我国光伏产业半导体薄膜核心设备与工艺技术研究

中国半导体产业的核心技术与关键领域随着科技的发展和智能化时代的到来，半导体技术成为了现代社会不可或缺的关键技术之一。

中国自 20 世纪 80 年代初开始研发半导体领域，尤其是近年来，中国政府加大了对半导体产业的投资力度，一些新型半导体企业纷纷涌现，中国半导体产业也迎来了快速发展的阶段。

本文将详细讨论中国半导体产业的核心技术与关键领域。

一、芯片制造技术半导体产业最主要的核心技术之一就是芯片制造技术，它是半导体产业中最复杂和最困难的技术之一。

芯片制造技术计量单位为纳米，它的加工工艺对芯片的质量、性能及生产效率有着非常重要的影响。

当前，全球先进的芯片制造技术是 7 纳米、5 纳米、3 纳米制程，而中国的芯片制造技术尚处于 14 纳米、7 纳米等制程。

因此，中国的芯片制造企业需要加快技术创新，尽快实现对芯片制造技术的突破，这样才有可能在全球市场中取得更大的市场份额。

二、人工智能芯片人工智能芯片是近年来中国半导体产业的新兴领域之一，是用于支持人工智能运算的芯片。

根据运算规模不同，人工智能芯片可以分为边缘人工智能芯片、移动人工智能芯片、数据中心人工智能芯片等多种类型。

人工智能芯片具有处理速度快、功耗低等特点，受到了众多企业的青睐。

目前国内的人工智能芯片主要由华为、寒武纪等企业研发，这些企业也在不断发展和创新。

三、5G 芯片5G 芯片是当前半导体产业的又一重要领域，它是实现 5G 智能终端的关键之一。

5G 芯片的主要特点是高速率、低时延、可靠性高和功耗低等。

当前，在 5G 芯片领域，我国已经有华为、展讯、联发科等企业推出了一系列比较优秀的芯片，但是受限于产业链不完善，我国 5G 芯片目前仍然需要进一步加强以保持全球竞争力。

四、智能生产芯片智能生产芯片是半导体产业的另一个重要领域。

随着智能化的发展，越来越多的企业需要对生产流程进行自动化和数字化的改造，而智能生产芯片的应用必不可少。

智能生产芯片可以实现对机器人、智能制造设备的精准控制和高效协同。

毕业设计（论文)（ 2013 届）题目 PECVD制备氮化硅薄膜的研究进展学号 1003020147姓名钟建斌所属系新能源科学与工程学院专业材料加工及技术应用班级 10材料（1）班指导教师胡耐根新余学院教务处制目录摘要 0Abstract .............................. 错误!未定义书签。

第一章氮化硅薄膜的性质与制备方法 (2)1.1 氮化硅薄膜的性质 (2)1。

2 与常用减反射膜的比较 (4)1。

3 氮化硅薄膜的制备方法 (5)第二章工艺参数对PECVD法制备氮化硅减反膜性能的影响研究82.1 温度对双层氮化硅减反膜性能的影响 (9)2.2 射频频率对双层氮化硅减反膜性能的影响 (9)2.3 射频功率对双层氮化硅性能的影响 (10)2。

4 腔室压力对氮化硅减反膜性能的影响 (11)2。

5 优化前后对太阳电池电性能对比分析 (12)第三章结论与展望 (13)参考文献 (15)致谢 (16)PECVD 制备氮化硅薄膜的研究进展摘要功率半导体器件芯片制造过程中实际上就是在衬底上多次反复进行的薄膜形成、光刻与掺杂等加工过程，其首要的任务是解决薄膜制备问题.随着功率半导体器件的不断发展,要求制备的薄膜品种不断增加,对薄膜的性能要求日益提高，新的制备方法随之不断涌现，并日趋成熟。

以功率半导体器件为例,早期的器件只需在硅衬底上生长热氧化硅与单层金属膜即可；随着半导体工艺技术的进步和发展，为了改进器件的稳定性与可靠性还需淀积 PSG 、Si 3N 4、半绝缘多晶硅等等钝化膜.氮化硅是一种性能优良的功能材料，它具有良好的介电特性（介电常数低、损耗低)、高绝缘性，而且高致密性的氮化硅对杂质离子，即使是很小体积的 Na +都有很好的阻挡能力。

