太阳能薄膜电池（精选11篇）
太阳能薄膜电池 第1篇
关键词：太阳能,太阳能薄膜电池,技术革新
1 太阳能的优势
太阳能具有其它能源都无法比拟的优点。首先是太阳光的覆盖范围广, 不受地域的限制, 矿产被开采或核能的能量产生后, 必须要有运输的过程, 而太阳能则不同, 可以现场采集现场使用。其次, 太阳能的开发使用潜力大, 矿产的开采总是有限度的, 但太阳能却几乎可以说是取之不尽, 用之不竭的, 只要太阳继续向地球辐射能量, 那我们就可以一直利用太阳能。
再者, 太阳能属于清洁能源, 对环境没有任何危害, 但在各种矿产的开采和使用过程中, 无论是对人体的伤害还是对环境的污染作用都是巨大且不可避免的;对于核能, 也存在很大的核污染隐患, 核废料和核泄漏都是很严重的问题。在国内, 雾霾时时触动着人们的神经, 各种河流海洋的污染问题也层出不穷, 环境保护更加得到人们的重视, 这种情况下, 清洁无污染的太阳能就更显得难能可贵。将来太阳能可以更好的工业化推广后, 相信即使其成本会稍高, 也必定会更加受国家、社会和消费者的青睐。因此, 在应用太阳能已经得到越来越多的重视的同时, 如何高效环保的利用太阳能就成了至关重要的问题。
2 太阳能电池大规模应用的瓶颈
若想有效的利用太阳能, 就必须要用到太阳能电池。在太阳光的照射下, 太阳能电池可以瞬间输出电压并产生电流, 通过光电效应或光化学效应将太阳能转换成电能。
对于太阳能电池, 主要有2 方面问题阻碍了其大规模应用, 一是成本, 二是光电转换的效率。目前, 虽然一部分太阳能电池的成本较低, 但其光电转换效率非常不理想;另一部分太阳能电池虽然光电转换效率稍好, 技术也较为成熟, 但由于成本太高, 难以被大规模推广。因而, 从这两个方面解决太阳能电池本身的问题, 才有可能进一步的对太阳能进行推广。
利用太阳能电池时, 除了上面提到的太阳能电池本身的技术性问题, 还会遇到一些外界环境的不利因素。如辐射至地球的太阳能的总能量虽然比较巨大, 但这种能量却是比较分散的, 这就导致了太阳能收集的不易。再者, 即使在同一地点, 不同时间被辐射到的太阳能总量也是不稳定的, 要受季节、昼夜、天气等因素的影响。因此, 虽然太阳能有诸多优点, 且太阳能电池具备了一定的光电转换率, 但太阳能电池的大规模推广应用仍任重而道远。
3 太阳能薄膜电池的优点
在各种太阳能电池中, 硅太阳能电池的发展和应用相对要成熟一些, 目前属于在应用中相对多的太阳能电池。硅太阳能电池的缺点是当温度升高时, 它的光电转换率会降低;但是金属氧化物的太阳能电池则不同, 当温度升高时, 金属氧化物太阳能电池的光电转换率也会升高。同时, 金属氧化物的成本比硅低, 且来源较广阔, 这使得金属氧化物有更广阔的应用潜力。在太阳能电池中, 金属氧化物是作用机理是首先将光子转化成电子, 然后通过电子将水解离成氧气和氢气。
更轻更薄、光电转换效率更高是太阳能电池的发展趋势, 特别是对于应用在航空航天设备上的太阳能电池, 对于太阳能电池的性能有着更严苛的要求。在太阳能电池中, 太阳能薄膜电池有质量轻、厚度极薄、可弯曲的优点。在航天航空设备上利用太阳能电池时, 选择太阳能薄膜电池有更多的优势, 首先, 薄膜电池的重量轻厚度薄, 可以为飞行器节约更多的动力;其次, 薄膜电池的可弯曲特性使其除了具有较好的强度外, 还具备了更好的弯曲强度和韧性, 这更有利于将薄膜电池包覆在飞行器上, 从而可以更有效的采集太阳光。目前, 太阳能薄膜电池的主要材质有铜铟镓硒、非晶体硅、碲化镉等。
4 太阳能薄膜电池的制造技术革新
要制备出更轻更薄、光电转换率更高的太阳能薄膜电池, 除了电池本身材质的研究, 薄膜电池制造技术的革新也是研究的一大重点。对于相同的材料, 不同的制造技术也会导致其性能的差异, 因此, 选择更科学的太阳能薄膜电池加工制造方法, 对更优性能的太阳能薄膜电池研究是非常有益的。
制造技术通常可被分为减法制造、等法制造和加法制造, 减法制造无疑是最为人所知的形式, 比如切削加工。等法制造一般是指在几乎不改变材料本身质量的情况下, 通过技术手段改变其形状或内部结构, 以得到理想的性能。加法制造是在制造的过程中, 采取加量的方式, 对单一零件进行制造, 这是一种具有特色的新型制造方法。对于太阳能薄膜电池制造技术, 应该更综合的考虑这3 种方法, 通过综合利用这3 种制造方法, 相信可以得到性能更优异的太阳能薄膜电池。
在本文中, 笔者主要对加法制造进行一些介绍, 在加法制造中, 最著名的就是3D打印技术。3D打印是一种可以快速成型的制造技术, 它以电脑中建立的数字模型为基础, 通过运用金属粉末或聚合物等材料的逐层固化, 用来制造所要得到的产品。这种制造技术与传统的制造技术是截然不同的, 传统制造的逻辑是先获取一种材质合理的材料, 然后通过模具成型或切削等方式将其加工成想要的结构。这种制造方法不仅步骤复杂, 而且不可避免的会浪费许多材料。特别是对于一些价格较高的材料和形状较为特别的部件, 如一个曲度较为特别的钛合金扇页, 当其被制造成型时, 被去除掉的材料质量甚至远远高于剩下的有效部件的质量, 这不仅是经济的浪费, 也是一种能量的浪费。
而3D打印则克服了这个缺点, 在打印伊始, 它就会按照既成模型的形状对原材料进行逐层加工, 以一层一层打印叠加的方式, 完成样品的成型。这种加工方法不仅可以有效节省原材料、节省加工能量, 还更适用于制造一些特殊形状的部件, 在加工过程中, 也可以严格控制部件不同层面的材料属性。
对于太阳能薄膜电池, 虽然它的厚度较薄, 但它并不是均相材料, 特别是在厚度方向, 材料分布情况更为复杂, 这就使其更适用于3D打印的方法。3D打印不仅可以严格控制产品的厚度, 还可以有效控制产品在厚度方向的材料分布。但其中的挑战也是极高的, 因为太阳能薄膜电池的厚度极薄, 这就要求3D打印时必须可以准确控制材料的厚度, 这样才能在太阳能薄膜电池的制造技术革新过程中发挥更大的作用。
参考文献
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太阳能薄膜电池 第2篇
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内容简介：近十年来，中国光伏产业得到快速发展，已成为世界光伏电池的最大生产国。中国可再生能源学会副理事长、光伏分会主任赵玉文近期在接受 《第一财经日报》 记者采访时表示，预计 2010 年中国光伏电池的产量将达到 8000MW，占世界生 产总量的 50%，居世界首位，成为全球瞩目的焦点。随着光伏电池产能急剧扩张，极大推进了产业链上配套材料的发展和升级。聚酯薄膜作为太阳能电池背板的主要配套材料，2010 年在最终出货的太阳能光 伏电池中的使用量近1.2 亿平方米，成为聚酯薄膜应用领域中新的增长点。太阳能电池背板主要的生产工艺方法有三类： 一类是被光伏组件品牌厂家广 为接受的 PVF/PVDF 等含氟薄膜+BOPET 薄膜+ PVF/PVDF 等含氟薄膜的三层复 合工艺，即太阳能背板由三层结构组成，外层是 T 薄膜，中间层 P 薄膜，T 与 P 之间用胶水粘结。其中 T 表示聚氟乙烯（PVF）/聚偏氟乙烯（PVDF）等含氟的 薄膜，该层是用作太阳能电池封装材料的主要层，其作用就是耐气候、抗 UV 紫 外、耐老化等；P 表示聚酯薄膜（BOPET），主要的作用及功能是电气绝缘性、水汽阻隔性、耐湿热老化性、尺寸稳定性、耐撕裂性及易加工性等。一类是以普 通聚酯薄膜（BOPET）作为中间层基材，两面复合上改性的聚酯薄膜，即：改 性聚酯薄膜+普通聚酯薄膜+改性聚酯薄膜的三层复合工艺。其中改性聚酯薄膜 材料相当于含氟薄膜起到的功能和作用。第三类是以聚酯薄膜（BOPET）作为 基材，以表面涂层工艺把含氟的树脂涂覆固化在聚酯薄膜表面。随着光伏电池组件厂家对延长电池寿命和光电转换效率的要求进一步提高，对光 伏电池配套材料－－－聚酯薄膜的要求越来越苛刻。由于太阳能光伏电池对聚酯薄膜的极高要求，造成去年以来全球太阳能电池 背板用聚酯薄膜的供货量一直处于紧张状况。目前，国内聚酯薄膜行业中，能够 满足太阳能光伏电池质量要求并专注于太阳能背板用聚酯薄膜研发和批量生产 的企业只有江苏裕兴薄膜、四川东材科技集团等少数企业，目前该产品大部分仍 然依赖进口。报告通过对太阳能电池背板用聚酯薄膜行业的市场现状进行广泛、深入的调 查研究，并结合国家统计部门权威数据，以“数据、图表、观点”的形式，对太 阳能电池背板用聚酯薄膜行业 2009-2010 年的发展状况进行了全面的总结叙述，报告内容涉及太阳能电池背板用聚酯薄膜行业的国内外发展概况、市场规模、需 求和供给、产品价格、市场集中度、竞争格局、用户需求、产业链上下游、渠道、进出口状况、重点子行业、细分地区等内容以及太阳能电池背板用聚酯薄膜行业 重点企业的经营状况。报告还结合 2008-2009 年全球金融危机，研究了当前世界 经济形式和我国扩大内需促发展、产业振兴规划等经济政策对太阳能电池背板用 聚酯薄膜行业的发展影响，最后对 2010 年以及未来 3-5 年太阳能电池背板用聚 酯薄膜行业的发展趋势进行了深层次、多角度的分析和论证，并对太阳能电池背 板用聚酯薄膜行业的营销、投资、应对金融危机等给出了专家建议。本报告的研究框架全面、严谨，分析内容客观、公正、系统，真实准确地反 映了我国太阳能电池背板用聚酯薄膜行业的市场发展现状和未来发展趋势，是企
