【正文】 值分別是 22%和 4 150μ m，這個數(shù)值接近晶硅的成本極限；根據(jù)模型測算，按照年日照1000h測算， 2020 年多晶硅電池系統(tǒng)的發(fā)電成本為 /kW178。 如下表 1列出了由國家發(fā)改委提供的未來幾十年預計我國太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況： 產(chǎn)業(yè)規(guī)劃 20xxE 2020E 2030E 2040E 裝機容量 30 萬 KWp 180 萬 KWp 1000 萬 KWp 10000 萬 KWp 年發(fā)電量 億 KWH 億 KWH 140 億 KWH 1500 億 KWH 發(fā)電比例 % 8% % % 表 1 全國太陽能裝機容量及發(fā)電量規(guī)劃 太陽能光伏發(fā)電是太陽能利用的一個主要方面，目前 常用的太陽能電池有單晶硅電池、多晶硅電池和非晶硅薄膜電池。 1 目 錄 第一章 項目概述 ............................................................................................................ 3 項目的國內(nèi)外行業(yè)技術(shù)背景 ................................................................................ 3 我省行業(yè)技術(shù)背景及項目對我省經(jīng)濟、社會發(fā)展的意義和 價值 ............................ 4 概述項目的目標產(chǎn)品、主要內(nèi)容、主要研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化前期工作、未來研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的目標任務(wù) ................................................................................................................ 14 項目可行性簡要分析 ......................................................................................... 18 項目計劃目標 ................................................................................................... 20 第二章 項目的技術(shù)可行性分析 ...................................................................................... 21 本項目的基本原理及關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容 ..................................................................... 21 工藝路線 ........................................................................................................... 36 論述項目創(chuàng)新點 （包括技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、生產(chǎn)工藝創(chuàng)新、產(chǎn)品性能及使用效果的顯著變化等。在歐美一些國家，因為政府的一些優(yōu)惠政策及單晶硅、多晶硅電池具有研發(fā)早、轉(zhuǎn)化效率高、生產(chǎn)工藝成熟等優(yōu)點，得到了一定數(shù)量的推廣。 h；年日照 1 300 h 的發(fā)電成本為 /kW178。