视地区光照条件差异，比晶硅电池在相同功率的装机容量情况下可多发出5~17%的电量。同时叠层设计较传统非晶硅单接电池大大提高了光电转化效率，目前国际上可以达到10%左右。共创光伏利用自主知识产权研制的新一代非晶/微晶硅叠层薄膜太阳能电池的光电转化效率已经可以达到10~12%的水平，是同类产品国际上具有最高光电转换效率的太阳能电池商业产品。 三、高温适应性好。 薄膜电池还具有相比晶硅电池更低（仅为晶硅的一半）的耐高温衰减系数、所以更适合于高温、沙漠及潮湿地区严苛条件下的应用环境特性，表现出耐高温，耐潮湿的品质稳定性。 四、能源回收期短。 太阳能电池实现薄膜化后工艺后，薄膜电池的材料制备和电池同时形成，因此节省了许多流程工序，确保了品质稳定和一致性，并极大地节省昂贵的半导体材料。同时薄膜太阳能电池采用低温工艺技术，不仅有利于节能降耗，而且便于使用廉价衬底（玻璃，不锈钢等）。使得薄膜电池能量回收期最短，约1年，而晶体硅电池则要2.5~3年。 五、应用范围广 薄膜太阳能电池根据需要制作成不同的透光率，代替玻璃幕墙，既有漂亮的外观、能发电，又能很好地阻挡外部红外线进入和内部热能散失，而且基本不受安装角度局限，发电功率受阴影影响较小。由于弱光效应，以及对安装角度要求不强，既适合于强光，直射光，也适合散射光和反射光，在金太阳示范工程和光电建筑一体化项目应用上较晶体硅具有无可比拟的潜力和优越性。 除上述特点外，硅基薄膜电池相对CIGS和CdTe等化合薄膜太阳能电池，不存在原材料稀缺（CIGS需要铟，为稀缺金属），也没有毒性污染（CdTe中有镉，为有毒物质）等缺陷。因此，虽然硅基薄膜的转换效率相比CIGS和CdTe 略低，但其制造成本低，易于操作，目前产业化程度最高。 光伏辅料网:https://www.wendangku.net/doc/9e7686529.html, 一站式太阳能光伏原材料采购平台

晶硅太阳能电池片的制作过程

晶硅太阳能电池片的制 作过程 集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）

晶硅太阳能电池板的制作过程 1、表面制绒单晶硅绒面的制备是利用硅的各向异性腐蚀，在每平方厘米硅表面形成几百万个四面方锥体也即金字塔结构。由于入射光在表面的多次反射和折射，增加了光的吸收，提高了电池的短路电流和转换效率。硅的各向异性腐蚀液通常用热的碱性溶液，可用的碱有氢氧化钠，氢氧化钾、氢氧化锂和乙二胺等。大多使用廉价的浓度约为1%的氢氧化钠稀溶液来制备绒面硅，腐蚀温度为70-85℃。为了获得均匀的绒面，还应在溶液中酌量添加醇类如乙醇和异丙醇等作为络合剂，以加快硅的腐蚀。制备绒面前，硅片须先进行初步表面腐蚀，用碱性或酸性腐蚀液蚀去约20～25μm，在腐蚀绒面后，进行一般的化学清洗。经过表面准备的硅片都不宜在水中久存，以防沾污，应尽快扩散制结。 2、扩散制结太阳能电池需要一个大面积的PN结以实现光能到电能的转换，而扩散炉即为制造太阳能电池PN结的专用设备。管式扩散炉主要由石英舟的上下载部分、废气室、炉体部分和气柜部分等四大部分组成。扩散一般用三氯氧磷液态源作为扩散源。把P型硅片放在管式扩散炉的石英容器内，在850---900摄氏度高温下使用氮气将三氯氧磷带入石英容器，通过三氯氧磷和硅片进行反应，得到磷原子。经过一定时间，磷原子从四周进入硅片的表面层，并且通过硅原子之间的空隙向硅片内部渗透扩散，形成了N型半导体和P型半导体的交界面，也就是PN结。这种方法制出的PN结均匀性好,方块电阻的不均匀性小于百分之十,少子寿命可大于10ms。制造PN结是太阳电池生产最基本也是最关键的工序。因为正是PN结的形成，才使电子和空穴在流动后不再回到原处，这样就形成了电流，用导线将电流引出，就是直流电。