业进行市场研究工作时不可或缺的重要参考资料，同时也可作为金融机构进行信 贷分析、证券分析、投资分析等研究工作时的参考依据。以下是报告的详细目录：
目 录 第一章 太阳能电池背板用聚酯薄膜行业概述 第一节 太阳能电池背板用聚酯薄膜简述
一、定义及分类
二、产品特性
三、主要应用领域 第二节 背板用聚酯薄膜的生产工艺 第三节 背板用聚酯薄膜的型号及用途 第四节 背板用聚酯薄膜行业发展现状 第二章 世界太阳能电池背板用聚酯薄膜行业运行概况分析 第一节 2010 年世界太阳能电池背板用聚酯薄膜工业发展现状分析
一、全球市场需求分析
二、世界应用情况分析
三、国外产品结构分析 第二节 2010 年世界太阳能电池背板用聚酯薄膜行业发展分析
一、美国
二、日本
三、德国 第三节 2011-2015 年世界太阳能电池背板用聚酯薄膜市场前景预测分析 第三章 2010
年世界太阳能电池背板用聚酯薄膜主要生产企业分析 第一节 东洋(Toyal)铝业公司 第二节 韩国 SK 集团子公司 SKC 公司 第三节 日本帝人杜邦薄膜公司 第四节 日本三菱聚酯薄膜公司 第四章 太阳能电池背板用聚酯薄膜行业基本情况分析 第一节 太阳能电池背板用聚酯薄膜行业发展环境分析
一、2010 年我国宏观经济运行情况
二、我国宏观经济发展运行趋势
三、太阳能电池背板用聚酯薄膜行业相关政策及影响分析 第二节 太阳能电池背板用聚酯薄膜行业基本特征
一、行业界定及主要产品
二、行业在国民经济中的地位
三、太阳能电池背板用聚酯薄膜行业特性分析
四、太阳能电池背板用聚酯薄膜行业发展历程
五、国内市场的重要动态 第三节 国际太阳能电池背板用聚酯薄膜行业发展情况
一、国际太阳能电池背板用聚酯薄膜行业现状分析
二、主要国家太阳能电池背板用聚酯薄膜行业情况
三、国际太阳能电池背板用聚酯薄膜行业发展趋势分析
四、国际市场的重要动态 第五章 2010 年我国太阳能电池背板用聚酯薄膜行业运行情况分析 第一节 2010 年我国太阳能电池背板用聚酯薄膜行业发展基本情况
一、我国太阳能电池背板用聚酯薄膜行业发展现状分析
二、我国太阳能电池背板用聚酯薄膜行业市场特点分析
三、我国太阳能电池背板用聚酯薄膜行业技术发展状况 第二节 我国太阳能电池背板用聚酯薄膜行业存在问题及发展限制
一、主要问题与发展受限
二、基本应对的策略 第三节 我国上、下游产业发展情况
一、太阳能电池背板用聚酯薄膜行业上游产业
二、太阳能电池背板用聚酯薄膜行业下游产业 第四节 2009-2010 年中国太阳能电池背板用聚酯薄膜行业动态分析 第六章 2010 年我国太阳能电池背板用聚酯薄膜行业营销及投资分析 第一节 太阳能电池背板用聚酯薄膜行业营销策略分析及建议
一、行业营销策略分析
二、企业营销策略发展及建议 第二节 太阳能电池背板用聚酯薄膜行业投资环境分析及建议
一、行业投资环境分析
二、行业投资风险分析
三、行业投资发展建议 第三节 太阳能电池背板用聚酯薄膜行业企业经营发展分析及建议
一、行业企业发展现状及存在问题
二、行业企业应对策略 第七章 太阳能电池背板用聚酯薄膜行业市场分析 第一节 太阳能电池背板用聚酯薄膜行业市场规模分析
一、2008-2010 年太阳能电池背板用聚酯薄膜行业市场规模及增速
二、太阳能电池背板用聚酯薄膜行业市场饱和度
三、金融危机对太阳能电池背板用聚酯薄膜行业市场规模的影响
四、2011-2015 年太阳能电池背板用聚酯薄膜行业市场规模及增速预测 第二节 太阳能电池背板用聚酯薄膜行业市场结构分析 第三节 太阳能电池背板用聚酯薄膜行业市场特点分析
一、太阳能电池背板用聚酯薄膜行业所处生命周期
二、技术变革与行业革新对太阳能电池背板用聚酯薄膜行业的影响
三、差异化分析 第八章 太阳能电池背板用聚酯薄膜行业生产分析 第一节 太阳能电池背板用聚酯薄膜行业生产总量分析
一、2008-2010 年太阳能电池背板用聚酯薄膜行业生产总量及增速
二、2008-2010 年太阳能电池背板用聚酯薄膜行业产能及增速
三、金融危机对太阳能电池背板用聚酯薄膜行业生产的影响
四、2011-2015 年太阳能电池背板用聚酯薄膜行业生产总量及增速预测 第二节 子行业生产分析 第三节 细分区域生产分析 第四节 太阳能电池背板用聚酯薄膜行业供需平衡分析
一、行业供需平衡现状
二、金融危机对太阳能电池背板用聚酯薄膜行业供需平衡的影响
三、太阳能电池背板用聚酯薄膜行业供需平衡趋势预测 第九章 太阳能电池背板用聚酯薄膜行业竞争分析 第一节 太阳能电池背板用聚酯薄膜行业集中度分析 第二节 太阳能电池背板用聚酯薄膜行业竞争格局 第三节 太阳能电池背板用聚酯薄膜行业竞争群组 第四节 太阳能电池背板用聚酯薄膜行业竞争关键因素
一、价格
二、渠道
三、产品/服务质量
四、品牌 第十章 2009-2010 年太阳能电池背板用聚酯薄膜行业进出口现状与趋势分析 第一节 出口分析
一、出口量及增长情况
二、太阳能电池背板用聚酯薄膜行业海外市场分布情况
三、经营海外市场的主要品牌
四、金融危机对太阳能电池背板用聚酯薄膜行业出口的影响 第二节 进口分析
一、进口量及增长情况
二、太阳能电池背板用聚酯薄膜行业进口产品主要品牌
三、金融危机对太阳能电池背板用聚
酯薄膜行业进口的影响 第十一章 太阳能电池背板用聚酯薄膜重点企业发展分析 第一节 江苏裕兴薄膜科技股份有限公司
一、企业概况
二、2010 年经营状况
三、企业竞争优势分析
四、企业发展战略分析
第二节 四川东材科技集团股份有限公司
一、企业概况
二、2010 年经营状况
三、企业竞争优势分析
四、企业发展战略分析 第三节 佛山杜邦鸿基薄膜有限公司
一、企业概况
二、2010 年经营状况
三、企业竞争优势分析
四、企业发展战略分析 第四节 仪化东丽聚酯薄膜有限公司
一、企业概况
二、2010 年经营状况
三、企业竞争优势分析
四、企业发展战略分析 第五节 富维薄膜（山东）有限公司
一、企业概况
二、2010 年经营状况
三、企业竞争优势分析
四、企业发展战略分析 第六节 上海紫东薄膜材料股份有限公司
一、企业概况
二、2010 年经营状况
三、企业竞争优势分析
四、企业发展战略分析 第十二章 2011-2015 年太阳能电池背板用聚酯薄膜行业市场运行综合分析 第一节 2011-2015 年太阳能电池背板用聚酯薄膜行业上游运行分析
一、太阳能电池背板用聚酯薄膜行业上游介绍
二、太阳能电池背板用聚酯薄膜行业上游发展状况分析
三、太阳能电池背板用聚酯薄膜行业上游对太阳能电池背板用聚酯薄膜 行业影响力分析 第二节 2011-2015 年太阳能电池背板用聚酯薄膜行业下游运行分析
一、太阳能电池背板用聚酯薄膜行业下游介绍
二、太阳能电池背板用聚酯薄膜行业下游发展状况分析
三、太阳能电池背板用聚酯薄膜行业下游对太阳能电池背板用聚酯薄膜 行业影响力分析 第十三章 太阳能电池背板用聚酯薄膜行业投资策略分析 第一节 行业发展特征
一、行业的周期性
二、行业的区域性
三、行业经营模式 第二节 行业投资形势分析
一、行业发展格局
二、行业进入壁垒
三、行业 SWOT 分析
四、行业五力模型分析 第三节 太阳能电池背板用聚酯薄膜行业投资效益分析
一、2010 年太阳能电池背板用聚酯薄膜行业投资效益分析
二、2011-2015 年太阳能电池背板用聚酯薄膜行业投资方向
三、2011-2015 年太阳能电池背板用聚酯薄膜行业投资建议 第四节 太阳能电池背板用聚酯薄膜行业投资策略研究 第十四章 2011-2015 年太阳能电池背板用聚酯薄膜行业投资机会与风险展望 第一节 2011-2015 年行业投资机会
一、2011-2015 年行业区域投资机会
二、2011-2015 年需求增长投资机会 第二节 2011-2015 年行业投资风险展望
一、宏观调控风险
二、国际竞争风险
三、供需波动风险
四、技术创新风险
五、经营管理风险
六、产品自身价格波动风险 第十五章 太阳能电池背板用聚酯薄膜行业发展趋势分析 第一节 2011-2015 年中国太阳能电池背板用聚酯薄膜市场趋势分析 第二节 2011-2015 年太阳能电池背板用聚酯薄膜产品发展趋势分析
