【正文】 成分析，省內(nèi)光伏市場(chǎng)以解決農(nóng)村、牧區(qū)用電的離網(wǎng)發(fā)電為主，%，居光伏發(fā)電市場(chǎng)的首位；其次為戶用電源，%。另外，中德財(cái)政使用的“西部光伏村落電站”項(xiàng)目自2002年起實(shí)施，將建成180個(gè)光伏電站，解決約1萬戶農(nóng)牧民及學(xué)校、衛(wèi)生所等公益設(shè)施的基本用電需求，受益人口約4萬多人，一定程度上解決了省內(nèi)偏遠(yuǎn)地區(qū)的用電問題。2）發(fā)展方向與重點(diǎn)近年來，全省通過引進(jìn)資金和技術(shù)，形成了一定規(guī)模的多晶硅、單晶硅生產(chǎn)能力，奠定了高純硅材料產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，具備了發(fā)展國(guó)內(nèi)大規(guī)模的光伏產(chǎn)業(yè)條件。 發(fā)展目標(biāo)為：到2020年，光伏發(fā)電總裝機(jī)占青海省電力裝機(jī)的8%，達(dá)到200萬千瓦（即2GWp），年發(fā)電量達(dá)到34億千瓦時(shí)左右，%。 發(fā)展目標(biāo)為：到2040年，光伏發(fā)電總裝機(jī)達(dá)到2億千瓦（即200GWp），年發(fā)電量達(dá)到3400億千瓦時(shí)左右。 青海省已有鹽湖化工、水電、石油天然氣、有色金屬四大支柱產(chǎn)業(yè)，在2008年政府工作報(bào)告中，省政府明確提出要依托本地得天獨(dú)厚的太陽能應(yīng)用綜合資源優(yōu)勢(shì)，將太陽能產(chǎn)業(yè)打造成國(guó)內(nèi)新的產(chǎn)業(yè)支柱。第三節(jié) 項(xiàng)目對(duì)我省經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展的意義和價(jià)值本項(xiàng)目充分發(fā)揮薄膜晶硅電池及組件、非晶硅薄膜電池等前沿技術(shù)優(yōu)勢(shì)，加快研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化步伐，大力發(fā)展提高光電轉(zhuǎn)換效率為青海省提供了良好的發(fā)展機(jī)遇。太陽能光伏發(fā)電是太陽能利用的一個(gè)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。根據(jù)電池轉(zhuǎn)化率和硅片厚度變化趨勢(shì)可以測(cè)算多晶硅系統(tǒng)價(jià)格變化趨勢(shì)，最高值分別是22%和150 m，這個(gè)數(shù)值接近晶硅的成本極限；根據(jù)模型測(cè)算，按照年日照1000h測(cè)算，當(dāng)前世界光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度驚人，光伏發(fā)電系統(tǒng)安裝量逐年增加，從2001年至2007年，已從340MW攀升至2826MW，年平均增幅40%以上，累計(jì)總裝機(jī)容量達(dá)到9000MW。如下表41所示，列舉了2006年至2011年太陽能產(chǎn)量。如表43所示。%/℃，Voc=611mV僅一種類型產(chǎn)品25年質(zhì)保（帶硅）Evergreen Solar EX210（帶狀硅）Tcoeff=0. 45%/℃提供EX200型號(hào)，%25年質(zhì)保，功率不低于額定值（多晶）BP 3220 （多晶硅，標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)電池）Tcoeff= (177。第三節(jié) 項(xiàng)目產(chǎn)品國(guó)內(nèi)主要研制單位及主要生產(chǎn)廠家的研制開發(fā)情況國(guó)內(nèi)引進(jìn)的薄膜太陽電池項(xiàng)目以硅基薄膜為主，也有CIGS、CIGSSe和CdTe等項(xiàng)目，還有部分為新晶體硅太陽電池技術(shù)項(xiàng)目。