多晶硅薄膜太阳能电池的研制及发展趋势

薄膜电池在中国的前世今生(2010-01-22 20:23:03)标签：薄膜电池 薄膜太阳能电池 非晶硅

杨立友 中国 杂谈

前言：太阳能薄膜电池早在20世纪70年代就已经出现了。第一次石油危机发生之后，欧、美、日开始发展太阳能技术，很多厂家开始投入生产，如美国BP、科罗拉等公司。当时主流技术是非晶硅太阳能薄膜电池，20世纪80年代时，由于成本较低、价格便宜，太阳能薄膜电池在市场中占的比例相当大，大概占整个市场容量的一半左右。“我国的非晶硅薄膜太阳能电池最早起源于广东省，深圳宇康太阳能有限公司于1988年引进美国Chroma有限公司太阳能生产线，是当时最先进的薄膜电池生产线。1998年，该公司破产后将生产线卖给了深圳拓日新能源科技有限公司。后来哈尔滨一家公司也从美国Chroma引进1MW产能单结非晶硅电池生产线。也就是从那个时候起，中国非晶硅电池产业一直处于稳步发展态势。2000年，以非晶硅电池为重点的硅基薄膜太阳电池研究被列入国家“973”项目，标志着我国非晶硅电池又进入一个新的研究阶段。从2004年天津津能引进了2.5MW双结非晶硅电池后，非晶硅双结电池在我国的发展速度进一步提高。”这是在一次光伏论坛现场，中国可再生能源学会副理事长赵玉文教授提到的。《2008中国新能源产业年度报告》显示，截至2007年底，中国从事薄膜电池生产的企业接近20家，总生产能力达到80MW，产量为28.3MW。目前薄膜电池因其成本低以及弱光性能较好而受到一定的重视，但薄膜电池还面临着一些挑战，如效率低且有衰减，使用寿命较晶硅电池低，市场认知度较低等。此外，薄膜电池产业化技术还在不断完善的过程中，技术更新快，设备不成型，设备初期投资高，因此投资风险较晶硅电池高出很多。国际上，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：硅基薄膜太阳能电池、铜铟镓硒薄膜太阳能电池（CIGS）、碲化镉薄膜太阳能电池（CdTe）。

２０１０年第６期　

彻底消除污染隐患。这项技术，为我国有色金属、钢铁、化工、电子、能源等企业，提供了　

减排增效的清洁生产方案。　兴民科技在湖南平江县投建的日处理２００ｔ氰金尾矿闪速浮选生产线，成套装备投资　

１５００万元，产出金精矿，装备投资回收期３１５天，劳动生产率１６０万元。采用闪速选冶技　

术投建２０万睥低品位氧化锌矿（锌６％）闪速选冶生产线，产出锌精矿和电锌，装备投资　

１．２亿元，投资回收期３２９天，劳动生产率１７０万元。由此可见，应用闪速选冶技术，撬动　

３００亿ｔ弃存资源，指日可待。　

多晶硅、『ｓ薄膜太阳能电池的艰难选择　在节能领域，对所有的半导体厂商而言，商机都在不断扩大。这是因为，如果能充分利　

用半导体，就能提高各种设备及系统的能源效率。　

太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源．也是清洁能源，不产生任何的环境污染。　

在太阳能的有效利用当中；大阳能光电利用是近些年来发展最快，最具活力的研究领域，是　

其中最受瞩目的项目之一。为此，人们研制和开发了太阳能电池。制作太阳能电池主要是以　

半导体材料为基础，其工作原理是利用光电材料吸收光能后发生光电于转换反应，根据所用　材料的不同，太阳能电池的种类也不同，但是不论以何种材料来制作电池，对太阳能电池材　