一、2011-2015 年太阳能电池背板用聚酯薄膜产品技术趋势分析
二、2011-2015 年太阳能电池背板用聚酯薄膜产品价格趋势分析 第三节 2011-2015 年中国太阳能电池背板用聚酯薄膜行业供需预测
一、2011-2015 年中国太阳能电池背板用聚酯薄膜供给预测
二、2011-2015 年中国太阳能电池背板用聚酯薄膜需求预测 第四节 2011-2015 年太阳能电池背板用聚酯薄膜行业规划建议 第十六章 太阳能电池背板用聚酯薄膜企业管理策略建议 第一节 市场策略分析
一、太阳能电池背板用聚酯薄膜价格策略分析
二、太阳能电池背板用聚酯薄膜渠道策略分析 第二节 销售策略分析
一、媒介选择策略分析
二、产品定位策略分析
三、企业宣传策略分析 第三节 提高太阳能电池背板用聚酯薄膜企业竞争力的策略
一、提高中国太阳能电池背板用聚酯薄膜企业核心竞争力的对策
二、太阳能电池背板用聚酯薄膜企业提升竞争力的主要方向
三、影响太阳能电池背板用聚酯薄膜企业核心竞争力的因素及提升途径
四、提高太阳能电池背板用聚酯薄膜企业竞争力的策略 第四节 对我国太阳能电池背板用聚酯薄膜品牌的战略思考
一、太阳能电池背板用聚酯薄膜实施品牌战略的意义
二、太阳能电池背板用聚酯薄膜企业品牌的现状分析
三、我国太阳能电池背板用聚酯薄膜企业的品牌战略
四、太阳能电池背板用聚酯薄膜品牌战略管理的策略
图表目录：（部分）图表：2008-2010 年太阳能电池背板用聚酯薄膜行业市场规模及增长速度 图表：2011-2015 年太阳能电池背板用聚酯薄膜行业市场规模及增长速度预测 图表：2008-2010 年太阳能电池背板用聚酯薄膜行业重点企业市场份额 图表：2010 年太阳能电池背板用聚酯薄膜行业区域结构 图表：2010 年太阳能电池背板用聚酯薄膜行业渠道结构 图表：2008-2010 年太阳能电池背板用聚酯薄膜行业需求总量 图表：2011-2015 年太阳能电池背板用聚酯薄膜行业需求总量预测 图表：2008-2010 年太阳能电池背板用聚酯薄膜行业需求集中度 图表：2008-2010 年太阳能电池背板用聚酯薄膜行业需求增长速度 图表：2008-2010 年太阳能电池背板用聚酯薄膜行业市场饱和度 图表：2008-2010 年太阳能电池背板用聚酯薄膜行业供给总量 图表：2008-2010 年太阳能电池背板用聚酯薄膜行业供给增长速度 图表：2011-2015 年太阳能电池背板用聚酯薄膜行业供给量预测 图表：2008-2010 年太阳能电池背板用聚酯薄膜行业供给集中度 图表：2008-2010 年太阳能电池背板用聚酯薄膜行业销售量 图表：2008-2010 年太阳能电池背板用聚酯薄膜行业库存量 图表：2010 年太阳能电池背板用聚酯薄膜行业企业区域分布 图表：2010 年太阳能电池背板用聚酯薄膜行业销售渠道分布 图表：2010 年太阳能电池背板用聚酯薄膜行业主要代理商分布 图表：2008-2010 年太阳能电池背板用聚酯薄膜行业产品价格走势 图表：2011-2015 年太阳能电池背板用聚酯薄膜行业产品价格趋势 图表：2008-2010 年太阳能电池背板用聚酯薄膜行业利润及增长速度 图表：2008-2010 年太阳能电池背板用聚酯薄膜行业销售毛利率 图表：2008-2010 年太阳能电池背板用聚酯薄膜行业销售利润率 图表：2008-2010 年太阳能电池背板用聚酯薄膜行业总资产利润率 图表：2008-2010 年太阳能电池背板用聚酯薄膜行业净资产利润率 图表：2008-2010 年太阳能电池背板用聚酯薄膜行业产值利税率 图表：2008-2010 年太阳能电池背板用聚酯薄膜行业总资产增长率 图表：2008-2010 年太阳能电池背板用聚酯薄膜行业净资产增长率 图表：2008-2010 年太阳能电池背板用聚酯薄膜行业资产负债率 图表：2008-2010 年太阳能电池背板用聚酯薄膜行业速动比率 图表：2008-2010 年太阳能电池背板用聚酯薄膜行业流动比率 图表：2008-2010 年太阳能电池背板用聚酯薄膜行业总资产周转率 图表：2008-2010 年太阳能电池背板用聚酯薄膜行业应收账款周转率 图表：2008-2010 年太阳能电池背板用聚酯薄膜行业存货周转率
太阳能薄膜电池 第3篇
摘要：氮化硅膜是对提高太阳能电池光电转换效率有重要作用的减反射膜。文章介绍了氮化硅膜的钝化作用和减反射作用，陈述了PECVD生长的氮化硅薄膜的基本性质，以156mm×156mm型号的多晶硅太阳电池片为例，结合实际测量数据，分析了在淀积过程中温度、硅烷氨气流量比和射频功率等工艺参数对氮化硅薄膜的生长及其性质的影响。
关键词：PECVD；工艺参数；氮化硅膜；太阳能电池
中图分类号：TN304 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）02-0014-02
太阳能是一种绿色环保的新能源，制备氮化硅（Si3N4）减反射膜是制造高效率太阳能电池的重要环节。氮化硅膜通常采用PECVD技术生成。PECVD又称等离子体增强化学气相淀积，淀积过程中，硅烷氨气流量比、射频功率、温度、淀积时间等工艺参数的变化对氮化硅薄膜的生长均有影响。
1 氮化硅膜在太阳能电池中的作用
通常SiNx中的Si/N值为0.75，即Si3N4，而实际PECVD淀积氮化硅的化学计量比会随工艺的不同而变化，Si/N变化的范围在0.75～2之间。PECVD的氮化硅薄膜中，除了含有Si和N元素，一般还包含一定比例的氢，即SixNyHz或SiNx︰H。
利用PECVD技术在硅片表面淀积的氮化硅薄膜，可以使薄膜前后两个表面产生的反射光相互干扰，从而抵消反射光，达到减反射的效果，增加对太阳光的吸收，提高光生电流密度，从而提高电池的转换效率。同时，氮化硅膜中的H降低了表面复合速率，带来更小的暗电流和更高的开路电压，提高了光电转换效率。另外高温瞬时退火会断裂一些Si-H、N-H键，游离出来的H与缺陷及晶界处的悬挂键结合，减少了界面态密度和复合中心，达到对电池的钝化效果。
2 氮化硅膜的PECVD法制备
CVD（全称为Chemical Vapor Deposition）即化学气相沉积。CVD技术主要有以下几种：APCVD（常压，700℃～1000℃）、LPCVD（低压，750℃）、PECVD（等离子体增强型，300℃～450℃）。
氮化硅是在半导体技术中常用的一种钝化材料。制作氮化硅的方法很多，其中PECVD技术由于反应气体简单、灵活性高、温度要求低、淀积速率快等优点而被广泛采用。制备Si3N4薄膜的化学反应方程式为：SiH4＋NH3→Si3N4＋H2↑。
氮化硅薄膜的基本制备方法是：采用低温等离子体作能量源，将样品置于低压辉光放电的阴极上，利用辉光放电使样品升温到预定的温度，然后通入适量的反应气体SiH4和NH3，气体经一系列化学反应和等离子体反应，在样品表面形成固态薄膜即氮化硅薄膜。一般情况下，使用这种等离子增强型化学气相沉积的方法淀积的薄膜厚度在80nm左右，这样厚度的薄膜具有良好的光学特性。
3 影响氮化硅膜生长的工艺参数
PECVD生长氮化硅薄膜涉及到的主要工艺参数有：时间、温度、气体流量、压力、射频功率、脉冲开关时间。下面主要针对气体流量比、射频功率、温度、淀积时间、压强五个因素进行分析：
3.1 NH3与SiH4流量比
当NH3流量增加，薄膜生长速率加快，但随着膜层中H含量的上升，膜层中Si-H键、N-H键的数量也随之增多，氮化硅膜质地变得疏松。如果提高氨气流量，则会使膜中富含N元素，从而导致膜的绝缘性下降。同样，硅烷流量的增大将提升膜中Si元素的含量，这也会使膜的绝缘性变差。若气体流量比过大，会使反应室内气体浓度增加，气体分子平均自由程变小，淀积到表面的反应生成物减少，导致淀积速率随流量增加反而减少。
3.2 射频功率
随着射频功率的增大，反应加速，氮化硅薄膜生长速率加快。射频功率继续加大，极板间的电压更大，基片上的氮化硅膜在轰击作用的影响下变得更加结实和致密，随着功率再进一步提高，就出现了类似“溅射”的现象，阻碍了氮化硅膜的继续生长。高射频功率将带来高腐蚀速率。因此适当降低功率不仅可以减少基片表面损伤，获得均匀且致密的膜层，也使得反应更易于控制。
3.3 温度因素
在PECVD生长氮化硅薄膜的过程中，基片表面存在等离子体的沉积和挥发两种机制，随着温度的升高，沉积机制占主导，但随着温度继续升高，两种机制逐渐平衡，当温度继续升到某一临界值以后平衡被打破，挥发大于沉积，导致高温下淀积生长薄膜的速率有所下降。
3.4 淀积时间