因此, 氮化硅被作为一种高效的器件表面钝化层而广泛应用于半导体器件工艺中。

等离子增强型化学气相淀积（PECVD)是目前较为理想和重要的氮化硅薄膜制备方法。

主要薄膜光伏电池技术及制备工艺介绍技术及制备工艺介绍第一章薄膜光伏电池技术及进展概况简述一、全球要紧薄膜光伏电池技术简介图：薄膜光伏电池结构二、薄膜光伏电池进展概况（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%，最高的转换效率能够达到9%-10%，生产成本为约0.8 美元/W。

假如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与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与衰减性等问题，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 仍面临透光度与转换效率的两难逆境，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进展重点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,估计2011、2012 年分别达到2.1GW 、2.7GW。

在电池制造技术与装备制造，市场份额与规模效应方面，FirstSolar 已经占据了绝对优势，国内企业难以有较大进展，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，该技术的未来进展空间受限。

估计CdTe 技术不可能成为我国企业进展薄膜电池的要紧方向。

半导体材料在光伏领域的应用研究光伏能源作为一种清洁、可再生的能源形式，受到了越来越多的关注和应用。

半导体材料作为光伏技术的核心材料，在光伏领域的应用研究中发挥着重要的作用。

本文将介绍半导体材料在光伏领域的应用研究的现状和发展趋势。

一、光伏技术简介光伏技术是利用太阳能将光能转化为电能的一种技术。

其关键在于利用半导体材料的光电效应，使得光能通过光伏材料的吸收和电子的运动转化为电能输出。

光伏技术具有环保、可再生、稳定可靠等特点，是可持续发展的重要能源技术。

二、半导体材料在光伏领域的应用1. 硅（Si）材料硅材料是目前光伏领域主要应用的半导体材料之一。

这是因为硅具有广泛的资源储备和制备技术，同时其光伏转化效率较高。

硅材料的光伏器件主要包括单晶硅、多晶硅和非晶硅等形式。

其中，单晶硅光伏器件拥有较高的转化效率，但制备成本较高；多晶硅具有相应较低的制备成本，但转化效率稍低；而非晶硅作为一种新型材料，具有较低的制备成本和较高的转化效率，成为研究的热点。