隨著研究的深入與產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的完善，非晶硅電池的質(zhì)量不斷提高，能量轉(zhuǎn)換效率從最初的 %已經(jīng)可以提高到 15%。 、社會發(fā)展的意義和價值 我省太陽能資源情況及光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的優(yōu)勢 青海省地處中緯度地帶，平均海拔 4000 米左右，高原大氣層相對稀薄，日光透過率高，加之氣候干燥、降雨量少，云層遮蔽率低，太陽能資源十分豐富，僅次于西藏，屬第二高值區(qū)。 我國西部地區(qū)，青海省的太陽能資源不是最好的、荒漠土地面積不是最大的、電網(wǎng)架構(gòu)和容量也不是最完善的。太陽能資源分布均勻，海西州和玉樹州西部年輻照總量在7000 兆焦耳 /平方米以上，相當于 20xxKWh/數(shù)可達到 1800 小時（系統(tǒng)效率 ）以上。 2） 土地等自然資源 青海省具有建設(shè)大型光伏發(fā)電系統(tǒng)非常理想的土地資源。 柴達木盆地的土地等綜合自然資源非常適合于建設(shè)大型荒漠光伏高壓并網(wǎng)系統(tǒng)。 青海省電網(wǎng)是西北電網(wǎng)的一部分，電壓等級較高。 2020 年，青海經(jīng)過錫鐵山 750KV 變電站通往新疆的177。 7 2020 年青海省電網(wǎng)與周邊的西藏、新疆、甘肅等鄰省通過交流750KV 和177。 4）硅礦石資源 青海省有豐富的硅礦石資源，儲量在 10 億噸以上，礦石質(zhì)量好，主要分布在西寧和海東地區(qū)，素有“硅石走廊”之稱。 6）交通設(shè)施便利 青海省交通運輸條件較好，由公路、鐵路構(gòu)成的交通運輸網(wǎng)絡(luò)覆蓋全省，是工業(yè)經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展的堅實基礎(chǔ)，同時也為光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和電站的建設(shè)提供了便利條件。從硅材料、硅錠 /切片、太陽 8 電池生產(chǎn)、組件封裝、平衡部件研發(fā)及生產(chǎn)、系統(tǒng)集成、銷售網(wǎng)絡(luò)及售后服務(wù)體系等光伏產(chǎn)業(yè)中各個環(huán)節(jié)都有專業(yè)的生產(chǎn)企業(yè)。通過引進資金和技術(shù)，使全省多昌硅、單晶硅這一產(chǎn)業(yè)鏈中關(guān)鍵環(huán)節(jié)走在了全國前列；同時一批多晶硅、單晶硅錠片項目的 啟動和實施，為全省光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展，技術(shù)、人才集聚創(chuàng)造了良好的條件。以東川工業(yè)園區(qū)為主體，集聚了一批光伏產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)企業(yè)，如甘河、民和工業(yè)園可用于多晶硅生產(chǎn)原料的金屬硅高純工業(yè)硅企業(yè)和項目，亞洲硅業(yè)（青海）有限公司、青海華硅能源有限公司的多晶硅、單晶硅生產(chǎn)，青海尚德尼瑪?shù)忍柲茈姵亟M件封裝的生產(chǎn)，企業(yè)間形成了相互依存，配套協(xié)作的密切關(guān)系。上述市場構(gòu)成反映了國家加快農(nóng)村及邊遠地區(qū)電氣化的政策扶持機遇。 20xx 年建成青海省第一座運行發(fā)電的并網(wǎng)光伏示范電站，年發(fā)電量約 5000 多 KWh， 20xx 年計劃 55KWp 的電站建設(shè)，目前已完成40KWp， 20xx年建設(shè)的 300KWp 光伏并網(wǎng)電站年發(fā)電量為 42萬 KWh。