淀积时间通常应结合其他工艺参数进行设置，淀积时间太短，膜厚及折射率达不到要求，淀积时间太长，则会造成工艺气体的浪费，增加工艺成本，同时也会影响淀积膜的质量，而由于膜层中存在的机械应力问题，当膜厚过厚时，薄膜会开裂甚至剥落。
3.5 反应压强
过低的压强将导致薄膜淀积速率变慢，生长出的氮化硅膜的折射率也较低。较大的压强可以增大薄膜的淀积速率，但是会造成均匀性差的问题，容易产生干涉条纹。
4 实验数据分析
基于上文分析，为了在不降低淀积速率的基础上获得较好的氮化硅膜的厚度、质量、反射率等特性，我们采用淀积两层膜的方法。这样不仅减少了对基片表面的损伤，而且双层膜可以减少氢离子的溢出，从而获得更好的钝化效果，这对太阳能电池片的电性能有较大改善。
以156×156mm型号多晶硅太阳电池片为片源，取40片样品，淀积前的工序均采用正常工艺，为了消除前段工序影响，采用混批处理分成两组，每组约20片，膜厚控制在85nm、折射率为2.07。测试数据如下：
双层膜：反射率5.06%、最低点波长708nm、Uoc0.607mV、Isc8.384mA、FF76.98、Eta16.09。
单层膜：反射率6.00%、最低点波长710nm、Uoc0.605mV、Isc8.342mA、FF76.75、Eta15.93。
从实验数据看来，双层膜比单层膜反射率高约0.09%，双层膜对短波的减反射效果比单层膜好。
（说明：Uoc表示开路电压，Isc表示短路电流，填充因子FF为UmaxImax与UocIsc的比值，Eta表示入射太阳能转化为有效电能的效率。）
5 结语
采用PECVD技术生长太阳能电池氮化硅减反射膜时，影响氮化硅膜生长的工艺参数有气体流量比、射频功率、温度、镀膜时间、压强等。经过分析发现薄膜淀积速率随气体流量比的增大而增大；随射频功率的增大先增大后减小；随温度的升高先升高后下降；反应气体必须处于低真空下，而且其真空度只允许在一个较窄的范围内变动；淀积时间不易过长，否则易造成膜层开裂剥落。通过双层膜样品的淀积、测量和分析，发现双层膜工艺不仅可以降低氮化硅膜的反射率，还可以获得更好的钝化效果。
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作者简介：韩萌（1980-），女，江苏南京人，南京信息职业技术学院讲师，硕士，研究方向：微电子；罗群霞（1988-），女，江苏江阴人，江阴鑫辉太阳能有限公司工程师，研究方向：微电子；张渊（1963-），女，江苏南京人，南京信息职业技术学院副教授，研究方向：光电子。
薄膜太阳电池发展概述 第4篇
据专家估算, 以现在的能源消耗速度, 可开采的石油资源将在几十年后耗尽, 煤炭资源也只能供应人类约200年。能源问题已成为世界关注的一个重大问题。同时, 随着环境污染的日趋严重, 也促使人们努力去开发新能源, 特别是可再生能源。太阳因内部发生着核反应, 温度高达1.5×107K, 会辐射出大量的热能。照射到地球上的太阳能非常巨大, 大约40min照射到地球上的太阳能就足以满足全球人类一年的能量需求。而且, 利用太阳能还可减少环境污染。风能和潮汐能等虽属可再生能源, 但受地理环境等条件的限制。唯有太阳能辐射到地球的每个角落, 因而成为21世纪最具大规模开发潜力的新能源之一。我国幅员辽阔, 太阳能资源丰富, 太阳能利用条件较好的地区占国土面积的2/3以上。特别是在西部地区, 人口密度低, 距离骨干电网远, 交通不便, 显然太阳能是这些地区能源的最佳选择。
目前太阳能的利用主要集中在热能和发电两方面, 对于工业和其它产业部门, 后者则是最理想的方案。利用太阳能发电目前有两种办法:一是利用太阳能加热液体, 使之变成气体用以驱动涡轮机发电;另一种就是太阳能电池。根据半导体光生伏打效应 (光伏效应) 制成的太阳能电池即光伏电池, 是将太阳辐射能直接转换为电能的转换器件。用这种器件封装成太阳能电池组件, 再按需要将多块组件组合成一定功率的太阳能电池方阵, 经与储能装置、测量控制装置及直流—交流变换装置等相配套, 即构成太阳能电池发电系统, 也称之为光伏发电系统。它具有不消耗常规能源、无传动部件、寿命长、维护简单、使用方便、功率大小可任意组合、无噪声、无污染等优点。
二、薄膜太阳电池
自1954年第一块太阳能电池问世以来, 光伏产业得到了飞速发展, 仅仅经过50多年的时间, 目前已成为空间卫星的基本电源和地面无电、少电地区及某些特殊领域的重要电源, 并将进一步发展成为21世纪世界能源舞台上的主要成员之一。因此, 研究与开发太阳能利用成为世界各国政府可持续发展能源的战略决策。阳光发电是大规模经济地利用太阳能的重要手段, 因此对各种太阳电池的研究受到普遍重视, 美国、欧洲、日本及发展中国家, 均制定了庞大的光伏技术的发展计划, 把光伏发电作为人类未来能源的希望。
太阳电池实现薄膜化后, 至少有三大好处。一是大大节省昂贵的半导体材料;二是薄膜太阳电池的材料和器件制备可同步完成, 工艺技术比较简单, 便于大面积连续化生产, 有利于降低制造成本;三是薄膜太阳电池采用低温技术, 便于使用廉价衬底, 同时明显降低能耗, 缩短能量回收期。薄膜太阳电池按材料可分为三类:硅基薄膜太阳电池、化合物半导体薄膜太阳电池和染料敏化的光化学太阳电池。
(一) 硅基薄膜太阳电池。
薄膜太阳电池在降低成本方面具有很大的优势, 其中, 硅基薄膜电池的优势更大, 因为:一是硅材料储量丰富 (硅是地球上储量第二大元素) , 而且无毒、无污染, 是人们研究最多, 技术最成熟的材料。二是耗材少、制造成本低。硅基薄膜电池的厚度小于1μm, 几乎是晶体硅电池厚度的1/100, 这便大大降低了材料成本;硅基薄膜电池采用低温工艺技术 (200℃) , 这不仅可节能降耗, 而且便于采用玻璃、塑料等廉价衬底;另外, 硅基薄膜采用气体的辉光放电分解沉积而成, 通过改变反应气体组分可方便地生长各种硅基薄膜材料, 实现单结和各种叠层结构的电池, 节省了许多工序。三是便于实现大面积、全自动化连续生产。
所谓硅基薄膜是指非晶硅薄膜、微晶硅薄膜和多晶硅薄膜。微结构和氢含量的不同使它们有不同的能隙宽度和光吸收系数。这样, 硅基薄膜能形成不同类型的太阳电池。
虽然第一个非晶硅太阳电池1976年才被研制出来, 但1980年就实现了商品化。如日本三洋电气公司1980年利用硅基薄膜太阳电池率先制成计算器, 随后便实现了工业化生产, 并把产品打入世界市场。由于非晶硅材料优越的短波响应特性, 使其在计算器、手表等荧光下工作的微功耗电子产品中占据很大优势, 不仅在20世纪80年代的10年中取得了数十亿美元的利润, 而且至今仍然具有很大的消费市场。
随着硅基薄膜电池效率的不断提高, 其应用的领域也不断扩大, 从计算器、手表等弱光下应用扩大到各种消费品及功率应用领域。如太阳能收音机、太阳帽、庭院灯、微波中继站、航空航海信号灯、气象监测、光伏水泵及户用独立电源等。随着硅基薄膜太阳电池应用领域的不断扩大, 其产量亦迅速增加, 世界上出现了若干MW级的生产线和许多生产硅基薄膜太阳电池的企业。
在光伏应用中, 硅基薄膜太阳电池有许多特殊的优点, 比如:一是硅基薄膜电池可在任何形状的衬底上制作, 可直接做成屋瓦式太阳电池。这种太阳能屋顶, 可极大地节省安装空间, 减少系统成本。特别是柔性衬底的硅基薄膜电池, 轻而柔软, 容易安装, 在建筑集成市场中具有很大的竞争力。二是可以做成透射部分可见光的硅基薄膜太阳电池, 称为Seethrough型电池, 这样的电池可作为小汽车的太阳顶及房屋的窗玻璃。三是可以在很薄的不锈钢 (50μm) 和塑料衬底上制备超轻量级的硅基薄膜太阳电池。这种电池具有很高的电功率/重量比 (300W/kg) , 对于城市遥感用平流层气球平台和军用无人驾驶寻航飞机的能源系统具有特殊的应用价值。四是硅基薄膜太阳电池子组件可做成集成型, 具有高的输出电压, 便于组装和联接。五是由于a-Si材料的光学带隙比μc-Si和poly-Si宽, 因此a-Si太阳电池的功率输出不明显依赖于温度。
由于硅基薄膜太阳电池的上述优点, 再加上硅基薄膜电池在降低成本方面的巨大潜力, 使其在光伏应用中占有不可轻视的地位。目前功率型应用主要集中在三个方面:传统的商业化应用市场, 如通信、交通信号和管网保护等;边远地区的供电系统和并网的光伏发电系统。随着国际社会对气候变化问题的日益重视, 包括太阳能在内的可再生能源技术的发展将会起到越来越重要的作用。谁首先在这个领域里加强投入, 谁就会在今后10年中占领这一市场, 从而获得巨大的市场利润。
(二) 硅基薄膜太阳电池的结构。