這個(gè)中心將開展薄膜和晶體硅太陽能生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備的研發(fā)、展示、認(rèn)證和培訓(xùn)等工作。應(yīng)用材料公司為陜西光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供專業(yè)咨詢，積極參與陜西太陽能光伏產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟創(chuàng)建，為推進(jìn)GW太陽能電池在陜生產(chǎn)和應(yīng)用提供先進(jìn)技術(shù)、設(shè)備和服務(wù)，為陜西相應(yīng)機(jī)構(gòu)、企業(yè)提供技術(shù)咨詢、人員培訓(xùn)，與陜西科研院所及企業(yè)共同進(jìn)行太陽能利用技術(shù)低成本開發(fā)等。2008年7月1日，遼寧索菲彤能源科技有限公司總投資25億元200兆瓦薄膜非晶硅微晶硅太陽電池板項(xiàng)目落戶遼寧開原工業(yè)區(qū)南區(qū)的太陽能光伏產(chǎn)業(yè)園。該設(shè)備的造價(jià)僅為同類引進(jìn)設(shè)備的25%，為我國(guó)大批量擴(kuò)建低造價(jià)、高質(zhì)量的太陽能薄膜電池生產(chǎn)線、降低每瓦電池設(shè)備折舊費(fèi)用創(chuàng)造了條件。該項(xiàng)目是由（香港）耀飛發(fā)展（國(guó)際）有限公司和廣東信宇投資有限公司共同出資設(shè)立的，廣州市華茂能源科技有限公司進(jìn)行具體運(yùn)作，項(xiàng)目總投資達(dá)5億美元。項(xiàng)目分兩期實(shí)施，同時(shí)在錦州建立薄膜太陽能電池研發(fā)中心。同時(shí)，該公司還計(jì)劃在當(dāng)?shù)赝督ㄅ涮坠S，生產(chǎn)電站所需的太陽能模塊和電池板。根據(jù)雙方的合作協(xié)議，新奧集團(tuán)將與杜克能源在美國(guó)開展合作，利用杜克擁有的豐富市場(chǎng)資源，以及新奧擁有的世界上先進(jìn)的硅基薄膜太陽能電池組件及系統(tǒng)集成技術(shù)，共同開展光伏電站、光伏建筑一體化工程（BIPV）等業(yè)務(wù)。非晶硅雙結(jié)玻璃薄膜電池組件的結(jié)構(gòu)如圖51所示，自上到下依次為頂面玻璃、導(dǎo)電膜、雙結(jié)非晶硅薄膜電池（非晶硅薄膜電池還可做成單結(jié)或三結(jié)非晶硅薄膜電池）、背電極、EVA（乙烯醋酸乙烯共聚物）、底面玻璃。圖52 單晶硅和aSi:H原子結(jié)構(gòu)示意圖圖 52 舉例說明不同在單晶硅和aSi:H原子結(jié)構(gòu)的不同. 每個(gè)硅原子以共價(jià)以聯(lián)結(jié)四個(gè)鄰近的原子。 我們也能說硅原子是四重配位。然而，在原子規(guī)模上有相似的原子組態(tài), 即有四個(gè)硅原子組成相鄰的共價(jià)鍵，在其近鄰的原子也有規(guī)則排列，但更遠(yuǎn)一些的硅原子其排列就沒有規(guī)律了。由于短程有序，通常的半導(dǎo)體能帶觀念（由倒帶和價(jià)帶表示）能仍然被用于c。在連續(xù)的無規(guī)網(wǎng)絡(luò),缺陷的定義被有關(guān)于晶體的結(jié)構(gòu)修正。當(dāng)一個(gè)原子有太多或太少束縛鍵時(shí)容易發(fā)生配位缺陷。另外缺陷結(jié)構(gòu)是一個(gè)硅原子與五個(gè)近鄰原子聯(lián)結(jié)成鍵造成的。當(dāng)非晶硅摻雜氫沉積后（利用輝光放電），氫原子聯(lián)結(jié)了絕大多數(shù)的硅的懸掛鍵，作用力強(qiáng)的硅氫鍵就形成了。電子自旋共振只能鑒別與中性懸掛鍵有關(guān)的一種形式的缺陷。因此，ESR的結(jié)果十分依賴于費(fèi)米能級(jí)的位置，因?yàn)樗绊懼娮幼孕a(chǎn)生的缺陷。