如何繼續(xù)加大結(jié)構(gòu)調(diào)整力度，積極貫徹落實國家 11 產(chǎn)業(yè)政策，以資源高效利用為突破口，延長產(chǎn)業(yè)鏈，培育新的經(jīng)濟增長點，積極發(fā)展流光伏產(chǎn)業(yè)， 全力推進工業(yè)項目建設(shè)，努力擴大工業(yè)經(jīng)濟總量，在這一領(lǐng)域跟上全球的步伐，以及能夠走在全國前列，是我省重要的課題之一。 2） 20xx 年～ 2030 年，光伏發(fā)電為鄰省提供清潔型電力 2021～ 2030 年，青海省光伏發(fā)電的應(yīng)用重點是為電力緊缺的鄰省提供電力。 4） 2041年～ 2050年，光伏發(fā)電為全國供電 發(fā)展目標為：到 2050 年，青海省光伏發(fā)電總裝機達到 10 億千瓦（即 1000GWp），年發(fā)電量達到 萬億千瓦時左右，成為全國能源基地，可以為全國提供電力。這也是青海省大力發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級，形成特色經(jīng)濟框架，保證能源需求的持續(xù)增長得以滿足的迫切需要。大力發(fā)展高轉(zhuǎn)換率多晶硅薄膜太陽能電池、單晶硅太陽能電池制造產(chǎn)品。金融危機的爆發(fā)打破了原有相對比較穩(wěn)定的國際貿(mào)易格式，隨著國際經(jīng)濟一體化進程加快及我國加入世界貿(mào)易組織后，為青海省提供了良好的發(fā)展機遇。 14 、主要內(nèi)容、主要研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化前期工作、 未來 研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的目標任務(wù) 目標產(chǎn)品 非晶硅薄膜太陽能電池。 由于非晶硅半導體材料 (aSi)最基本的特征是組成原子的排列為長程無序、短程有序 ,原子之間的鍵合類似晶體硅 ,形成的是一種共價無規(guī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) ,它含有一定量的結(jié)構(gòu)缺陷、懸掛鍵、斷鍵等 ,因此載 15 流子遷移率低、擴散長度小、壽命短 ,所以這種材料是不適合直接做成半導體器件的。因此為了把非晶硅材料做成有效的太陽能電池 ,常采取的結(jié)構(gòu)模式為 pin結(jié)構(gòu) ,p 層和 i層起著建立內(nèi)建電場的作用 ,i層起著載流子產(chǎn)生與收集的作用。 效率的提高可以從提高對光的管理系統(tǒng)出發(fā)，如陷光 結(jié)構(gòu)。 這種影響可以使得初期非晶硅太陽電池組件的性能減少 1530%。 /s。盡管 aSi:H薄膜太陽能電池各層的沉積技術(shù)是其最重要的制造工藝部分，但是成品還包括很多制造步驟影響太陽能組件的總費用。 普遍 的趨勢是增加襯底的大小， 來減 少每單位面積的成本。 其中重要的一部分是 基底，玻璃材料和高溫抗性的聚合金屬 層。 襯底的選擇決定了加工 各過程的溫度和加工步驟。 多晶硅或單晶硅之生產(chǎn)程序可排放超過 10倍之有毒物質(zhì)（包括最 19 危險 的氯硅烷）于 20xx年 8月，國務(wù)院總理溫家寶發(fā)布一項緊急指令，重申國家必須減少生產(chǎn)晶體硅，其中更是提到多晶硅屬于高耗能和高污染產(chǎn)品。但薄膜電池的出貨量比例不斷增加，從 20xx年的 3%增加到 20xx年的 14%，而 20xx年更是增加到 19%。 項目的實施方案 本項目計劃實施期限為 三 年 。項目實施的是項目實施單位貫徹落實我國能源利用基本方針政策的具體體現(xiàn)。 （ 2）經(jīng)濟效益 本項目的實施，新增固定資產(chǎn) 363 萬元，實現(xiàn)利稅 166 萬元，財政收入增加 100 萬元。 預計 目標產(chǎn)品 國內(nèi)市場占有率將達到 20%左右 ， 實施期內(nèi)累計 銷售非晶硅薄膜太陽能電池 萬 KW， 累計實現(xiàn) 新增銷售收入 9200 萬元 ，凈利潤 992萬元 ，稅收 1024萬元 ，替代進口 150萬美元。 