硅基薄膜太阳电池按沉积顺序, 分为顶衬结构 (superstrate) 和底衬结构 (substrate) 两种, 有时也将这两种结构分别称为pin和nip结构。无论是pin还是nip结构, 多数都是以p层作为迎光的窗口层。顶衬结构一般是在透明顶衬 (TCO玻璃) 上首先沉积p层, 然后沉积i层, n层和背面电极。该结构的太阳电池对衬底的要求较高, 要求顶衬在可见光范围内必须具有较高的透过率。由于衬底材料的选择受到了限制, 人们又研制了nip结构 (即底衬结构) 的太阳电池。底衬结构是先沉积n层, 然后顺序沉积i层, p层, 透明导电膜和正面栅线电极。这种结构的电池对衬底在可见光范围内的透过率没有要求, 即衬底可以是不透明的材料, 扩大了电池的制备及应用范围, 受到了人们的广泛重视和关注。
三、结语
太阳电池作为最具发展潜力的可再生能源之一, 提高光电转换效率和降低成本一直是其发展的方向, 硅基薄膜太阳电池的低成本无疑为其自身的发展提供了有利条件, 其民用前景也成为目前研究的热点。
参考文献
[1] .李文鹏.世界高科技前沿[M].北京:北京大学出版社, 1999
[2] .李海雁, 杨锡震.太阳能电池[J].大学物理, 2003
太阳能薄膜电池 第5篇
太阳能电池板原理-太阳能电池板的安装
太阳能电池板原理
太阳能发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池（组）组成。如输出电源为交流220V或110V，还需要配置逆变器。
各部分的作用为：
（一）太阳能电池板：太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。
（二）太阳能控制器：太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项；
（三）蓄电池：一般为铅酸电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。
（四）逆变器：太阳能的直接输出一般都是12VDC（交流）、24VDC、48VDC。为能向220VAC（交流）的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用DC-AC逆变器。
太阳能电池板的安装
1、电池测试：
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。
2、正面焊接：
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。焊带的长度约为电池边长的2倍。
3、背面串接：
操作者使用电烙铁和焊锡丝将“前面电池”的正面电极（负极）焊接到“后面电池”的背面电极（正极）上，这样依次将36片串接在一起并在组件串的正负极焊接出引线。
4、层压敷设：
背面串接好且经过检验合格后，将组件串、玻璃和切割好的EVA、玻璃纤维、背板按照一定的层次敷设好，准备层压。玻璃事先涂一层试剂。
5、组件层压：
将敷设好的电池放入层压机内，通过抽真空将组件内的空气抽出，然后加热使EVA熔化将电池、玻璃和背板粘接在一起；最后冷却取出组件。
6、修边：
层压时EVA熔化后由于压力而向外延伸固化形成毛边，所以层压完毕应将其切除。
7、装框：
类似与给玻璃装一个镜框；
8、焊接接线盒：
在组件背面引线处焊接一个盒子。
9、高压测试：
测试组件的耐压性和绝缘强度。
10、组件测试：
薄膜太阳能技术持续发烧 第6篇
原油价格居高不下，传统电价成本也节节升高，随着日、韩等国政府，持续加码太阳能光电补助，以及近百家业者投入晶硅原料制造，太阳能发电成本可望降低，并成为下一波重要替代能源。
薄膜太阳能技术持续发烧
根据iSuppli 推估，到2012年全球太阳能电池市场的市值将从2007年的96亿美元增长到221亿美元。其中，薄膜太阳能电池的市占率将从2007年的5%增长攀升至20%以上，复合增长率高达70%。包括夏普、三洋、三菱电机，以及台湾的益通、绿能、茂迪、联相光电等公司都已相继投入薄膜技术领域。广大的商机也让相关的设备业者摩拳擦掌，希望进入这个新兆元产业。
PV Power Expo Taiwan 2008特别邀请夏普、三菱重工、联相光电和三洋电机等企业代表，从薄膜单晶硅之应用，以及CIS、CdTe、II-VI…等不同薄膜电池材料的应用，深入剖析最新薄膜电池的发展趋势。
多晶硅原料短缺问题可望舒缓
工研院太电中心主任蓝崇文指出: “随着全球越来越多业者投入多晶硅原料制造，例如韩国DC Chemical以及日本M.Setek投入量产，预估未来约有20家可成功量产，缺料问题可望获得解决，市场也会因为多晶硅原料成本下降，启动另一波更大的增长。”
针对硅材料发展，SEMI台湾地区太阳光电产业促进会主席暨益通光能股份有限公司蔡进耀将主持“太阳能多晶硅材料论坛”，与日、韩两大硅晶圆材料制造商--东洋制铁化学资深副总李宇铉及M .Setek总裁Ritsuo Matsumiya，共同讨论未来多晶硅材料发展、应用，及技术研发。
降低成本、营销国际—标准与认证刻不容缓
SEMI全球总裁暨执行长Stanley Myers表示:“尽管用于硅晶圆生产的SEMI M6标准已经被应用在太阳能电池的生产上，太阳光电产业仍需加快发展国际技术标准的脚步，来降低生产成本并加速研发投资。”因此，“太阳光电及平面显示器产业工安环保技术研讨会”中，SEMI将与主要设备业者共同探讨如何运用SEMI的标准活动协助PV产业降低成本。
取得国际认证为太阳能模块和电池业者成功打入国际市场的关键，SEMI邀请美国UL、德国abakus Solar AG、台湾地区工研院太电中心，以及 DuPont等企业组织代表，从模块设计和制造技术及可靠度技术验证的角度，说明性能测试、安全测试、可靠度测试，以及电与热性能测试等验证重点。
太阳光电人才正夯— SEMI PV University + High-Tech U 培育产业新血轮
大型薄膜太阳能电池项目奠基 第7篇
采用国际先进技术、一期拟投资127亿元的大型薄膜太阳能电池项目——汉能广东河源薄膜太阳能电池研发制造基地, 1月12日在广东省河源市高新技术开发区举行奠基典礼。
该大型项目将引进采用当今世界上最先进的第二代硅基薄膜太阳能光伏核心技术建造。与第一代晶体硅太阳能电池技术相比, 新技术具有无污染、成本低、发电量高、弱光响应好等优势, 可广泛应用于大规模光伏电站、居民屋顶发电、建筑光伏一体化等领域。项目建成后, 将促进我国薄膜太阳电池技术的快速发展, 提高我国新能源产业的核心竞争力。
汉能控股集团董事局主席李河君表示, 汉能广东河源一期项目将于2010年年底前投产。根据规划, 汉能在未来几年将在广东河源投入280亿元, 最终形成年产1GW的亚洲最大的薄膜太阳能电池生产和研发基地。项目全部达产后, 年销售收入可达117.05亿元, 年税后利润22.18亿元。
有机薄膜太阳能电池发展探究 第8篇
新能源和可再生能源是21世纪世界经济发展中最具决定性影响的技术领域之一。在能源日趋枯竭,环境污染日益严重的今天,寻找一种清洁的可再生的新能源已经迫在眉睫。太阳能是一种清洁的可再生的新能源,它是人类可以利用的最丰富的能源,同时具有“取之不尽用之不竭”的优点[1]。将太阳能直接转换为电能和热能造福于人类一直是科学家的追求目标,因而自从1954年第一块单晶硅太阳能电池问世以来[2],人们就对利用半导体太阳能电池解决将来由于矿物燃料枯竭而引起的能源危机寄予了很大希望。现在各种形式的太阳电池相继问世,目前研究和应用最广泛的太阳电池主要是单晶硅、多晶硅和非晶硅系列电池,然而硅电池原料成本高,生产工艺复杂,而且材料本身不利于降低成本,这限制了它的民用化,因此有必要开发出低成本、环境稳定性高、具有良好光伏效应的太阳电池。
光伏电池是一种重要的可再生能源,既可作为独立能源,亦可实现并网发电,而且是零污染排放。光伏电池大致可分为晶体硅太阳能电池和薄膜太阳能电池。其中,薄膜太阳能电池由于具有可制备在柔性衬底上,可采用印刷或打印的方式实现工业化生产,可大面积制备,较低的生产成本、绿色能源、无环境污染等优点而越来越被各国的研究单位、企业所重视。
薄膜太阳能电池的研究始于20世纪60年代,目前从国际上的发展趋势看,主要是非晶硅薄膜太阳电池、微(多)晶硅薄膜太阳电池、铜铟硒薄膜太阳电池、碲化镉薄膜太阳电池、染料敏化薄膜太阳能电池和有机薄膜太阳能电池等。
2 薄膜太阳能电池产业化概况
我们将常见的几种薄膜太阳能电池性能及产业化等情况列入表1。
3 有机薄膜太阳能电池
3.1 有机薄膜太阳能电池优势
有机薄膜太阳能电池是把两层有机半导体薄膜结合在一起。其光电转换效率约为l%。有机薄膜太阳能电池使用塑料等质轻柔软的材料为基板;有机小分子光电转换材料本身具有低成本,可以加工成大面积;合成、表征相对简单,化学结构容易修饰,可根据需要增减功能基团;可通过不同的方式互相组合,以达到不同的目的。因此。人们对它的实用化期待很高。
