【正文】 界的混合結(jié)構(gòu)）薄膜是常見的薄膜硅結(jié)構(gòu)，有機會取代非晶硅合金（如aSiGe）作為多層接合太陽電池的底層，如夏普（Sharp）、Kaneka、佳能（Canon）等皆積極往微晶硅方向發(fā)展。2004 年全球薄膜太陽電池（包括非晶硅、CdTe、CIS）模塊產(chǎn)量約63MW，僅占全球PV 產(chǎn)量5%，其中以美國為最大產(chǎn)地，%，%；而若以薄膜技術(shù)類型來看，以非晶硅產(chǎn)品占最大，%，%為最大產(chǎn)地，%。國內(nèi)太陽能電池廠商向國外生產(chǎn)廠家直接訂貨合同價格為40－60 美元/kg；同通過中間商的硅材料價格2005 年一路飆升，一年之間已從25 美元/kg上升到超過200 美元/kg，最近已達220 美元/kg。公司名稱產(chǎn)品類型國別/地區(qū)2005產(chǎn)能（MW）2005產(chǎn)量（MW）Sharp（夏普）單/多晶硅，非晶硅日本600Sanyo（三洋）單晶硅，非晶硅日本158125Schott Solar多晶硅，非晶硅德國11395BP Solar單/多晶硅，非晶硅美國157Shell Solar單/多晶硅，CIS薄膜德國11059United Solar Ovonic非晶硅美國2520Kaneka Solartech非晶硅日本3019MHI（三菱）多晶硅日本240142 2005年全球主要非晶硅太陽能電池制造企業(yè)的市場及產(chǎn)能狀況 國內(nèi)主要非晶體硅太陽能電池生產(chǎn)廠商2005 年我國國內(nèi)太陽能電池產(chǎn)能在300MW 左右，產(chǎn)量約為150MW，是2004 年產(chǎn)量50MW 的3 倍。公司名稱2008年非晶硅電池產(chǎn)量（MW）2009年預(yù)計形成產(chǎn)能深圳市拓日電子科技有限公司1525深圳市日月環(huán)22天津津能電池科技有限公司1025深圳創(chuàng)益科技發(fā)展有限公司1020某新能源有限公司22北京世華創(chuàng)新科技有限公司1515合計54 2008年國內(nèi)主要非晶硅太陽能電池產(chǎn)量及2008年產(chǎn)能預(yù)測六、發(fā)展前途分析 硅原材料嚴重短缺，非晶體硅太陽能電池機遇來臨嚴峻的晶體硅材料短缺使越來越多的太陽能電池生產(chǎn)設(shè)備處于停產(chǎn)狀態(tài)，而不斷上漲的晶硅價格也在一步步吞噬太陽能電池生產(chǎn)商的利潤。鐘淵化學(xué)、三洋電機都是薄膜類太陽能電池的代表廠商。由于薄膜型太陽電池相對硅芯片型產(chǎn)品，因轉(zhuǎn)換效率較低，單位面積發(fā)電量小，因此若要產(chǎn)生同樣的輸出功率，薄膜太陽電池模塊需要更大的裝置面積，在土地與施工成本方面較為不利。LCD顯示器制程中也利用到非晶硅鍍膜技術(shù)，因此若能將LCD制程中的陰極噴鍍法，電漿輔助化學(xué)氣相沉積設(shè)備順利移轉(zhuǎn)到薄膜型太陽電池產(chǎn)業(yè)，將有助于降低薄膜太陽電池生產(chǎn)線的投資成本與風(fēng)險，對未來薄膜太陽電池市場的擴大將十分有利。因此,目前許多國家和地區(qū)正在投入大量人力和物力來攻克這兩大難題。1976年研究人員成功實現(xiàn)了對非晶硅材料的p型和n型摻雜,實現(xiàn)了aSipn結(jié)的制作。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時,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,而且這種失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H2的氣泡。目前對于氫化非晶硅薄膜光致衰退原理人們建立了很多模型,主要有弱鍵斷裂(SJT)模型、H玻璃模型、H碰撞模型、SiHSi橋鍵形成模型、defectpool模型等,但至今仍沒有形成統(tǒng)一的觀點?！　