aSi:H的特性不僅與氫的含量也與氫在硅中的結(jié)合形式有關(guān),因此研究膜中氫的含量和結(jié)合方式與淀積工藝條件之間的關(guān)系是薄膜制備中的重要問題。因此這個(gè)峰用來判斷aSi:H中的X。這個(gè)系數(shù)R*經(jīng)常用來表征aSi:H網(wǎng)絡(luò)中的微觀結(jié)構(gòu)，它粗略的代表兩個(gè)不同“態(tài)”，即密集網(wǎng)絡(luò)和包含空隙的斷裂網(wǎng)絡(luò)。氫擴(kuò)散和演變觀測(cè)技術(shù)幫助分析aSi:H中氫的運(yùn)動(dòng)。對(duì)于本征晶體硅，價(jià)帶和導(dǎo)帶被精確的帶寬分離，Eg，并且?guī)拑?nèi)沒有能態(tài)。也就是在aSi:H中能帶密度是連續(xù)分布。這種在定態(tài)中嚴(yán)重衰減的載體移動(dòng)的特點(diǎn)與在拓寬能態(tài)中的對(duì)比用來定義aSi:H的帶寬，這種帶寬叫做遷移率，Emob。在這個(gè)模型中，價(jià)帶和導(dǎo)帶由一條能量拋物線表示，并且出現(xiàn)價(jià)帶和導(dǎo)帶的帶尾能態(tài)的指數(shù)衰減。進(jìn)一步而言，對(duì)于非晶態(tài)半導(dǎo)體價(jià)帶的帶尾，如果沒有被電子占據(jù)，則呈正電性，起施主作用；如果被電子占據(jù)，則呈電中性。對(duì)于位于費(fèi)米能級(jí)以下的導(dǎo)帶帶尾，由于都被電子占據(jù)，從而顯示負(fù)電性；而位于費(fèi)米能級(jí)以上的價(jià)帶帶尾，由于沒有被電子占據(jù)，是空著的，所以顯示正電性。在可見光部分，aSi:H吸收率大概是晶體硅的100倍，這意味著1um厚的非晶硅薄膜太陽能電池可以吸收90%的太陽能。aSi:H中固有的按電導(dǎo)率小于。暗電導(dǎo)決定于： （2） U是外施電壓，I是測(cè)得電流，l是電極長(zhǎng)度（～12cm），w是兩電極間的距離（），d是薄膜的厚度。這個(gè)系數(shù)給出了一種材料是否適合作為太陽能電池光敏材料重要依據(jù)。通常，600nm波長(zhǎng)的光被選為探測(cè)光束，且其值由以下式子得到：。如在硅烷中摻入5%15%的氫氣，利用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積技術(shù)制備的非晶硅，懸掛鍵缺陷密度為。沒有摻雜的非晶硅薄膜由于其結(jié)構(gòu)缺陷,存在懸掛鍵、斷鍵、空穴等,導(dǎo)致其電學(xué)性能差而很難做成有用的光電器件。不同條件制備的非晶硅薄膜的光致衰減效應(yīng)是不同的，薄膜生長(zhǎng)參數(shù)和光照條件對(duì)光致衰減有著不同的影響。為了提高非晶硅太陽能電池轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性,一般不采取單晶硅太能電池的pn結(jié)構(gòu)。非晶硅太陽能電池光生載流子主要產(chǎn)生于未摻雜的i層,與晶態(tài)硅太陽能電池載流子主要由于擴(kuò)散而移動(dòng)不同,在非晶硅太陽能電池中,光生載流子由于擴(kuò)散長(zhǎng)度小主要依靠電池內(nèi)電場(chǎng)作用做漂移運(yùn)動(dòng)。在非晶硅薄膜太陽電池的pin結(jié)構(gòu)中，由于本征層的厚度最大，受SW效應(yīng)的影響最大，因此要克服非晶硅薄膜材料和電池中的SW效應(yīng)，主要是要減少本征非晶硅硅層中的氫含量。圖56 雙結(jié)非晶硅電池結(jié)構(gòu)示意圖i．