与晶硅太阳能电池相比,有机薄膜太阳能电池具有如下优点:(1)化学可变性大,原料来源广泛[3];(2)有多种途径,可改变和提高材料光谱吸收能力、扩展光谱吸收范围,并提高载流子的传送能力[4];(3)加工容易可大面积成膜,可采用旋转法流延法成膜,可进行拉伸取向使极性分子规整排列,采用L.B膜技术可在分子水平控制膜的厚度[5];(4)易进行物理改性如采用高能离子注入掺杂或辐照处理以提高载流子的传导能力,减小电阻损耗提高短路电流;(5)电池制作可多样化;(6)价格便宜,有机染料高分子半导体等的合成工艺比较简单,如酞菁类染料早已实现工业化生产,因而成本低廉。
3.2 有机薄膜太阳能电池分类
有机薄膜太阳能电池按照有机半导体层材料的差别可分为3类:单质结结构有机薄膜太阳能电池、p-n异质结结构有机薄膜太阳能电池、p-n本体异质结结构有机薄膜太阳能电池,将逐一介绍如下。
3.2.1 单质结结构有机薄膜太阳能电池
单质结结构有机薄膜太阳能电池是研究最早的有机薄膜太阳能电池。其电池结构为:玻璃/金属电极/染料/金属电极。常用的各种有机光伏材料均可用于制成此类有机薄膜太阳能电池,如酞菁类化合物、卜啉、菁染料、叶绿素、导电聚合物等。
3.2.2 p-n异质结结构有机薄膜太阳能电池
p-n异质结结构有机薄膜太阳能电池结构为:玻璃/ITO/n一染料/p一染料/金属电极。由于其具有给体—受体异质结结构的存在,所以p-n异质结结构有机薄膜太阳能电池较单质结构有机薄膜太阳能电池转换效率要高,成为后来研究的重点。
p-n异质结结构有机薄膜太阳能电池因存在D/A界面使激子的分离效率提高,同时电子和空穴分别在不同的材料中传输,使得复合几率降低,因而具有较高的光电转换效率:但由于有效的电荷分离只能发生在D/A界面处,即在接近于激子扩散途径或空间电荷区域附近,而在远离D/A界面处产生的激子就会先扩散到异质结界面处而复合掉。同时电荷分离被限制在电池较小的区域,从而使吸收光子的数量受到限制,所以此类有机薄膜太阳能电池的光电转化效率仍然较低。因而增加D/A界面、改进电池结构、开发新材料以提高有机薄膜太阳能电池光电转换效率显得尤为重要。
3.2.3 p—n本体异质结结构有机薄膜太阳能电池
p-n本体异质结结构有机薄膜太阳能电池结构为:玻璃/ITO/A+D混合材料/金属电极。
自1997年Cao等报道了由给体(MEN—PPV)和受体(C60)混合成膜而制成的器件具有较高的转化效率,人们开始了对此类有机薄膜太阳能电池的研究。在此结构中给体和受体分子紧密接触而形成D—A连接网络,增加了D/A接触,从而提高了光电转化效率。在理想情况下,电荷分离与收集具有同等效率,但实际上复合体微观结构是无序的,两种组分可能以孤岛形式存在,网络之间存在大量缺陷,从而阻碍了电荷的分离和传输。如果能有效减少这些孤岛尺寸,就会增加有效的D/A界面面积,从而提高电池的光电转化效率。Sun利用非共轭柔性链作为D/A的桥梁合成了有序的本体异质结结构太阳能电池,试图从减少激子损失、载流子损失和吸收光子的损失三个方面来提高电池的转化效率。同时,制备电池所选择的工艺流程及环境气氛、混合时所用给体和受体的比例也是影响有机薄膜太阳能电池光电转化效率的因索。G.Dennler等人将MDMO—PPV与PCBM按不同比例相混合作为有机层制作的有机薄膜太阳能电池,发现增加PCBM的比有助于提高太阳能电池的性能[6]。
目前,对本体异质结结构有机薄膜太阳能电池的研究集中在两个方面[7]:一是多功能新材料的合成开发;二是器件制造技术即薄膜制备技术的提高。聚合物薄膜太阳能电池效率受诸多因素的影响[8],如光敏层对太阳光谱响应范围,光敏层组分,材料载流子迁移率和电极材料及界面等。
目前,我国北京师范大学研究的柔性聚合物薄膜太阳能电池光电转化效率达到8%左右,2010年3月,乐凯集团第二胶片厂已与该校签约柔性聚合物薄膜太阳能电池,将联合攻关并实现产业化。
美国西北大学采用PLD(脉冲激光沉积法)法,在正极上涂布了厚度仅数nm～数十nm的氧化镍(NiO)层(起空穴输送和电子拦截的作用,减少导致能量散失的再结合)。再通过旋转涂布法层叠了P3HT等半导体层。他们研究发现氧化镍层的厚度在5～10nm厚时效果最佳,使原来3～4%的单元转换效率提高到了5.2～5.6%。
此外,日本的夏普、三菱、东丽、日本印刷,韩国光州科学技术学院,美国西北大学、加利福尼亚大学、Konarka科技等公司或大学均开展了柔性聚合物薄膜太阳能电池的相关研究。
3.3 有机太阳能电池的缺陷
与无机硅太阳能电池相比,在转换效率、光谱响应范围、电池的稳定性方面,有机太阳能电池还有待提高。各种研究表明,决定光电效率基本损失机制的主要有:
(1)半导体表面和前电极的光反射;
(2)禁带越宽,没有吸收的光传播越远;
(3)由高能光子在导带和价带中产生的电子和空穴的能量驱散;
(4)光电子和光空穴在光电池光照面和体内的复合;
(5)有机染料的高电阻和低的载流子迁移率。
产生这些问题的原因主要是:
(1)高分子材料大都为无定型,即使有结晶度,也是无定型与结晶形态的混合,分子链间作用力较弱。光照射后生成的光生载流子主要在分子内的共轭价键上运动,而在分子链问的迁移比较困难,使得高分子材料载流子的迁移率一般都很低,为10-6～10-1cmz/V·St[9];
(2)高分子材料的禁带宽度Eg,通常键分子链的Eg范围是7.6～9eV,共轭分子Eg范围是1.4～4.2eV[10]L。掺杂后导电高分子的Eg虽然会下降,但与无机半导体Si、Ge等相比Eg依然很高,因此有机太阳电池与无机太阳电池载流子的产生过程有很大的不同。有机高分子的光生载流子不是直接通过吸收光子产生,而是先产生激子,然后再通过激子的离解产生自由载流子,这样形成的载流子容易成对复合,最后使光电流降低;
(3)共轭聚合物掺杂均为高浓度掺杂,这样虽能保证材料具有较高的电导率,但载流子的寿命与掺杂浓度成反比,随着掺杂浓度的提高,光生载流子的增大,电池的光电转换效率很小。
4 全球制造非晶硅太阳电池的主要厂家
5 非晶硅太阳电池的应用市场状况
(1)大规模地建设发电站
1996年美国APS公司在美国加州建了一个400千瓦的非晶硅电站;日本CANECA公司的非晶硅太阳能电池大部分输往欧洲建大型发电站;德国RWESCHOOTT公司30MWp年产量全部用于建大规模太阳能电站;
(2)建造太阳能房
非晶硅太阳能电池可以制成半透明的,如作为建筑的一部分,白天既能发电又能使部分光线透过玻璃进入室内,为室内提供十分柔和的照明(紫外线被滤掉)能挡风雨,又能发电;美国,欧洲和日本的太阳能电池厂家已生产这种非晶硅瓦;
(3)太阳能照明光源
由于非晶硅太阳能电池的技术优势,同样功率的非晶硅太阳能灯具,其照明时间要比晶体硅太阳能路灯的照明时间长20%,而其成本每瓦要低约10元人民币;(4)其他 由于非晶硅太阳能电池在室内弱光下也能发电,已被广泛用于太阳能钟,太阳能手表,太阳能显示牌等不直接受光照等场合。
6 结束语
“他山之石,可以攻玉”。因此,我们可以借鉴研究无机材料的成熟技术及研究思路等推进有机光伏材料的研究,并应用于器件,通过优化器件结构、改善材料性质等提高有机薄膜太阳能电池的综合性熊。同时,充分利用有机材料与无机材料的优点,制备有机/无机复合材料而应用于有机太阳能电池,将成为今后研究的热点。
纳米材料因是由超微粒组成,且这些微粒边界区的体积大约是材料总体积的50%,因此,利用纳米材料组装有机太阳能电池,前景会十分广阔,值得我们关注。
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CdTe薄膜太阳能电池结构分析 第9篇
1 透明导电层
在CdTe太阳能电池中所使用的透明导电层, 既要满足为形成低串联电阻而需的高电导率, 又要为获得高入射以保证高光生电流而具有高透射率。目前, 已在使用并作产业化努力的透明导电层有:SnO2、ITO、CdSnO4和AZO。AZO通常用作CIGS薄膜太阳能电池的透明导电层。它可以用不同种类的含有ZnO和Al靶溅射而成, Al在ZnO中作为施主。不过, 这种薄膜在CdTe沉积过程中 (大于550℃) 会由于热应力而丧失掺杂性。但是由于这种材料成本比较低, 人们还是希望最终能在CdTe薄膜太阳能电池得到更稳定的A-ZO薄膜。
2 n-CdS窗口层
CdS的禁带宽度在室温下约为2.4eV, 它不会吸收波长大于515nm的太阳光, 所以在整个结构上它被视为窗口层。为了让整个太阳能电池获得最高的电流密度, CdS必须相当地薄 (约0.5μm) 。然而因为CdS是多晶结构, 容易造成局部分流或过量的正向电流。有人发现在TCO与CdS之间插入一层高电阻的透明氧化层 (HRT层) , 可以有效改善这个问题, 并且还能改善结的品质。可以作为高电阻氧化层的材料有SnO2、In2O3、Ga2O3、CdSnO4等。