‘敺蔷Ч桦姵夭扇in結(jié)構(gòu)以后,電池在光照下就可以工作了,但因存在光致衰退效應(yīng),電池性能不穩(wěn)定,電池轉(zhuǎn)換效率隨光照時間逐漸衰退,所以電池的結(jié)構(gòu)與工藝還要進一步優(yōu)化。一般,在太陽能電池中對透明導(dǎo)電膜的要求是載流子濃度高、帶隙寬度大、光電特。因此,通常在兩個重摻雜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)。總的看法認為,光致衰退效應(yīng)起因于光照導(dǎo)致在帶隙中產(chǎn)生了新的懸掛鍵缺陷態(tài)(深能級),這種缺陷態(tài)會影響氫化非晶硅薄膜材料的費米能級的位置,從而使電子的分布情況發(fā)生變化,進而一方面引起光學(xué)性能的變化,另一方面對電子的復(fù)合過程產(chǎn)生影響。非晶硅電池光致衰退效應(yīng)　　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?！　∮捎诜蔷Ч璋雽?dǎo)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(dǎo)體器件的。鑒于前兩代太陽能電池存在的諸多不足,人們認為薄膜化、轉(zhuǎn)換效率高、原料豐富且無毒的太陽能電池應(yīng)該是第三代太陽能電池的研發(fā)方向。不過，薄膜型優(yōu)點為較能吸收漫射光源，適合大面積生產(chǎn)，可做成可撓式，與建材整合的BIPV 模塊，或應(yīng)用于消費性電子產(chǎn)品，且未來若有廠商能夠提供標準化的鍍膜設(shè)備，及自動化生產(chǎn)線，將會使薄膜太陽電池產(chǎn)品的制造成本大幅降低。這類薄膜太陽能電池由于具有較低成本，同時轉(zhuǎn)換率又在不斷提高，所以，發(fā)展前途十分看好，尤其是在廉價硅基襯底上薄膜化技術(shù)更為看好。在這種形勢下，非晶硅薄膜太陽能電池與化合物薄膜太陽能電池獲得了難得的發(fā)展機遇，預(yù)計在未來幾年里，其市場占有率將有一定幅度的增加。這些企業(yè)主要有：深圳市拓日電子科技有限公司、深圳市日月環(huán)、天津津能電池科技有限公司、深圳創(chuàng)益科技發(fā)展有限公司等。目前全球太陽能電池市場基本由日本、歐洲等國際上大公司所占領(lǐng)，中國有無錫尚德太陽能公司的產(chǎn)量、臺灣茂迪公司已列入全世界排名前十位。此外，美國First Solar也已成功量產(chǎn)CdTe 太陽電池，并穩(wěn)定維持每年產(chǎn)量約33 萬個太陽電池模塊，未來亦將積極擴廠，預(yù)計產(chǎn)能將由2005 年約20MWp，增為2006 年40MWp、2007 年75MWp。其中，日本三菱重工（Mitsubishi）的非晶硅太陽光電板為面積最大()，%，輸出功率達100Wp，每瓦售價不到3美元。目前主要非晶硅太陽電池廠商包括：Kaneka、United Solar、三洋（Sanyo）、富士電機（Fuji Electric）、BP Solar。以2004 年數(shù)據(jù)分析，％，％，其他為薄膜或帶硅太陽能電池。有益于提高照明效率的技術(shù)主要包括：（1） 光敏控制器件（當光線很暗的時候開燈，當光線足夠時關(guān)燈的裝置）（2） 計時器（用于記錄燈的工作周期或者代碼以便于分析）（3） 開關(guān)（用于允許手動控制，尤其是家庭用戶）（4） 傳感器，例如運動探測器和紅外探測器（對安全系統(tǒng)尤為有用）.四、國內(nèi)外非晶硅太陽能電池產(chǎn)業(yè)及市場分析 世界光伏產(chǎn)業(yè)總體發(fā)展趨勢世界各國都對太陽能光伏發(fā)電給予大力支持。另外，光伏組件模塊化的特性使得無論是小規(guī)模還是大規(guī)模的系統(tǒng)都能夠安裝在任何地方，并且可以隨著需求后續(xù)可以增加系統(tǒng)的容量。然而，這些消費品上所用的電池主要是為室內(nèi)設(shè)計的，由于光照的不足以及電阻的損失，實際輸出遠小于標定的輸出，即使用于戶外也不例外。Tele公司于1972年第一次做實驗將光伏發(fā)電應(yīng)用于無線電通信，現(xiàn)在該公司仍然是光伏市場的主要客戶之一。