非晶硅的光吸收系數(shù)比晶硅大一個(gè)數(shù)量級(jí)，非晶硅電池的厚度很小，約為晶硅電池厚度300分之一，節(jié)省硅材料；（無論是單層還是多層），可以在薄膜的生產(chǎn)過程中同時(shí)完成；（單晶硅電池，多晶硅電池約在—進(jìn)行擴(kuò)散和拉單晶），能源消耗小；，較低的暗電導(dǎo)；，如下表51列舉了三種電池的能耗、材耗及能量回收期：?jiǎn)尉щ姵囟嗑щ姵胤蔷щ姵睾穸?4004001溫度/1 0001 000200能耗/2 0001 000100能耗回收期/年表51 三種電池能耗、材耗和能量回收期，對(duì)于同樣峰瓦數(shù)的太陽電池，非晶硅電池可比單晶硅、多晶硅電池產(chǎn)生更多的電能，下表52列出了不同廠家生產(chǎn)的四種類型的太陽電池，在相同地點(diǎn)安裝，每千瓦電池一年內(nèi)的實(shí)際發(fā)電量數(shù)據(jù)：CorporationsCellsEfficiencyGross Capacity of cellsBP SolarcSi13．5%977SiemenscSi%930KyocerapSi%964ASEpSi%966ShellpSi%961UniSolaraSi%1 164Free EnergyaSi%1 084BP SolaraSi%1 001SiemensCIGS%963表52 不同廠家的四類電池發(fā)電總量比較第二節(jié) 工藝路線非晶硅的制備需要很快的冷卻速率，一般要大于，所以，其制備通常利用物理和化學(xué)氣相沉積技術(shù)。由等離子體中的二次電子在電場(chǎng)內(nèi)加速獲得能量而發(fā)生碰撞完成。PECVD的重要優(yōu)勢(shì)是沉積溫度通常在，低溫過程允許低價(jià)材料作為襯底，例如玻璃，不銹鋼和柔性塑料箔。4. 廢棄處理系統(tǒng)，由一個(gè)洗滌器來處理出氣口的氣體。中性的組分?jǐn)U散到襯底，正離子轟擊到活性膜，負(fù)離子被等離子體收集。因?yàn)橐r底生長(zhǎng)被氫終止，激勵(lì)源沒有形成生長(zhǎng)薄膜但是分布在表面擴(kuò)散直到它遇到懸掛鍵。盡管其他激勵(lì)源對(duì)于生長(zhǎng)貢獻(xiàn)很少，但是它們?cè)诒∧ぬ匦陨掀鹬匾饔谩Ｒ虼?，沉積過程是一個(gè)氣體和表面反應(yīng)的復(fù)雜過程，可以由沉積系數(shù)控制，如：氣體成分，流速和壓強(qiáng)，能量密度和頻率，襯底溫度，電極幾何形狀等等。當(dāng)需要擴(kuò)大化生產(chǎn)時(shí)，沉積速率需要在。這些沉積狀況增加了的氫和鍵會(huì)產(chǎn)生質(zhì)量差的薄膜。然而，吸收層的如此高沉積溫度會(huì)對(duì)太陽能電池下面各層產(chǎn)生溫度危害。第二種方法的是研究和發(fā)展新的沉積技術(shù)，如熱絲化學(xué)氣相沉積（HWCVD）技術(shù)，接觸反應(yīng)化學(xué)氣相沉積和熱膨脹等離子體化學(xué)氣相沉積（ETPCVD）技術(shù)。而穩(wěn)定性不高的問題，則主要是由于光致衰退而引起的，即SW效率，近年來投入了大量的精力來研究光致衰退問題，光衰退隨著i層厚度的增大而增大，這是因?yàn)樵趇層產(chǎn)生的光生載流子復(fù)合因內(nèi)建電場(chǎng)強(qiáng)度的減少而增大，對(duì)i層內(nèi)建電場(chǎng)分布的計(jì)算，可看出隨i層厚度的減小，最低電場(chǎng)強(qiáng)度增大，因此，解決穩(wěn)定性不高的問題則主要集中在i層材料性能的改善上，而解決這些問題的一個(gè)較好的途徑就是制備疊層太陽能電池，疊層太陽電池是使用對(duì)應(yīng)于不同太陽光譜部分的不同光伏材料膜層來制作的。一般,在太陽能電池中對(duì)透明導(dǎo)電膜的要求是載流子濃度高、帶隙寬度大、光電特性好、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、較低的電阻率、機(jī)械強(qiáng)度高以及優(yōu)良的耐磨損性等。低的電阻率可以減小電池的串聯(lián)電阻,從而改善其填充因子。另外,對(duì)于非晶硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池,當(dāng)兩。一般對(duì)于非晶硅/晶硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池降低窗口層的摻雜濃度有利于光生載流子的傳輸與收集,但為了增加電池內(nèi)電勢(shì)和減小串聯(lián)電阻,窗口摻雜濃度要適當(dāng)調(diào)高,然而高摻雜將導(dǎo)致電池“死層”出現(xiàn),一般人們選擇重?fù)诫s薄p層作為窗口層。