几种商业化的高效晶体硅太阳能电池技术

几种商业化的高效晶体硅太阳能电池技术 摘要：晶体硅太阳能电池是目前应用技术最成熟、市场占有率最高的太阳能电池。本文在解释常规太阳能电池能量损失机理的基础上，介绍了可应用于商业化生产的高效晶体硅太阳能电池技术及其工艺流程，并对每种电池技术的优、缺点及工艺难度进行了评价。 关键词：晶体硅电池；高效电池；商业化 1 引言 能源是一个国家经济和社会发展的基础. 目前广泛使用的石油、天然气、煤炭等化石能源面临着严峻的挑战. 2005年2 月我国通过了《中华人民共和国可再生能源法》,从立法角度推进可再生能源的开发和利用,这是解决我国能源与环境、实现可持续发展的重要战略决策。 不论从资源的数量、分布的普遍性,还是从清洁性、技术的可靠成熟性来说,太阳能在可再生能源中都具有更大的优越性,光伏发电已成为可再生能源利用的首要方式。而晶硅太阳电池一直占据着光伏市场的最大份额. 与其它的可再生能源一样,目前要使之从补充能源过渡到替代能源,太阳电池光伏发电推广的最大制约因素仍然是发电成本。围绕着降低生产成本的目标,以高效电池获取更多的能量来代替低效电池一直是科学研究的的热门[1]. 近年来 高效单晶硅太阳能电池研究已取得巨大成就，在美国、德国和日本,高效太阳能电池研究正如火如荼，特别是美国，商品化高效电池的转换效率已超过20%。 . 2 硅太阳能电池能量损失机理 目前研究成果表面，影响晶体硅太阳能电池转换效率的原因主要来自两个方面：①光学损失. 包括电池前表面反射损失、接触栅线的阴影损失以及长波段的非吸收损失,其中反射和阴影损失是可以通过技术措施减小的,而长波非吸收损失与半导体性质有关；②电学损失. 它包括半导体表面及体内的光生载流子复合、半导体和金属栅线的体电阻以及金属-半导体接触（欧姆接触）电阻损失. 相对而言,欧姆损失在技术上比较容易降低,其中最关键的是降低光生载流子的复合,它直接影响太阳电池的开路电压。而提高电池效率的关键之一就是提高开路电压V oc。光生载流子的复合主要是由于高浓度的扩散层在前表面引入了大量的复合中心。此外,当少数载流子的扩散长度与硅片的厚度相当或超过硅片厚度时,背表面的复合速度S b 对太阳电池特性的影响也很明显。而从商业太阳电池来看,为了降低太阳电池的成本和提高效率,现在生产厂家也在不断地减小硅片的厚度,以降低原材料的价格.因此必须有减少前、背两个表面的光生载流子复合的结构和措施. 3 高效晶体硅太阳能电池技术 3.1 背接触电池IBC/MWT/EWT （1）IBC电池（PCC电池） 背接触电池是由Sunpower公司开发的高效电池，其特点是正面无栅状电极，正负极交叉排列在背面，量产效率可达19%～20%。 这种把正面金属栅线去掉的电池结构有很多优点[2]：（1）减少正面遮光损失，相当于增加了有效半导体面积，有利于增加电池效率；（2）有可能大大降低组件装配成本，因为全部外部接触均在单一表面上；（3）从建造结构的观点看来提供了增值，因为汇流条和焊线串接存在引起的视觉不适被组件背面所替代。