22 圖 2 非晶硅雙結(jié)玻璃薄膜電池結(jié)構(gòu) 為了要了解不同于晶體硅太陽能電池的非晶硅薄膜太陽能電池的設(shè)計和操作 ,我們將會概述非晶硅薄膜太陽能電池的結(jié)構(gòu)和材料特性并且與單晶硅電池進行比較。 在原子結(jié)構(gòu)中，一個 原子與它直接相鄰的原子的聯(lián)結(jié)數(shù)目叫做配位數(shù)。 如此的規(guī)律性的原子排序用長程有序來描述。這一個結(jié)論已經(jīng)從 X 光衍射測量 中獲得 . 那些在 aSi:H中相鄰原子中的聯(lián)結(jié)鍵的角度和長度上的小偏 24 離會導致在超出幾個原子的距離上局部結(jié)構(gòu)的完全損失。當充足的能量可以滿足的時候 ,例如以熱能的形式，禁帶就容易地被打破。在連續(xù)的無規(guī)網(wǎng)絡(luò) ,一個原子不能夠位置不合適。因為這種結(jié)構(gòu)在 aSi:H占主導地位，因此缺陷通常與懸掛鍵有關(guān)。 在 純凈的 aSi(非晶硅中只有硅原子而沒有其他原子 ),每立方厘米大約有 2110 個缺陷的濃度。在這種 材料中，氫原子 摻雜后的非晶硅薄膜電池 已經(jīng)被證明具有合適的電學應(yīng)用。然而，這種方法的靈敏性 被薄膜中較低的自旋密度所限制并且這種方法只提供了順磁性的缺陷信息，它無法表達出無配對電子產(chǎn)生的缺陷信息。 aSi:H 薄膜中氫的引入對薄膜的力學、熱學、光學、電學等等性質(zhì)有著極大的影響。 如圖 4所示，aSi:H中可以觀察到的三個紅外吸收波段：一個尖峰值在 640 1?cm ，一個雙峰 在 840890 1?cm ，吸收峰范圍在 20xx2200 1?cm 。20xx 1?cm 附近的峰代表著單獨的硅氫鍵 Si–H的拉伸模型（也稱為低拉伸模型， LSM），范圍在 20602160 1?cm 的峰值包含內(nèi)表面上的硅氫鍵 Si–H 的拉伸模型（也稱為高拉伸模型， HSM），例如空鍵、二氫化物鍵和三氫化物鍵。 HSMLSMHSMII IR ??* （ 1） 其中 IHSM和 ILSM分別是 LSM和 HSM的全部吸收強度。最近，據(jù)報道，基于 NMR 實驗，由分子組成的氫占據(jù)了 aSi:H中所有氫中的 40%?？梢钥醋魇蔷Ц裎蓙y對晶體能帶中電子態(tài)密度的一種微擾，使得能帶出現(xiàn)帶尾結(jié)構(gòu) 。 aSi:H中的無序使得尾帶和缺陷帶呈現(xiàn)出定域波函數(shù)，這些態(tài)稱為是定態(tài)。 aSi:H中能級將 擴展態(tài)和定域態(tài)分離成價帶 Ev，導帶 Ec，遷移 率邊，兩者之差也不再具有禁帶的意義，而被稱為遷移率隙（或能隙，光學帶隙），它比單晶硅的帶寬要大，并且典型的能隙值為 。正如之前提到的，懸掛鍵是 aSi:H中占主導地位的缺陷因素。如果導帶和價帶的帶尾在能隙內(nèi)交疊，那么，費米能級就被釘扎在交疊帶尾的中央。 aSi:H的光學特性通常用吸收系數(shù)，折射率和光學帶寬描述。 30 圖 6 aSi:H 吸收系數(shù)隨光子能量變換函數(shù)曲線 aSi:H的電學特性通常由暗電導 率 ，光電導和 遷移率產(chǎn)品壽命來描述。因此，測量通常 是 在真空 或 惰性氣體的環(huán)境中進行，樣品需要退火半小時到 C0150 來蒸發(fā)所有薄膜表面的潮氣。 aSi:H的光電 流可以用等式（ 2）進行計算，且應(yīng)該高115101 ??? ?? cm 。 量子效率遷移率產(chǎn)品壽命十分 有用， 包含著 aSi:H薄膜的光吸收，運輸和再復合的數(shù)據(jù)。 在含氫的非晶硅中，氫能 夠很好地和懸掛鍵結(jié)合，飽和懸掛鍵，降低其缺陷密度，去除其電學影響，達到鈍化非晶硅結(jié)構(gòu)缺陷的目的。研究指出，含氫非晶硅中能夠產(chǎn)生光致亞穩(wěn)缺陷。然而 ,氫化非晶硅薄膜經(jīng)較長時間的強光照射或電流通過，由于 SiH鍵很弱 ,H很容易失去 ,形成大量的 Si 懸掛鍵 ,從而使薄膜的電學性能下降 ,而且這種 H行為還是一種“鏈式”反應(yīng) ,失去 H的懸掛鍵又吸引相鄰鍵上的 H,使其周圍的 SiH鍵松動 ,致使相鄰的 H原子結(jié)合為 H2,便于形成 2H 的