【正文】 ........................................................................ 80 經(jīng)濟(jì)效益分析 .................................................................................................. 81 項目投資評價 .................................................................................................. 81 社會效益分析 .................................................................................................. 81 第十一章 項目風(fēng)險分析與控制 ...................................................................................... 81 技術(shù)風(fēng)險 ......................................................................................................... 81 市場風(fēng)險 ......................................................................................................... 81 3 第 一 章 項目概述 隨著能源危機(jī)與環(huán)境污染問題越來越嚴(yán)重，社會各界對能源消耗的可持續(xù)性發(fā)展日益重視，尤其引起了各國政府對清潔的、可再生能源的關(guān)注和青睞，新型能源成為國際學(xué)術(shù)界和各國研究、開發(fā)的重點，而太陽能是新能源發(fā)展的主要方向之一。但是單晶硅、多晶硅電池組件的硅料提純、制取過程中消耗大量的電能，發(fā)電成本遠(yuǎn)高于其他能源形式。 h，這一數(shù)據(jù)接近晶硅的成本底線，但仍不足以與煤炭等常規(guī)能源相比，市場前景日益黯淡。非晶硅電池已經(jīng)應(yīng)用于各種領(lǐng)域，并顯示出了強(qiáng)大的生命力。青海省的太陽能資源我國年日照時數(shù)分布在 25003650 小時，年均日照率達(dá) 6080%，年輻照總量 58607540 兆焦耳 /平方米。但是結(jié)合太陽能資源、土地資源、氣象、電網(wǎng)、地理、交通及光伏產(chǎn)業(yè)鏈等因素，青海的光伏發(fā)展綜合條件是全國最優(yōu)的。其他地區(qū)輻照量略低，但絕大部分區(qū)域也在 6000兆焦耳 /平方米以上。全省土地面積 72 萬平方公里，未利用土地面積為 萬平方公里，僅海西州就有未利用土地 20 萬平方公里，主要為荒草地、鹽堿地、沙地、裸 6 土地、裸巖石礫地等，僅柴達(dá)木盆地就有荒漠化土地約 萬平方公里。 1 平方公里可以建設(shè)固定式光伏電站 4 萬千瓦，或者建設(shè)跟蹤型光伏電站 1 萬千瓦。 20xx 年預(yù)計建設(shè) 5 座 750KV 變電站，電網(wǎng)建成 750 千伏“西電東送”兩個通道。 500 千伏直流聯(lián)網(wǎng)工程計劃建成。 500 千伏直流超高壓電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)。我國制造太陽電池所需的高純多晶硅材料絕大部分依靠進(jìn)口，利用青海省豐富的硅礦石資源，發(fā)展硅材料提純生產(chǎn)具有一定的優(yōu)勢。 通往海西州內(nèi)貫穿荒漠地區(qū)的公路均為二級以上，去各工業(yè)區(qū)或變電站的道路也全部為油路。同時，青海省擁有多年的光伏系統(tǒng)設(shè)計、安裝等工作基礎(chǔ)和豐富的工程應(yīng)用經(jīng)驗。 一、產(chǎn)業(yè)發(fā)展初具規(guī)模 目前，青海省光伏產(chǎn)業(yè)正在政府宏觀調(diào)控下穩(wěn)步發(fā)展。