晶体硅太阳能电池依然是主流

未来10年晶体硅太阳能电池所占份额尽管会因薄膜太阳能电池的发展等原因而下降，但其主导地位仍不会根本改变；而薄膜电池如果能够解决转换效率不高，制备薄膜电池所用设备价格昂贵等问题，会有巨大的发展空间。 目前太阳能电池主要包括晶体硅电池和薄膜电池两种，它们各自的特点决定了它们在不同应用中拥有不可替代的地位。但是，专家认为，未来10年晶体硅太阳能电池所占份额尽管会因薄膜太阳能电池的发展等原因而下降，但其主导地位仍不会根本改变；而薄膜电池如果能够解决转换效率不高、制备薄膜电池所用设备价格昂贵等问题，会有巨大的发展空间。晶体硅太阳能电池依然是主力 在太阳能光伏领域，晶体硅太阳能电池的转换效率较高，原材料来源简单，因此虽然薄膜太阳能电池迅速崛起，但晶体硅太阳能电池目前仍是太阳能电池行业的主力。在2007年全球前十大太阳能电池生产商中，有9家是以生产晶体硅太阳能电池为主的。 据应用材料公司提供的PV（光伏）产业预测，尽管多晶硅太阳能电池技术相对市场占有率有下降趋势(即2007年45%，2010年40%，2015年37%)，但总体上多晶硅太阳能电池年增长率在以40%—50%的速度发展，未来市场相当可观。 硅是自然界存量最多的元素之一，硅材料来源广泛、价格低廉且容易获得，大生产制造技术成熟，电池制造成本持续下降，业内专家预计，未来10年晶体硅太阳能电池所占份额尽管会因薄膜电池的发展等原因而下降，但主导地位仍不会根本改变。而随着太阳能电池尺寸的加大，多晶硅太阳能电池制造技术的成熟，其转换效率和单晶硅电池的差距越来越小，制造成本优势逐渐显现，所占份额也会不断提高。以高纯多晶硅为原料而制备的晶硅电池占据现有太阳能电池80%以上的市场，由于其原料易于制备，电池制备工艺最为成熟，在硅系太阳能电池中转换效率最高，无论其原料还是产品都对人类无毒无害等优点而获得了广泛的开发和应用。预计在未来的20年～30年里还不可能有其他材料和技术能取代晶硅电池位居第一的地位。 多晶硅产能扩大成本降低 多晶硅太阳能电池之所以占据主流，除取决于此类电池的优异性能外，还在于其充足、廉价、无毒、无污染的硅原料来源，而近年来多晶硅成本的降低更将使多晶硅太阳能电池大行其道。 随着硅太阳能商业化电池效率不断提高、商业化电池硅片厚度持续降低和规模效应等影响，硅太阳能成本仍在降低，规模每扩大1倍，成本降低约20%。

薄膜晶体硅太阳能电池分析比较

薄膜晶体硅太阳能电池分析比较 《中国组件行业投资前景及策略咨询报告》分析：目前在工业上，硅的成本大约占硅太阳能电池生产成本的一半。为减少硅的消耗量，光伏(PV)产业正期待着一些处于研究开发中的选择方案。其中最显然的一种就是转向更薄的硅衬底。现在，用于太阳能电池生产的硅衬底厚度略大于200mm，而衬底厚度略小于100mm的技术正在开发中。为使硅有源层薄至5-20 mm，可以在成本较低的硅衬底上淀积硅有源层，这样制得的电池被称为薄膜。为使其具有工业可行性，主要的挑战是在适于大规模生产的工艺中，怎样找到提高效率和降低成本之间的理想平衡。已经存在几种制造硅有源层的技术1，本文将讨论其中的三种。 薄膜PV基础 第一种技术是制作外延(epitaxial)(图1)，从高掺杂的晶体硅片(例如优级冶金硅或废料)开始，然后利用化学气相淀积(CVD)方法来淀积外延层。除成本和可用性等优势以外，这种方法还可以使硅太阳能电池从基于硅片的技术逐渐过渡到薄膜技术。由于具有与传统体硅工艺类似的工艺过程，与其它的薄膜技术相比，这种技术更容易在现有工艺线上实现。 第二种是基于层转移(layer transfer)的技术，它在多孔硅薄膜上外延淀积单晶硅层，从而可以在工艺中的某一点将单晶硅层从衬底上分离下来。这种技术的思路是多次重复利用母衬底，从而使每个太阳能电池的最终硅片成本很低。正在研究中的一种有趣的选择方案是在外延之前就分离出多孔硅薄膜，并尝试无支撑薄膜工艺的可能性。 最后一种是薄膜多晶硅太阳能电池，即将一层厚度只有几微米的晶体硅淀积在便宜的异质衬底上，比如陶瓷(图2)或高温玻璃等。晶粒尺寸在1-100mm之间的多晶硅薄膜是一种很好的选择。我们已经证实，利用非晶硅的铝诱导晶化可以获得高质量的多晶硅太阳能电池。这种工艺可以获得平均晶粒尺寸约为5 mm 的很薄的多晶硅层。接着利用生长速率超过1 mm/min的高温CVD技术，将种子层外延生长成几微米厚的吸收层，衬底为陶瓷氧化铝或玻璃陶瓷。选择热CVD是因为它的生长速率高，而且可以获得高质量的晶体。然而这样的选择却限定了只能使用陶瓷等耐热衬底材料。这项技术还不像其它薄膜技术那样成熟，但已经表现出使成本降低的巨大潜力。