寬的光學(xué)帶隙可以減少對(duì)入射光的吸收,進(jìn)而增大電池的短路電流。不同透明導(dǎo)電膜的電學(xué)、光學(xué)以及結(jié)構(gòu)等都不相同,亦對(duì)太陽能電池的光電特性和輸出特性(如電池的內(nèi)外量子效率、短路電流、開路電壓、填充因子等)產(chǎn)生不同的影響。要提高轉(zhuǎn)化效率，就需要改進(jìn)并探索窗口材料，如：納米硅復(fù)合薄膜。為了獲得更高沉積速率，兩種方法需要采用。這可以通過降低等離子體中電子溫度或增加沉積溫度來實(shí)現(xiàn)?？刂瞥练e速率的中心系數(shù)是由等離子體吸收的能量，高能量產(chǎn)生高的電子密度和溫度，便于原子的分解。典型沉積速率是。然而，這些激勵(lì)源在生長(zhǎng)上的作用會(huì)導(dǎo)致質(zhì)量差的薄膜，因此這些激勵(lì)源在等離子體中的影響應(yīng)該忽略。聯(lián)結(jié)到生長(zhǎng)表面需要合適的懸掛鍵，而懸掛鍵產(chǎn)生于氫離開表面。4．下表面氫釋放以及硅網(wǎng)絡(luò)馳豫。:H的PECVD沉積可以分四個(gè)步驟：1. 主要的氣相反應(yīng)，SiH4分子由于電子碰撞激發(fā)被分解產(chǎn)生不同中性激發(fā)源，分子，正負(fù)離子和電子。2. 氣體控制系統(tǒng)包括質(zhì)量流量控制器和幾個(gè)氣閥來控制氣體流動(dòng)，而氣體用來沉積本征層和摻雜層和控制反應(yīng)室的壓強(qiáng)。aSi:H薄膜的厚度大概是半微米，因此必須沉積在適合大小的襯底之上。（rfPECVD）aSi:H最普遍的沉積方法是射頻PECVD技術(shù)（）。另外，電池結(jié)構(gòu)的改變也能夠降低SW效應(yīng)的影響。影響非晶硅電池轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性的主要因素有:透明導(dǎo)電膜、窗口層性質(zhì)(包括窗口層光學(xué)帶隙寬度、窗口層導(dǎo)電率及摻雜濃度、窗口層激活能、窗口層的光透過率)、各層之間界面狀態(tài)(界面缺陷態(tài)密度)及能隙匹配、各層厚度(尤其i層厚度)以及太陽能電池結(jié)構(gòu)等。如果直接用重?fù)诫s的p+和n+材料形成p+n+結(jié),由于重?fù)诫s非晶硅材料中缺陷態(tài)密度較高,少子壽命低,電池性能會(huì)很差。但是，薄膜內(nèi)部應(yīng)力和光致衰減效應(yīng)的關(guān)系不大。然而,氫化非晶硅薄膜經(jīng)較長(zhǎng)時(shí)間的強(qiáng)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(xué)性能下降,而且這種H行為還是一種“鏈?zhǔn)健狈磻?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(dòng),致使相鄰的H原子結(jié)合為H2,便于形成的氣泡。研究指出，含氫非晶硅中能夠產(chǎn)生光致亞穩(wěn)缺陷。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(xué)影響，達(dá)到鈍化非晶硅結(jié)構(gòu)缺陷的目的。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(yùn)輸和再?gòu)?fù)合的數(shù)據(jù)。aSi:H的光電流可以用等式（2）進(jìn)行計(jì)算，且應(yīng)該高。因此，測(cè)量通常是在真空或惰性氣體的環(huán)境中進(jìn)行，樣品需要退火半小時(shí)到來蒸發(fā)所有薄膜表面的潮氣。圖55 aSi:H吸收系數(shù)隨光子能量變換函數(shù)曲線aSi:H的電學(xué)特性通常由暗電導(dǎo)率，光電導(dǎo)和遷移率產(chǎn)品壽命來描述。aSi:H的光學(xué)特性通