太陽能電池不斷地被用來為太空飛船、人造衛(wèi)星、以及火星探測器進行供電。③改善非晶硅電池內(nèi)部界面，降低界面態(tài)，減小界面復(fù)合，提高輸運效率、轉(zhuǎn)換效率和電池的穩(wěn)定性。非晶硅薄膜電池作為地面電源應(yīng)用的最主要問題，是效率低、穩(wěn)定性差。據(jù)測試，在相同條件下，非晶硅電池的發(fā)電量較單晶硅電池高8%左右，較多晶硅電池高13%左右。②可直接沉積出薄膜，沒有切片損失。三疊層的結(jié)構(gòu)與雙疊層的結(jié)構(gòu)類似。, 使得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。由于非晶硅薄膜太陽能電池的成本低，便于大規(guī)模生產(chǎn)，普遍受到人們的重視并得到迅速發(fā)展，其實早在70年代初，Carlson 等就已經(jīng)開始了對非晶硅電池的研制工作，近幾年它的研制工作得到了迅速發(fā)展，目前世界上已有許多家公司在生產(chǎn)該種電池產(chǎn)品?；瘜W(xué)氣相沉積主要是以SiH2ClSiHClSicl4 或SiH4，為反應(yīng)氣體,在一定的保護氣氛下反應(yīng)生成硅原子并沉積在加熱的襯底上，襯底材料一般選用Si、SiOSi3N4等。也可以直接在高溫下生長形成多晶硅薄膜，生長溫度大于1000℃，硅的沉積速率約為5nm／min。多晶硅（PolySi）薄膜是由許多大小不等和具有不同晶面取向的小晶粒構(gòu)成的。這樣就硅片上形成PN結(jié)。因此，從轉(zhuǎn)換效率和材料的來源角度講，今后發(fā)展的重點仍是硅太陽能電池特別是多晶硅和非晶硅薄膜電池。生產(chǎn)規(guī)模與成本降低的關(guān)系體現(xiàn)在學(xué)習(xí)曲線率LR（Learning Curve Rate）上，即生產(chǎn)規(guī)模擴大1倍，生產(chǎn)成本降低的百分比。幾十年來，圍繞著降低成本的各種研究工作取得了輝煌成就，表現(xiàn)在電池效率不斷提高、硅片厚度持續(xù)減薄、新材料應(yīng)用、產(chǎn)業(yè)化技術(shù)改進等方面，對降低光伏發(fā)電成本起到了決定性作用。在純凈的硅晶體中，自由電子和空穴的數(shù)目是相等的。投資擴建生產(chǎn)線不僅可行，而且比其他企業(yè)更具有優(yōu)勢。4 非晶硅太陽電池生產(chǎn)線經(jīng)濟效益分析 5MWp雙結(jié)非晶硅太陽電池生產(chǎn)線經(jīng)濟效益分析 項目總投資：其中：股東投資：6500萬元 招商引資：6000萬元 項目投資預(yù)算序號設(shè)備名稱（或支出項目）數(shù)量資金預(yù)算用 途1PECVD系統(tǒng)2套4,900非晶硅氣相沉積2激光切膜機（SnO2）4臺370刻劃透明導(dǎo)電膜3綠色激光切割機4臺420刻劃非晶硅膜4磁控濺射設(shè)備4臺1,100制備鋁背電極、背及射膜5玻璃切割－清洗設(shè)備4臺300切割、清洗透明導(dǎo)電玻璃6封裝層壓機8臺400太陽電池封裝7太陽電池測試儀2臺260太陽電池性能檢測8超聲波滾焊機2臺140太陽電池焊接9尾氣處理系統(tǒng)1套120非晶硅沉積尾氣處理10廠房、土地1,990達到新生產(chǎn)線安裝要求11空調(diào)凈化系統(tǒng)600達到半導(dǎo)體生產(chǎn)要求12不可預(yù)見費用40013流動資金1500合計12,500 項目經(jīng)濟效益分析 太陽電池成本①原材料成本：7元/MWp原材料包括透明導(dǎo)電玻璃、純硅烷及P氣、N氣等特種氣體、磁控濺射靶材、封裝材料等。 公司還瞄準世界上非晶硅太陽電池技術(shù)的新發(fā)展，積極開展技術(shù)創(chuàng)新工作，形成了年產(chǎn)120萬片的生產(chǎn)能力。 大力開展新產(chǎn)品研究及技術(shù)創(chuàng)新工作公司秉持“引進、消化、吸收、創(chuàng)新”的原則，大力開展新工藝、新產(chǎn)品及技術(shù)創(chuàng)新工作。