太阳能电池及其应用

太阳能光电工程学院 《太阳能电池及其应用》 课程设计报告书 题目：非晶硅及微晶硅薄膜太阳能电池的研究现状与未来展望姓名：陈易昭 专业：光伏材料应用技术 班级： 准考证号：014411304221 设计成绩： 指导教师：

摘要 本设计主要阐述了非晶硅薄膜电池、多晶硅薄膜电池原理、制备方法，从材料、工艺与转换效率等方面讨论了它们的优势和不足之处，并提出改进方法。但是，当前大规模产业化的非晶硅薄膜电池效率偏低，为了实现光伏发电平价上网，必须对薄膜硅太阳能电池进行持续的研究。本设计也总结了提高薄膜硅太阳能电池效率的主要技术与进展，如TCO技术、窗口层技术、叠层电池技术和中间层技术等，这些技术用在产业化中将会进一步提高薄膜硅太阳能电池的转换效率，进而降低薄膜硅电池的生产成本。硅薄膜电池技术是光伏领域中最具低成本优势的光伏技术，目前已成为各国光伏计划支持的重点，相比非晶硅相变区的微晶硅薄膜太阳能电池几乎没有光致衰退，具有良好的长波段光谱响应特性，可以与非晶硅薄膜电池相结合制备成叠层电池。本设计也重点关注于微晶硅薄膜电池的研究进展以及制备的柔性衬底上电池的特殊性相对于单晶硅和非晶硅来说,微晶硅薄膜太阳电池具有更多的优势.高速沉积高效微晶硅太阳电池已经成为当前研究的热点.综合介绍了微晶硅p-i-n太阳电池的结构以及基本原理、研究现状和存在的问题,并对其发展前景进行了展望。最后让我们展望一下薄膜太阳能电池的发展前景。 关键词：太阳能电池；薄膜电池；非晶硅；多晶硅；微晶硅；光伏建筑；最新进展

目录 绪言 (3) 1.非晶硅（a-Si）薄膜太阳能电池 (4) 1.1 原理及及结构 (4) 1.2 制备方法 (4) 1.3 基础物性.................................. 错误！未定义书签。 2.微晶硅薄膜太阳能电池 (5) 2.1 原理及结构 (5) 2.2 实验及制备方法............................ 错误！未定义书签。 3.非晶硅薄膜电池和微晶硅电池的优势及不足 (6) 3.1 非晶硅和 (6) 3.2 (7) 3.3 (7) 4.改进方法 (8) 4.1 (8) 4.2 (9) 4.3............................................ 错误！未定义书签。 4.4 (10) 4.5 (12) 5.研究进展和研究前景 (13) 6.结论 (13) 参考文献14