料一般的要求有：ｌ、半导体材料的禁带不能太宽；２、要有较高的光电转换效率：３、材料　

本身对环境不造成污染；４、材料便于工业化生产且材料性能稳定。　

中国是世界上最大的太阳能电池制造基地。中国企业生产的基本上都是多晶硅太阳能电　

池，其主要原料为多晶硅。与薄膜太阳能电池相比，多晶硅太阳能电池的光电转换效率更高。　

薄膜太阳能电池一般不超过１０％，而多晶硅太阳能电池大多在ｌ４％以上。前几年，由于多　

晶硅材料供不应求，国际市场上多晶硅的价格一度高达每吨数百美元。在这种背景下，中国　多个地方上马了多晶硅生产线，结果造成产能过剩，再加上金融危机的影响，多晶硅的价格　

随之大幅跌落。随之，多晶硅等新兴产业被认为“出现重复建设倾向”。与此同时，多晶硅　生产过程对能源的大量消耗，以及四氯化硅等有毒副产品对环境的污染，也遭到了不少批评。　

冶金法制备太阳能级多晶硅研究现状及发展趋势

谭毅;郭校亮;石爽;董伟;姜大川;李佳艳

【摘 要】Purification polycrystalline silicon by metallurgical method is the

only way for our country to escape the dependency of silicon feedstock,

and to develop low-cast and environmental friendly process for SOG-Si.

Since its emergence, metallurgical method has undergone three research

surges. The third development is under the leading and promotion of our

country's research and industry workers, obtaining considerable useful

scientific theory and practical experience. In this paper, from the

definition of metallurgical method, the basic theories of metallurgical

method, including saturated vapor pressure principle, segregation

mechanism and differences in mechanism of oxidation, are analyzed in

detail; moreover, technologies and their progress derived from the

CIGS薄膜太阳能电池结构分析

综述了目前国际上研究得最多的几种薄膜太阳能电池材料的研究现状和各自的最新进展，包括硅基类（非晶硅、多晶硅、微晶硅）、无机化合物类（碲化镉、铜铟硒、砷化镓）、有机类、染料敏化（二氧化钛、氧化锌）等，并从材料、工艺和转换效率等方面比较和讨论了它们各自性能的优劣，最后展望了这些薄膜太阳能电池材料未来的研究方向及应用前景。

标签：薄膜太阳能电池

引言

近年来，环境污染和能源衰竭等问题与全球经济发展之间的矛盾越来越突出，加上人类对可再生能源的不断需求，这样就促使人们致力于开发新的能源。太阳能作为一种可再生能源有着其它能源不可比拟的优势，因此，合理利用好太阳能将是人类解决能源问题的长期发展战略，太阳能受到人们广泛的重视也是顺理成章的事情。典型的太阳能电池本质上是一个半导体二极管（p-n结），它利用光伏效应原理把太阳辐射能转换为电能。当太阳光照射到半导体二极管p-n结上并被吸收时，其能量大于半导体材料禁带宽度Eg的光子能把价带中的电子激发到导带上去，同时价带中留下带正电的空穴，即形成了电子-空穴对，通常称其为光生载流子。这些光生载流子在p-n结内建电场作用下迅速分离，电子被扫到电池的n型一侧，空穴被扫到电池的p型一侧，从而在二极管的两侧分别形成了正负电荷积累，并产生了“光生电压”，这就是所谓的“光伏效应”（Photovoltaiceffect）。若在p-n结两侧引出电极并接上负载，则负载中就有“光生电流”通过，即得到可利用的电能，典型的太阳能电池就是根据这个基本原理工作的。

一、CIGS薄膜太阳能电池

具有曲面造型的光伏建筑物和移动式的光伏电站等要求太阳能电池具有柔性和可折叠性，这便促使了柔性薄膜太阳能电池的发展。所谓柔性薄膜太阳能电池是以金属箔片或高分子聚合物作衬底的薄膜太阳能电池。一般说来，所有薄膜太阳能电池都可以做成柔性的。柔性CIGS薄膜太陽能电池的制作工艺和刚性玻璃衬底CIGS薄膜太阳能电池的制作工艺基本相同，不同之处主要体现在衬底材料的选择和CIGS制备两方面。