3 CdTe吸收层和CdCl2处理
关于CdTe太阳能电池的薄膜制造, 目前已有多种可行的技术可被采用[2]。
物理气相沉积法 (Physical Vapor Deposition, PVD) , 是以物理机制来进行薄膜沉积的制造技术, 所谓物理机制是指物质的相变化现象, 例如进行沉积时, 源材料由固态转化为气态再进行沉积。利用PVD法制备CdTe或CdS薄膜时, 沉积反应是发生在一真空炉内, 所使用的源材料可直接为CdTe或CdS化合物, 或各自的元素物质。将源材料加热到800℃, 使之挥发为气相分子, 而以约1μm/min的速率沉积在距离约20cm远的衬底上。通常衬底的温度要保持在相对比较低的温度 (~100℃) , 这样Cd及Te的黏附系数才会接近于1。衬底温度越高, 黏附系数越低, 因此沉积速率也变慢。但是, 温度越低得到的多晶薄膜晶粒越小。所以一般应用上, 衬底的温度都不会超过400℃。沉积出来的薄膜的化学计量比控制起来比较难, 这与每个元素的平衡蒸汽压及源材料的化学计量有相当大的关系。
近空间升华法是目前被用来生产高效率CdTe薄膜电池最主要的方法。在这种方法中, 蒸发源是被置于一容器内, 衬底与源材料要尽量靠近放置, 使得两者之间的温度差尽量小, 从而使薄膜的生长接近理想平衡状态。使用化学计量准确的源材料, 也可以得到化学计量准确的CdTe薄膜。因此, 一般衬底的温度可以控制在450~600℃之间, 而高品质的薄膜可以在大约1μm/min的速率沉积下得到。
气相传输沉积法制造CdTe薄膜时, 固态的CdTe原料放在容器内, 因受热而挥发出CdTe蒸汽, 然后这些Cd/Te蒸汽会随着传输气体 (N2、Ar、He、O2等) 而传送到衬底表面, 过饱和的Cd与Te会凝固而沉积在衬底表面形成CdTe薄膜。利用气相传输沉积法可以得到约与薄膜厚度相当的晶粒大小, 而且沉积速率相当快。
所谓的溅射法, 是指利用等离子体中的高能离子 (通常是由电场加速的正离子, 例如Ar+) , 在磁铁产生的磁力线作用下, 加速撞击CdTe靶材表面, 将CdTe表面物质溅出, 而后在衬底上沉积而形成薄膜。而等离子体的产生方法有多种, 包括直流、射频、微波等。通常沉积反应是发生在低于300℃的衬底上, 而炉内压力约为10mtorr左右。如果在200℃沉积2μm的CdTe薄膜, 所得到的晶粒大小约在300nm左右。
电解沉积法是将含有Cd2+及HTeO2+的电解液进行电化学还原反应, 而得到Cd及Te并沉积而成CdTe薄膜。通过控制电解液内部的Cd与Te含量, 可以控制所生长出来的薄膜的化学计量组成。
喷涂沉积法, 是先在室温下将含有CdTe、CdCl2及丙二醇的化学浆料喷涂在衬底上, 然后再经过几道高温热处理及致密化机械过程, 而得到具有多孔性结构的CdTe薄膜。
金属有机化学气相沉积法, 是在低压下使含有Cd及Te的有机金属, 例如二甲基镉及二异丙碲, 在反应炉中进行分解, 并沉积在衬底上得到CdTe薄膜。沉积速率与衬底的温度有关。
丝网印刷法算是生产CdTe及CdS薄膜最简单的方法, 它是将含有Cd、Te、CdCl2及含有有机结合剂的金属胶, 通过一印刷板而印制到衬底上, 再经过干燥过程去除有机溶剂后, 接着加温到700℃左右做烧结反应, 最后得到约10~20μm的再结晶化的CdTe薄膜。
几乎所有沉积技术所得到的CdTe薄膜, 都必须再经过CdCl2处理[3]。CdCl2处理能够进一步提高CdTe/CdS异质结太阳能电池的短路电流, 进而提高光电转换效率, 原因是: (1) 能够在CdTe和CdS之间形成CdS1-xTex界面层, 降低界面缺陷态浓度; (2) 导致CdTe膜的再次结晶化和晶粒的长大, 减少晶界缺陷; (3) 热处理能够钝化缺陷、提高吸收层的载流子寿命。将CdTe薄膜置于约400℃的CdCl2环境之下, CdCl2的存在促进了CdTe的再结晶过程。不仅比较小的晶粒消失了, 连带着CdTe与CdS的界面结构也变得比较有序。
4 背电极
背电极通常是使用Ag或Al, 它提供CdTe太阳能电池的一个低阻接触。但由于在p-CdTe上要形成良好的欧姆接触比较困难, 所以在界面处不可避免地会出现肖特基接触的整流效应。而背电极又要求高导电性, 所以它的厚度要做得很薄。
形成背电极的大部分技术, 都包括以下几个步骤: (1) 刻蚀CdTe表面, 以产生富Te的表面状态, 因此在CdTe与金属层之间产生p型重掺杂区域, 这层p型重掺杂区域可降低金属与CdTe之间的势垒; (2) 镀上Ag或Al等金属层; (3) 在150℃以上热处理。
CdTe薄膜太阳能电池的转换效率并不会受温度太大的影响, 输出功率相对稳定。在阴雨天或清晨黄昏, 入射太阳光以散射光为主, 在这样的弱光条件下, 相同额定功率的CdTe薄膜太阳能电池的输出功率高于晶体硅太阳能电池。除此之外, CdTe可利用多种快速成膜技术制作, 容易实现规模化生长, 因此近年来对CdTe薄膜太阳能电池商业化的努力有增无减。
参考文献
[1]K Omura et al, Recent technical advances in thin-film CdS/CdTe solar cells[J].Renewable Energy, 1996, 8 (1) :405-409.
[2]N Romeo et al, Recent progress on CdTe/CdS thin film solar cells[J].Solar Energy, 2004, 77 (6) :795-801.
薄膜太阳能电池靶材的研究进展 第10篇
一、耙材的定义
简单的说, 靶材就是高速荷能粒子轰击的目标材料, 例如, 磁控溅射方法镀膜。这种膜镀能导电, 广泛用于显示器, 太阳能, 仪器等, 用于物理镀膜中的溅镀, 主要有金属靶材和陶瓷靶材 (即无机非金属氧化物类) 。金属靶材包括:镍靶、钛靶、锌靶、镁靶锡靶、铝靶、铟靶、铁靶、铝硅靶、硅靶等;陶瓷靶材包括:ITO靶、氧化镁靶、氧化铁靶、氮化硅靶、碳化硅靶、氮化钛靶、氧化铬靶、氧化锌靶、硫化锌靶、二氧化硅靶等。
在靶材的发展研究中发现, 靶材不同 (如铝、铜、不锈钢、钛、镍靶等) , 得到的膜系 (如超硬、耐磨、防腐的合金膜等) 也就不同, 另外, 不同的靶材在不同温度和运行方式下, 也将得到不同的特性。如有的表面光洁度要低一些, 容易出现“麻点”现象;有的会出现高蚀间隔带, 在蚀刻时, 容易出现直线放射型的缺划或电阻偏高带;还有的则会出现微晶沟缝。本文主要讨论薄膜太阳能电池透明电极上无机非金属氧化物类靶材, 如:氧化铟锡 (In2O3/Sn O2) 靶材, 铜铟镓硒靶材, 碲化镉靶材, 硫化镉靶材, 氧化锌锡 (Zn O/Sn O2) 靶材, 氧化锌铝 (Zn O/Al2O3) 靶材等。
二、耙材的研究和进展
因为只要应用不同的无机非金属氧化物类就可以得到不同种类和特性的太阳能透明电极, 但是太阳能电池的特殊性, 并不是所有靶材都适合, 下面是关于不同薄膜太阳能电池靶材优缺点的总结。
1、氧化铟锡靶材
透明导电薄膜以掺锡氧化铟 (tin-doped indium oxide简称ITO) 和掺氟的氧化锡 (FTO) 为代表, 研究与应用较为广泛、成熟, 在美日等国已产业化生产。太阳能电池氧化铟锡薄膜, 在厚度只有几千埃的情况下, 氧化铟透过率高, 氧化锡导电能力强, 是一种具有高透过率的导电靶材, 目前玻璃液晶显示器所用的ITO玻璃正是这种氧化铟锡靶材镀膜的玻璃。由于ITO但是其吸水性很强, 会吸收空气中的水份和二氧化碳并产生化学反应而变质, 俗称“霉变”, 因此不利于太阳能电池长期放置在室外的性质。
2、铜铟镓硒靶材
太阳能电池铜铟镓硒薄膜, 所述靶材是以铜铟镓硒元素粉为原料, 在气体保护下或真空中, 采用固相合成制备CIGS粉, 进而采用等静压成型, 最后高温烧结制备CIGS靶材。然后以所述靶材为原料, 经一步溅射可获得CIGS薄膜。这种膜由于溅射工艺可控性不是很强, 后期容易硒化, 所以后期的, 容易出现裂纹, 夹杂物、表面凹坑、异色点等外观质量问题。
3、氧化锌铝 (Zn O/Al2O3) 靶材
是目前一项最新专利发明, 所制备的靶材用于镀膜制造成本经济且无毒, 易于太阳能电池导电物质、银浆实现掺杂, 且Zn O薄膜在等离子体中稳定性好, 是太阳能电池氧化铟锡薄膜的替代产品, 可广泛用于太阳能透明电极制造领域。下面就是这种靶材的制备方法。
三、氧化锌铝靶材的制备方法
包括以下步骤:
1、以锌盐和铝盐为原料, 加纯水溶解, 调pH至7.