在我國天津、北京、上海、福建泉州、山東東營、安徽蚌埠，甚至無錫尚德都已經(jīng)建成或正在建設(shè)非晶硅薄膜太陽電池生產(chǎn)線。另外，薄膜沉積在前片玻璃的背面，因此密封聚合體和EVA都在電池后面，不會擋住陽光傳輸，因此由于EVA發(fā)黃而導(dǎo)致的晶硅電池組件功率降低現(xiàn)象在非晶硅組件上不會發(fā)生；：太陽電池的電特性是負溫度系數(shù)，相對其它太陽電池來說，非晶硅電池在溫度增高的情況下喪失的效率較少，因為非晶硅的溫度系數(shù)較低；：安裝在太陽能電站系統(tǒng)中的太陽電池組件只有很少的時間接收每平方米1000瓦的強光輻照，日出日落和陰天時光強很低。與此同時，光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的專家和企業(yè)家已經(jīng)意識到，高純硅提純過程中大量消耗能源并伴有嚴重的環(huán)境污染，嚴重影響了晶硅發(fā)電的能源投入產(chǎn)出比，這勢必制約未來晶體硅發(fā)電的普及應(yīng)用和發(fā)展，因而許多廠商紛紛轉(zhuǎn)向非晶硅太陽電池的生產(chǎn)和研發(fā)。由于供求關(guān)系緊張，多晶硅原材料的價格持續(xù)上漲。表4. 中國太陽能光伏發(fā)電規(guī)劃（至2020年）和預(yù)測（至2050年）年 份2010202020302050裝機（萬千瓦）35180300060000年發(fā)電量（億千瓦時）4209000按照上述規(guī)劃到2010年，中國光伏發(fā)電的累計裝機將達到300MWp、到2050年將達到600GWp。多晶硅電池自1998年開始超過單晶硅后一直持續(xù)擴展，包括非晶硅太陽電池在內(nèi)的各種薄膜電池的生產(chǎn)量近年來也在穩(wěn)定增加，反映出技術(shù)進步的推動力量。以太陽電池的年產(chǎn)量為例，％（,），％（,），盡管因高純硅材料短缺影響了晶體硅太陽電池的產(chǎn)量，％％，一個產(chǎn)業(yè)如此快速發(fā)展在世界上是極為罕見的。如果積極采取各種清潔能源替代技術(shù)，在25年內(nèi)就可看到明顯效果，在40年內(nèi)可把大氣中CO2的含量降到現(xiàn)在的水平。.非晶硅太陽電池生產(chǎn)線項目可行性研究報告目 錄1 項目的提出2 太陽能光伏技術(shù)對我國未來節(jié)能減排的貢獻 世界對可再生能源減排作用的估計 太陽能利用技術(shù)對我國未來節(jié)能減排作用的估計3 項目的可行性 世界光伏產(chǎn)業(yè)的市場發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 中國光伏產(chǎn)業(yè)和市場發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 非晶硅太陽電池的優(yōu)勢 某新能源有限公司－我國非晶硅太陽電池產(chǎn)業(yè)的開拓者 采用先進技術(shù)，擴大生產(chǎn)規(guī)模的必要性和可行性4 非晶硅太陽電池生產(chǎn)線經(jīng)濟效益分析 5MWp雙結(jié)非晶硅太陽電池生產(chǎn)線經(jīng)濟效益分析 4060MWp非晶微晶硅太陽電池生產(chǎn)線經(jīng)濟效益分析5 研究結(jié)論和項目建議 可行性研究結(jié)論 項目建議1 項目的提出近年來，在嚴峻的能源替代形勢和人類生態(tài)環(huán)境（地球變暖）的壓力下，在持續(xù)的技術(shù)進步和逐步完善的法規(guī)政策的強力推動下，包括光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)在內(nèi)的可再生能源產(chǎn)業(yè)在未來的人類能源結(jié)構(gòu)中占有越來越重要的地位，世界及我國太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)和市場一直在快速發(fā)展，太陽能光伏發(fā)電已成為世界發(fā)展最快的產(chǎn)業(yè)。 世界銀行全球基金（GEF）項目，對