通過積極引進(jìn)新一代西門子生產(chǎn)工藝技術(shù)，突破了多晶硅產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)，從材料生產(chǎn)、工藝技術(shù)、重 大裝備、循環(huán)利用的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)線，形成了“金屬硅 — 多晶硅 — 單晶硅 — 硅片 — 太陽能組件 — 太陽能照明燈具”的產(chǎn)業(yè)鏈，太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的上下游環(huán)節(jié)已初步貫通，標(biāo)志全省以硅材料為主的光伏新材料產(chǎn)業(yè)鏈初步形成。 省內(nèi)離網(wǎng)光伏電站主要應(yīng)用于鄉(xiāng)村級光伏電站、移動通訊機(jī)站、公路道班、氣象臺站等領(lǐng)域。20xx 年計劃開建的柴達(dá)木太陽能電站規(guī)劃裝機(jī)容量為 1GW，建成后將成為目前中國最大的并網(wǎng)光伏電站。 青海省光伏發(fā)電應(yīng)用的發(fā)展整體定位為：全國最大的光伏發(fā)電基地，為本省、鄰省、華北乃至全國提供電力。 發(fā)展目標(biāo)為：到 2030 年，光伏發(fā)電總裝機(jī)達(dá)到 2 千萬千瓦（即20GWp），年發(fā)電量達(dá)到 340 億千瓦時左右。 青海省光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展定位為：青海省第 5大支柱產(chǎn)業(yè)。 光伏產(chǎn)業(yè)是青海省特色經(jīng)濟(jì)的首選產(chǎn)業(yè)，是拉動青海省工業(yè)和經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步發(fā)展的新增長點。 改革開放以來青海省對外貿(mào)易工作克服遠(yuǎn)離口岸、交通不便等困難，積極應(yīng) 對國際經(jīng)濟(jì)形勢的變化，大力推進(jìn)以開放帶動進(jìn)出口，不斷開創(chuàng)對外貿(mào)易發(fā)展的新局面。該項目依托企業(yè)的技術(shù)優(yōu)勢，發(fā)展 太陽能光伏系統(tǒng)，主要產(chǎn)品出口到俄羅斯、巴基斯坦、緬甸等國家。 主要內(nèi)容 非晶硅太陽能電池作為一種新型太陽能電池 ,其原材料來源廣泛、生產(chǎn)成本低、便于大規(guī)模生產(chǎn) ,因而具有廣闊的市場前景。為了降低非晶硅中缺陷態(tài)密度 ,使之成為有用的光電器件 ,人們發(fā)現(xiàn)通過對其氫化處理后非晶硅材料中大部分的懸掛鍵被氫補償 ,形成硅氫鍵 ,降低了態(tài)隙密度。此外 ,非晶硅材料的光學(xué)帶隙為 ,材料本身對太陽輻射光譜的長波區(qū)域不敏感 ,這樣一來就限制了非晶硅太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率 ,解決這個問題的方法就是制備疊層太陽能電池 ,一方面增加太陽光利用率 ,另一方面提高非晶硅太陽能電池效率。 對于 沉積在玻璃 襯 底上 的太陽電池（亦稱“頂層式”太陽電池） ， 影響光散射特性的 透明導(dǎo)電膜（ TCO）前電極的表面形態(tài)就顯得至關(guān)重要 ；對于沉積在不透明載體上的太陽電池（亦稱“底層式”太陽電池），后接觸器的反射率和紋理顯得尤為重要。 經(jīng)研究采用薄的吸收層可以有效抑制 光致衰退效應(yīng)。如何在提高了的沉積速率基礎(chǔ)上避免增加的光誘導(dǎo)衰減成為了沉積速率的中心問題。這包括：透明導(dǎo)電膜（ TCO）前電極的沉積， 多層后電極的沉積，亞電池系統(tǒng)的激光劃片，封裝和構(gòu)架系統(tǒng)等。通常的產(chǎn)品 設(shè)備的必要條件是充分的 18 沉積過程信任度，高的正常生產(chǎn)時間，高效率和正確的清洗工作室時間的選擇。因此，更加低價的薄金屬層 連續(xù)式的卷對卷 (rolltoroll)技術(shù)是一項更好的選擇。 