0~10.5, 然后在水热条件下, 控温90~140℃反应1.0~2.0小时;
2、过滤使产物和母液分离, 用纯水洗涤、烘干, 得到氧化锌铝粉体;
3、所得粉体在400~550℃煅烧
2小时;
4、将步骤 (3) 所得粉体装入
真空热压炉, 抽真空1~100Pa, 加压50~100MPa, 然后慢慢升温, 在1200~1400℃内保温烧结2~5小时, 再缓慢降温, 制得相对密度不低于95%的氧化锌铝 (ZAO) 陶瓷靶材。
小结
薄膜太阳能电池技术及市场发展现状 第11篇
太阳能电池发展中,薄膜电池从一开始就以低成本成为众人关注的亮点,目前国际上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(Cd Te),其中,硅基薄膜电池以其特有的优势快速发展。
2010年行业专家预测,a-Si,Cd Te,CIGS 3种电池将分别占有薄膜光伏市场的52%,37%和11%。可见,硅基薄膜电池在中长期发展阶段仍将占据薄膜光伏市场的主导地位。薄膜电池近几年全球产量、市场份额趋势预测见表1、表2。笔者将重点介绍硅基薄膜太阳电池技术和薄膜太阳能电池市场发展现状。
在太阳能光伏应用中,超过90%的光伏市场由硅系列太阳能电池所占领,硅基太阳能电池的研究和开发应用得到了广泛重视。而在硅基系列太阳能电池中,以晶硅太阳电池转换效能稳定,技术也最为成熟,在当前的光伏应用领域占主导地位。但是晶硅太阳电池制备工艺复杂,制备过程中需要消耗大量的材料,晶硅材料价格也高,因而这种太阳电池的成本难以降低到火力发电价位。为进一步降低硅基太阳电池的成本,人们努力发展硅基薄膜太阳电池,近几年硅基薄膜太阳电池技术进步很快。该技术所用材料较晶硅太阳电池显著减少,而且薄膜太阳电池能够采用低成本的制备工艺在廉价衬底上实现大面积、集成化沉积。
到目前为止,硅基薄膜太阳电池主要有非晶硅(α-Si)薄膜太阳电池、微晶硅(μc-Si)薄膜太阳电池、纳米硅(nc-Si)薄膜太阳电池,以及它们相互组合成的叠层电池,比如α-Si/α-Si,α-Si/μc-S,α-Si/nc-Si这样的二叠层或者以此类推的三叠层薄膜太阳电池,以及将这种二叠层或者三叠层的薄膜电池集成起来构成集成薄膜太阳电池。
目前,单结微晶硅电池的效率已超过10%,非晶硅/微晶硅双结叠层电池的效率超过14%,三结叠层电池的效率超过15%,大面积组件效率约13%。
硅基薄膜太阳能电池结构
硅基薄膜太阳能电池片结构可分为单结、双结、三结(见图1)。
制造技术
硅基薄膜电池制造工艺流程为Sn O2导电玻璃→Sn O2膜切割→清洗→预热→a-Si沉积(PIN)→冷却→a-Si切割→掩膜镀铝→测试1→老化→测试2→UV保护层→封装→成品测试→分类包装。内联式双结非晶硅电池内部结构示意图见图2。
对Sn O2透明导电玻璃要求,方块电阻为8~14Ω/□;透过率≥80%;外观质量为膜牢固、平整,棱角磨光。
非晶硅薄膜沉积是关键技术,制造方法分为3种类型,一是单室,多片玻璃衬底制造技术,该技术主要以美国Chronar,APS,EPV公司为代表;二是多室,双片(或多片)玻璃衬底制造技术,该技术主要以日本KANEKA公司为代表;三是卷绕衬底制造技术(衬底为不锈钢/聚酰亚胺),该技术主要以美国Uni-Solar公司为代表。
所谓“单室,多片玻璃衬底制造技术”就是指在一个真空室内,完成P,I,N三层非晶硅的沉积方法。作为工业生产的设备,重点考虑生产效率问题,因此,工业生产用的“单室,多片玻璃衬底制造技术”的非晶硅沉积,其配置可以由多个真空室组成,每个真空室可以放多个沉积夹具,例如,美国Chronar公司内联式非晶硅太阳能电池生产线中非晶硅沉积用6个真空室,每个真空室装1个分立夹具,每1个分立夹具装4片基片,即生产线一批次沉积6×1×4=24片基片,每片基片面积305mm×915mm;美国APS公司生产线非晶硅沉积用1个真空室,该沉积室可装1个集成夹具,该集成夹具可装48片基片,即生产线一批次沉积1×48=48片基片,每片基片面积760 mm×1 520 mm;美国EPV技术生产线,非晶硅沉积也是1个真空室,真空室可装1个集成夹具,集成夹具可装48片基片,即生产线一批次沉积48片基片,每片基片面积635 mm×1 250 mm。
国内有许多国产化设备的生产厂家,每条生产线非晶硅沉积有只用1个真空室,真空室可装2个或3个,4个沉积夹具;也有每条生产线非晶硅沉积有2个真空室或3个真空室,而每个真空室可装2个或3个沉积夹具。总之,目前国内主要非晶硅电池生产线不论是进口设备还是国产设备均主要采用单室,多片玻璃衬底制造技术。
硅基薄膜电池其他光刻、镀铝、固化等制造工艺基本与半导体或LED类似,只是技术门槛要求低了。
薄膜光伏电池企业发展现状
金融危机后晶体硅市场似乎又迎来了一个高速扩张期,多晶硅产能释放、行业瓶颈突破、薄片化技术推动成本下降,转换效率稳步提升,晶硅电池强势保持着其主导地位,而之前上升的薄膜电池却受到晶硅电池的逼迫压力。这样的变动,让一些光伏大企们纷纷调整其薄膜电池计划,如美国应用材料、尚德电力、日本三洋及Signet,Solyndra等企业。
美国应用材料。美国应用材料日前宣布重整其能源与环境解决方案(EES)部门,并不再对客户销售Sun Fab薄膜太阳电池制造设备整合产品线,将重心放至晶体硅电池设备事业上,这将造成其全球400~500名员工的工作职责转移。
尚德电力。2010年8月尚德电力对其在上海的生产基地进行彻底检修,使其专注于晶体硅太阳能电池的生产,尚德“千兆瓦太阳能产业基地”计划中也并未见薄膜电池的产能规划。作为公司结构调整的一部分,非晶硅薄膜生产线被关停,给尚德当年第二季度带来数千万美元的非现金亏损。
日本三洋。近日,松下宣布将全盘接手三洋电器,接着三洋宣布暂缓该公司生产薄膜太阳能电池的计划。尽管薄膜行业的先驱们如应用材料Applied Materials,Signet开始叫停薄膜市场以退出他们认为目前相对不利的战场,还有一些行业大企如尚德、Solyndra也纷纷调整,推后其薄膜电池生产计划。但薄膜电池市场依然有相当多的企业热情高涨、坚定扩张着,代表企业如瑞士欧瑞康、正泰太阳能、保定天威、日本夏普、意大利Enel、宏威、杜邦等。
欧瑞康。与应用材料一样可以提供一揽子设备生产线及服务的瑞士欧瑞康,此次在对待薄膜电池的举措上就与应用材料不同,他们持乐观积极态度,不仅将持续朝Micromorph硅薄膜技术蓝图目标迈进,并期望于2010年底前达成硅薄膜制造成本达每瓦0.7美元,以确保具价格竞争力的硅薄膜太阳能市场占有率能持续扩大。
正泰太阳能。2010年8月9日,浙江正泰与欧瑞康联合宣布了一项对欧瑞康太阳能薄膜生产设备的采购协议。根据这项订单,正泰的产能将从目前的30 MW提高到75 MW,产能的扩增将包括使用新的组件材料和薄膜行业最新的工艺创新,这项采购是正泰在未来将薄膜太阳能组件产能提高400 MW的关键一步。作为中国第一家高效串联节非晶和微晶硅薄膜组件大规模生产商,正泰太阳能已向多个不同领域的应用客户提供产品。
日本夏普、意大利Enel、欧洲stmicroelectronics。日前,日本太阳能巨头夏普(Sharp)、意大利最大能源公司意大利国家电力公司(enel)和欧洲领先的半导体供应商STMicroelectronics决定联合携手进入薄膜市场。据了解,这三家公司共同组建了一家叫3Sun的合资企业,预计在2011年下半年开始生产。这家薄膜太阳能电池制造商开始时产能将达到每年160 MW,并计划扩大到每年480 MW。
从以上的企业发展现状可以看出,薄膜市场目前走的是两极分化的发展路线。分析目前薄膜电池引起波动和变化的原因,大体无外乎两个方面,除去政策,就是市场变化与技术更新。有技术储备的企业准备大量发展,而没有找到技术发展方向企业的可能就比较矛盾,出现停产、整顿情况就在所难免。
薄膜光伏电池前景
首先,结合城市发展及未来建筑一体化的发展趋势来看薄膜市场,未来薄膜电池肯定将占据大片光伏市场,除了电站,BIPV是未来城市建筑的必然选择。生态城市、绿色城市、低碳城市,无论哪个概念都离不开BIPV的大规模和高效率应用。而且,在城市内太阳能发电是最靠近负荷中心的,BIPV无疑是最佳选择,可以延伸的还有电热一体化,这是北方城市选择的发展趋势。
其次,在政策上,城市建筑发电系统的应用还将有待新的能源政策出台,目前全球对光伏电站的鼓励政策正在用尽,下一轮不排除在BIPV的政策上做文章。而BIPV的发电技术日趋成熟,靠近负荷中心的便利性大大提升了光伏发电的实际使用效率,加之建筑一体化的特性,实际投资费用大大低于在野外的光伏电站,在投资和能效比上具有巨大优势,是未来城市发展的必然选择,这方面薄膜电池显然更具有优势。
最后,在技术上,前两年半导体的不景气导致大量半导体和LED/TFT优秀人才流动到光伏行业,从事这些生产工艺的开发。这两年无论是晶硅电池还是薄膜电池,在生产工艺技术上大量地采用半导体工艺,技术进度很快,使得薄膜电池的成本优势和可持续发展的优势更加显现,越来越多的企业看到了薄膜电池的潜在优势。
结束语
当前薄膜电池占整个太阳能光伏产业的市场份额正在逐年递增,2009年薄膜电池组件产能占市场总产能的22%,国海证券调查报告显示:预计到2014年薄膜组件产能将占总产能的25%。总产量方面,预计在“十二五”期间晶硅电池、组件地位变动不大,保持80%左右市场份额,薄膜与晶硅的市场份额与地位一如既往,多晶硅料的供应日趋稳定,晶硅电池的主流地位在数年内都不会有实质上的改变。