2. 化合物半导体材料除了硅材料外，化合物半导体材料也在光伏领域得到了广泛应用。

这类材料包括氮化镓（GaN）、砷化镓（GaAs）和硒化镉（CdSe）等。

化合物半导体材料由于其较宽的能带宽度和调控能带结构的能力，可以实现更高的能量转化效率。

此外，化合物半导体材料还具有良好的热稳定性和较高的光吸收系数等优势，因此在高效率、多组分、多结构的光伏器件中得到广泛应用。

3. 有机半导体材料近年来，有机半导体材料也开始成为光伏领域的研究热点。

有机半导体材料具有制备成本低、柔性可塑性强和可溶液加工等优势，可以实现将太阳能电池制备在柔性衬底上的目标。

此外，有机半导体材料的光电转化效率逐渐提高，正在成为一种可行的商业化光伏技术。

三、半导体材料在光伏领域的研究趋势1. 提高光伏转化效率目前，提高光伏转化效率是光伏领域研究的重点。

研究人员通过优化半导体材料的结构、调控材料能带结构和界面性质等方面进行研究，以提高光伏转化效率。

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.。

半导体设备行业专题报告1.薄膜沉积是半导体工艺三大核心步骤之一晶圆制造包括氧化扩散、光刻、刻蚀、薄膜沉积、离子注入、清洗与抛光、金属化七大流程。

半导体设备是半导体生产流程的基础，半导体设备先进程度直接决定了半导体生产的质量和效率。

其中薄膜沉积设备制造技术难度大，门槛极高，是半导体制造工艺中的三大核心设备之一（另外两者为光刻设备和刻蚀设备）。

薄膜沉积设备作为晶圆制造的核心设备之一，在晶圆制造环节设备投资占比仅次于光刻机，约占25%。

根据SEMI和MaximizeMarketResearch的统计，2020年全球半导体设备市场规模达到712亿美元，其中薄膜沉积设备市场规模约172亿美元。

根据工作原理的不同，集成电路薄膜沉积可分为物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)和其他。

薄膜沉积工艺不断发展，根据不同的应用演化出了PECVD、溅射PVD、ALD、LPCVD等不同的设备用于晶圆制造的不同工艺。

目前，全球薄膜沉积设备中CVD类设备占比最高，2020年占比64%，溅射PVD设备占比21%。

CVD设备中，PECVD是主流的设备类型，2020年在CVD设备中占比53%，其次为ALD设备，占比20%。

2.多因素驱动国产薄膜沉积设备需求国内产线建设极大拉动国产设备需求。

半导体设备市场主要由美国、日本厂商主导，贸易摩擦背景下，半导体设备国产化诉求增强，长江存储、上海积塔、中芯国际、华虹、士兰微、合肥晶合等国内晶圆厂在新增产能建设过程中积极导入国产设备，极大拉动国内半导体设备需求。

芯片工艺进步及结构复杂化拉动高性能薄膜设备需求。

随着集成电路的持续发展，晶圆制造工艺不断走向精密化，芯片结构的复杂度也不断提高，需要在更微小的线宽上制造，制造商要求制备的薄膜品种随之增加，最终用户对薄膜性能的要求也日益提高。

这一趋势对薄膜沉积设备产生了更高的技术要求，市场对于高性能薄膜设备的依赖逐渐增加。

以CVD设备演进为例，相比传统的APCVD、LPCVD设备，PECVD设备在相对较低的反应温度下形成高致密度、高性能薄膜，不破坏已有薄膜和已形成的底层电路，实现更快的薄膜沉积速度，已成为芯片制造薄膜沉积工艺中运用最广泛的设备种类，未来HDPCVD、FCVD应用有望增加。

有机薄膜太阳能电池关键技术研究人类进入21世纪，能源问题非常严重。

传统化石能源储量正在逐渐减少，面临枯竭，并且其燃烧释放的气体（如二氧化碳等）已造成温室效应等各种环境问题频发，正在威胁着人类生存。

另一方面，人类对电力的需求正在飞速增长，可再生能源就成了最好的替代能源。

因此，聪明的人类将目光投向了各类清洁能源，如：水能、风能、潮汐能、核能以及太阳能等。

万物生长靠太阳，作为清洁能源之一的太阳能也就逐渐进入人们的视野，更重要的是太阳能几乎占地球总能量的99%，以分布广泛，不受地域限制，用之不竭，对人和环境无害无污染，故受科学家们的青睐，随着技术的发展，光电转换效率的提高，太阳能的对人类能源的贡献正在逐年增加。

本文介绍了太阳能电池的历史背景和发展状况，并简要阐述了太阳能电池的基本工作原理；重点介绍了有机薄膜太阳能电池的制备过程中的关键技术，制备了以P3HT（聚-3己基噻吩）:PCBM（[6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester）为活性层的有机薄膜太阳能电池；通过光电测试系统，测试了有机太阳能电池的I—V特性曲线通过分析电学特征测试结果得到了改进制备过程中的优化参数，确定了有机薄膜太阳能电池的更佳制备方案。

通过本文的研究工作更加了解了有机太阳能电池在未来的发展方向。

第一章绪论1.1 引言当下，由于人类的过度开发，不可再生能源枯竭，使得世界各国不得不研究、利用可再生能源。

太阳能电池以其可再生、分布广、不受地域限制、且用之不竭、无污染的优势首当其冲，光伏发电的发现，为太阳能的利用提供了原理基础。

在太阳能电池的发展史上，人类最先发现的是硅系太阳能电池，但是提取高纯硅，工艺复杂，价格昂贵，使其受到一定限制，而且硅系的太阳能光电转化效率，理论极限为25%，也就是从根本上限制了它在未来市场的发展。

近几年来，各种多元化合物太阳能电池逐渐进入主流市场，典型的有：砷化镓（GaAs）、磷化铟镓（GaInP）、锑化镓（GaSb）、碲化镉（CdTe）等。