aSi:H各層沉積時氣體的選擇以及他們的純度和利用度也具有經(jīng)濟(jì)影響，例如， 在 aSiGe:H多結(jié)太陽電池各層中利用 鍺烷 可以很大程度上增加材料成本。路透社根據(jù)一份太陽能研究公司 iSuppli發(fā)出的報告顯示，非晶硅薄膜太陽能電池的市場占有率將于 20xx年以前增加一倍以上。 EPIA數(shù)據(jù)顯示， 20xx年薄膜電池的產(chǎn)能占到總產(chǎn)能的 22％，到 20xx年將上升到 23％。 通過本項目的實施，應(yīng)用 非晶硅薄膜太陽能電池的 研發(fā)和生產(chǎn)方面積累的研究成果 ， 綜合國際和國內(nèi)先進(jìn)的非晶硅薄膜太陽能電池 研究成果，就 非晶硅薄膜太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率、雜質(zhì)摻雜濃度、光致衰減效應(yīng)、沉積工藝 等關(guān)鍵技術(shù)，開展深入研究， 掌握 非晶硅薄膜太陽能電池 的關(guān)鍵 技術(shù) 和制造 工藝 ，開發(fā)出具有 國際先進(jìn)水 平的新型 20 非晶硅薄膜太陽能電池 ， 并形成產(chǎn)業(yè)化。 在當(dāng)前就業(yè)壓力較大的情況下，增加就業(yè)崗位，尤顯重要，該項目的建設(shè)對促進(jìn)就業(yè)具有重要的現(xiàn)實意 義和作用。加大了西寧市地區(qū)的固定資產(chǎn)的投入，帶動了局部經(jīng)濟(jì)的增長。 第 二 章 項目的技術(shù)可行性分析 基本原理 非晶硅 (aSi)太陽電池是在玻璃 (glass)襯底上沉積透明導(dǎo)電膜(TCO)，然后依次用等離子體反應(yīng)沉積 p 型、 i 型、 n型三層 aSi（單結(jié)），接著再蒸鍍金屬電極鋁 (Al)，光從玻璃面入射，電池電流從透明導(dǎo)電膜和鋁引出，其結(jié)構(gòu)可表示為 glass/TCO/pin/Al，最后用 EVA（乙烯 醋酸乙烯共聚物）、底面玻璃封裝，襯底也可以是不銹鋼片、塑料等作襯底。 一些廣泛被應(yīng)用于 aSi:H的技術(shù)也提到了。 因此 , 在單晶硅中 ,所有硅原子的配位數(shù)是四 。圖 3 b 舉例說明 aSi:H 不呈現(xiàn)出長程有序的結(jié)構(gòu)。 結(jié)果是aSi:H產(chǎn)生原子結(jié)構(gòu)叫做一個連續(xù) 無規(guī) 網(wǎng)絡(luò)。 這一個過程導(dǎo)致在原子的網(wǎng)絡(luò)中的缺陷的形成。 因為 aSi:H 缺陷是連續(xù)無規(guī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，任意一個原子的具體結(jié)構(gòu)特征與其近鄰是同等的，因此此缺陷是配位缺陷。其中一些懸掛鍵在圖 3 中描述了。如此大的缺陷密度材料很難作為性能優(yōu)良的設(shè)備。 一項實驗數(shù)據(jù)可以提供半導(dǎo)體中缺陷的微觀結(jié)構(gòu)的信息，包括非 25 晶硅，那就是電子自旋共振（ ESR）。基于此， ESR 低估了缺陷密度，因為懸掛鍵中不包 含無配對的自旋產(chǎn)生的缺陷。這是因為它可以鈍化非晶硅薄膜中大量存在的懸鍵，降低薄膜的缺陷密度，減少帶隙中的非 26 輻射復(fù)合中心，從而顯著提高薄膜的穩(wěn)定性。 640 1?cm 處的尖峰反應(yīng)了 所有可能共價鍵型，如 Si–Hx 中 X=1,2,3。一個微觀結(jié)構(gòu)吸收，用 R*表示，由 LSM 和 HSM吸收峰共同決定。通常， c元件包含不到 10%的氫原子，所以 *R 《 。 在半導(dǎo)體材料中反應(yīng)載流子的分布和濃度的一項重要信息是態(tài)的能量分布，也稱為態(tài)密度。另外， 這些形成的能態(tài)區(qū)域在價帶和導(dǎo)帶之間的中間。結(jié)果是，描述載體運輸?shù)囊苿有栽谕ㄟ^定態(tài)是嚴(yán)重衰減。 28 圖 5 典型的態(tài)密度模型 圖 4 描繪了標(biāo)準(zhǔn)態(tài)密度分布模型。一個懸掛鍵可以以下三種電性：正電（ ?D ），中性（ 0D ），負(fù)電（ ?D ）。