微晶硅-薄膜太阳能电池研究进展

微晶硅p2i2n薄膜太阳电池研究进展3 李新利1,卢景霄1,李　瑞1,2 (1.郑州大学物理工程学院材料物理重点实验室,河南郑州450051; 2.河南工业大学,河南郑州450052) 摘　要:　相对于单晶硅和非晶硅来说,微晶硅薄膜太阳电池具有更多的优势。高速沉积高效微晶硅太阳电池已经成为当前研究的热点。综合介绍了微晶硅p2 i2n太阳电池的结构以及基本原理、研究现状和存在的问题,并对其发展前景进行了展望。 关键词:　太阳能电池;微晶硅;高速沉积 中图分类号:　O469文献标识码:A 文章编号:100129731(2010)0520746205 1　引　言 随着世界人口的急剧增加,对能源的需求量也越来越大,从20世纪70年代以来,太阳能的利用得到了长足的发展。太阳能作为一种可再生能源,具有其它能源所不可比拟的优点。相对于单晶硅、多晶硅等片状电池来说,薄膜太阳电池对昂贵的半导体材料需求较小,并且可以在廉价的玻璃、不锈钢、甚至塑料衬底上大面积沉积,所以被认为是一种非常有前途的产品。硅薄膜太阳电池是薄膜太阳电池中最早被商业化生产的品种,它们由地球上储备丰富、无毒无污染的材料制造,而且可以在相当低的衬底温度下沉积,大大节省了生产过程中的能源消耗,所以被认为是一种有良好发展前景的太阳电池。 微晶硅材料的沉积首先由Veprek和Marecek[1]于1968年在600℃采用氢等离子体与化学转移方法实现。后来,人们发现使用等离子体化学气相沉积(PECVD)法[2],在高的氢稀释情况下也可以沉积出微晶硅材料。Mat suda[3]通过改变反应气体的氢稀释度和沉积温度等生长条件,发现材料的生长可以实现从非晶到微晶的转变。由于微晶硅材料具有低吸收系数和高掺杂效率,使它非常适用于硅薄膜太阳电池的掺杂层。因此,掺杂微晶硅材料在20世纪80年代和90年代初期成为人们研究的最主要对象。甚高频技术[4～9]的应用使高速生长本征微晶硅光吸收层成为可能。使用本征微晶硅材料作为吸收层的硅薄膜太阳电池出现在90年代初期。随后,Meier等人[10]发现这种微晶硅太阳电池在长时间光照的情况下,并没有发生像非晶硅太阳电池所具有的光致衰退现象,而且它可以替代非晶硅锗电池与非晶硅电池一起组成叠层电池。这种新型硅基薄膜太阳电池的研制成功大大促进了对微晶硅材料的进一步研究。 目前制备微晶硅常用的方法是热丝化学气相沉积(HWCVD)和等离子体增强化学气相沉积(PECVD)。Mai等人[11]采用HWCVD制备微晶硅电池的缓冲层可以提高电池的开路电压。由微晶硅薄膜太阳电池和非晶硅薄膜太阳电池组成非晶/微晶叠层电池[12,13],一方面提高了电池的光电转换效率;另一方面也增强了电池的稳定性,使得微晶硅薄膜太阳电池的研究成为硅薄膜太阳电池的热点[14～21]。硅基薄膜太阳电池按沉积顺序,分为顶衬结构(p2i2n)和底衬结构(n2i2 p)[19,22]。顶衬结构一般是在透明顶衬底(TCO玻璃)上首先沉积p层,然后沉积i层、n层和背电极;而底衬结构则在电极上先沉积n层,然后顺序沉积i层、p层、ITO和栅电极。相对于n2i2p结构、p2i2n结构具有许多优点:微晶硅同时具有单晶硅的高稳定性、非晶硅节省材料和低温大面积沉积等优点,而且将光谱响应扩展到红外光(λ>800nm),其效率提高的潜力很大,被国际公认为新一代硅基薄膜太阳电池材料[23]。目前国内外已发表了大量关于设计和制备微晶硅p2i2n太阳电池的论文[10,11,14～18]。本文选择微晶硅p2i2n太阳电池为研究对象,就近年来微晶硅太阳电池的最新进展进行了较全面的概括,指出各种关键材料亟待解决的问题,并对微晶硅太阳电池的发展前景进行展望。 2　微晶硅电池的结构以及工作原理 常用微晶硅太阳电池的结构为:廉价衬底/透明导电膜(A ZO)/p型微晶硅2i型微晶硅2n型微晶硅/反射膜(ZnO)/Ag/Al电极。微晶硅p2i2n太阳电池的工作原理是基于p2n结的光伏效应。由于微晶硅材料中少数载流子扩散长度<1μm,掺杂层中的扩散长度可能更短[24],所以微晶硅电池采用p2n结构是不可行的,因为这种结构的太阳电池是利用扩散来收集光生载流子的。 微晶硅太阳电池采用在p和n层之间加入i层结构,本征层电场的存在有助于光生载流子的收集,而光生载流子的收集依赖于电场作用下的漂移运动,这种漂移运动克服了微晶硅材料内电子的扩散长度小带来 3基金项目:国家重点基础研究发展计划(973计划)资助项目(2006CB202601) 收到初稿日期:2009208219收到修改稿日期:2010203208通讯作者:卢景霄作者简介:李新利　(1981-),女,河南林州人,在读博士,师承卢景霄教授,从事薄膜太阳电池研究。