也就是說，非晶態(tài)半導(dǎo)體的費米能級基本不隨著摻雜濃度、缺陷濃度的改變而改變。圖 6所示是典型的 aSi:H光吸收系數(shù)隨著光子能量函數(shù)的變化曲線。這些特性是判別 aSi:H材料質(zhì)量的重要因素。 應(yīng)用 100V電壓來控制 1μ m 厚的 aSi:H樣品接收 10個微安的電流，便于測量。 光電導(dǎo)和暗電導(dǎo)的比率稱為光電靈敏度。這個量可以根據(jù)在照射到樣品的波長相對 31 較長的單色光測量下的光電流計算得到。氫的加入還可以改變非晶硅的能隙寬度，隨著非晶硅中氫含量的增加，其能隙寬度從 。非晶硅在長期光照下，其光電導(dǎo)和暗電導(dǎo)同時下降，然后才保持穩(wěn)定，其中暗電 導(dǎo)可以下降幾個數(shù)量級，從而導(dǎo)致非晶硅太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率降低；然后，經(jīng) CC 00 20xx50 ? 短時間熱處理，其性能又可以恢復(fù)到原來的狀態(tài)，這種效應(yīng)被稱為是StablerWronski效應(yīng)（ SW效應(yīng)）。硅懸掛鍵的產(chǎn)生和缺陷的形成是制約氫化非晶硅薄膜應(yīng)用的主要原因 ,只有正確理解光致衰退效應(yīng)的機(jī)理 ,才能解決好氫化非晶硅薄膜的穩(wěn)定性問題。 由于非晶硅結(jié)構(gòu)是一種無規(guī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) ,具有長程無序性 ,所以對載流子有極強(qiáng)的散射作用 ,導(dǎo)致載流子不能被有效地收集。因此 ,通常在兩個重?fù)诫s層中淀積一層未摻雜非晶硅層 (i 層 )作為有源集電區(qū) ,即 pin結(jié)構(gòu)。非晶硅薄膜電池的結(jié)構(gòu)一般采取疊層式或進(jìn)行集成或構(gòu)造異質(zhì)結(jié)等形式。利用多帶隙疊層電池結(jié)構(gòu)，使得 每個疊層子電池的本征非晶硅 i層的厚度降低，相對使每個子電池的內(nèi)電場增強(qiáng)，增加了各子電池的收集效率，從而可以有效地克服部分 SW效應(yīng)的 作 用 ，如下圖 7所示。等離子體的作用是提供能量使得硅和硅烷氣體分離。 在碰撞中傳遞給硅烷原子的能量由可見光輻射產(chǎn)生， 因此 沉積方法 與輝光放電有關(guān)。 3. 泵浦系統(tǒng) ，通常由渦輪分子泵和回轉(zhuǎn)機(jī)械泵組成，可以控制反應(yīng)氣體。 2． 原子、離子和激勵源在等離子體中第二個反應(yīng)將形成活性組分并最終形成大的硅 氫基團(tuán)，被稱為粉末顆粒。 38 圖 8 射頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)示意圖 3SiH 激勵源通常被認(rèn)為是 aSi:H 生長最主要的激勵源。氫可以由熱激發(fā)或提取獲得，懸掛鍵和 4SiH 原子則形成。據(jù)估計，離子大約有 39 10%的貢獻(xiàn)在 aSi:H生長方面。可以計算用這些傳統(tǒng)條件，沉積一塊 300nm厚的 aSi:H吸收層需要花費25 到 50分鐘。然而，增加能量會導(dǎo)致更高的硅烷激勵源的產(chǎn)生并最終形成粉末，產(chǎn)生這樣一種沉積狀況。在高沉積速率下，達(dá)到 C?350 的高沉積溫度是需要的，用來促進(jìn)更高硅烷態(tài)的擴(kuò)散和從生長表面清除氫。首先，就是前面提及的操作 PECVD 技術(shù)的參數(shù)情況。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。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。寬的光學(xué)帶隙可以減少對入射光的吸收 ,進(jìn)而增大電池的短路電流 。一般對于非晶硅 /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。 4． aSi 電池各層厚度 非晶硅電池各層厚度的選擇要以提高電池轉(zhuǎn)換效率和電池的穩(wěn)定性為出