【正文】 未來CO2的排放做了如下預(yù)估，如果不采取措施，至2050年。不少國(guó)家已將發(fā)展太陽能作為近中期的主要替代能源和中長(zhǎng)期的主體能源。 生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，太陽電池組件成本大幅度降低 晶硅電池技術(shù)持續(xù)進(jìn)步，薄膜電池技術(shù)快速發(fā)展圖2是2004年各種電池技術(shù)的市場(chǎng)份額，其中多晶硅56％，單晶硅29％，非晶硅5％。太陽能光伏發(fā)電是可再生能源發(fā)展的重要組成部分，國(guó)家第一次在“十一五”（2006～2010年）計(jì)劃和中長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃中列出了光伏發(fā)電的規(guī)模目標(biāo)，這不僅反映出我國(guó)政府對(duì)光伏發(fā)電的重視，而且對(duì)我國(guó)太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將起到指導(dǎo)和推動(dòng)作用。2005年全世界太陽電池產(chǎn)量1,818MWp，其中晶硅電池約1,700MWp，以多晶硅消耗量12噸/MWp計(jì)算。這不僅限制了太陽電池產(chǎn)量的增長(zhǎng)，而且使晶體硅電池的成本持續(xù)保持在3～4美元/Wp的水平，嚴(yán)重制約了光伏產(chǎn)業(yè)和市場(chǎng)的發(fā)展。晶硅組件經(jīng)常發(fā)生的短路和斷路問題對(duì)非晶硅薄膜組件基本上不可能發(fā)生，這對(duì)組件的壽命是很重要的。非晶硅電池制造過程中，消耗能源較少，從產(chǎn)業(yè)鏈的全過程看能源的投入產(chǎn)出比高，且不會(huì)造成環(huán)境污染；正由于非晶硅太陽電池具有以上優(yōu)勢(shì)，在高純硅材料緊缺的壓力下，國(guó)際上許多著名的太陽電池廠家如美國(guó)的UniSolar、日本的柯尼卡（Kaneka）、京瓷（Kyocera）、三洋（Sanyo）、松下（Panasonic），荷蘭殼牌太陽能（Shell Solar）紛紛建設(shè)非晶硅太陽電池生產(chǎn)線，作為其光伏產(chǎn)業(yè)布局的重點(diǎn)。時(shí)隔20年，生產(chǎn)線仍然正常運(yùn)行，公司對(duì)太陽電池生產(chǎn)線經(jīng)營(yíng)管理的經(jīng)驗(yàn)為國(guó)內(nèi)外同行所矚目。，開發(fā)了許多具有時(shí)代氣息的太陽能系列產(chǎn)品，主要有：太陽能充電器、鐘表、風(fēng)涼帽、手提燈、草坪燈、排風(fēng)扇、收音機(jī)等一系列應(yīng)用產(chǎn)品。公司經(jīng)過20多年的發(fā)展，形成了成熟有效的生產(chǎn)、銷售、管理和研發(fā)模式，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，擁有一支經(jīng)驗(yàn)豐富和熟練掌握非晶硅制造工藝技術(shù)的生產(chǎn)、技術(shù)和管理人員隊(duì)伍，建立了穩(wěn)定的市場(chǎng)銷售渠道并擁有較高的行業(yè)知名度，因此采用先進(jìn)的非晶硅生產(chǎn)技術(shù)、擴(kuò)建生產(chǎn)規(guī)模，建設(shè)大產(chǎn)能的非晶硅太陽電池生產(chǎn)線是可行的。c、某新能源有限公司作為中國(guó)最早進(jìn)行非晶硅太陽電池的生產(chǎn)企業(yè)，經(jīng)過20多年的發(fā)展，擁有成熟的生產(chǎn)管理組織和管理經(jīng)驗(yàn)，擁有穩(wěn)定的市場(chǎng)銷售渠道和行業(yè)知名度，培養(yǎng)了一支經(jīng)驗(yàn)豐富和熟練掌握非晶硅制造工藝技術(shù)的生產(chǎn)、技術(shù)和管理人員隊(duì)伍。太陽能電池包括兩種類型材料，通常意義上的P型硅和N型硅。 太陽能電池發(fā)展趨勢(shì)市場(chǎng)發(fā)展的需求和發(fā)電成本降低的需要是太陽能光伏技術(shù)發(fā)展的“原動(dòng)力”；同時(shí)，技術(shù)進(jìn)步也是促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素。太陽電池單廠生產(chǎn)規(guī)模已經(jīng)從上世紀(jì)80年代的1～5MW/年發(fā)展到90年代的5～30MW/年和本世紀(jì)的50～500MW/年。而另兩類電池，納米晶太陽能電池和有機(jī)聚合物太陽能電池，它們的研究剛剛起步，技術(shù)不是很成熟，仍處于探索階段，短時(shí)間內(nèi)不可能替代硅系太陽能電池。擴(kuò)散是在石英管制成的高溫?cái)U(kuò)散爐中進(jìn)行。為了節(jié)省材料，人們從70 年代中期就開始在廉價(jià)襯底上沉積多晶硅薄膜。電池襯底可采用玻璃甚至塑料類的柔性材料。先在耐高溫襯底材料上生長(zhǎng)厚度為10～20nm 的多晶硅薄膜，再利用晶體硅電池常規(guī)制備工藝進(jìn)行pn 結(jié)及電極制備。 非晶硅薄膜太陽能電池開發(fā)太陽能電池的兩個(gè)關(guān)鍵問題就是：提高轉(zhuǎn)換效率和降低成本。當(dāng)入射光通過p+層進(jìn)入i層后，產(chǎn)生電子空穴對(duì)，光生載流子一旦產(chǎn)生后就由內(nèi)建電場(chǎng)分開，空穴漂移到p+邊，電子飄移到n 邊，形成光生電流和光生電壓。雙疊層的結(jié)構(gòu)有兩種：一種是兩層結(jié)構(gòu)使用相同的非晶硅材料；一種是上層使用非晶硅合金，下層使用非晶硅鍺合金，以增加對(duì)長(zhǎng)波光的吸收；上層使用寬能隙的非晶硅合金做本征層，以吸收藍(lán)光光子；中間層用含鍺約15%的中等帶隙的非晶硅鍺合金，以吸收紅光。這是因?yàn)椋孩侔雽?dǎo)體層光吸收系數(shù)比晶體硅大一個(gè)數(shù)量級(jí)，電池厚度只需1μm 左右，約為晶體硅電池的1/300，可節(jié)省大量硅材料。（3）發(fā)電量多。因而今后應(yīng)著重研發(fā)如下問題：①大面積、大晶粒薄膜的生長(zhǎng)技術(shù)；②進(jìn)一步提高薄膜的生長(zhǎng)速率；③薄膜缺陷的控制技術(shù)；④優(yōu)質(zhì)、價(jià)廉襯底材料的研發(fā)；⑤電池優(yōu)良設(shè)計(jì)、表面結(jié)構(gòu)技術(shù)及背反射技術(shù)等的研究。②質(zhì)量n 型和p 型非晶硅材料的研究，改善薄膜完整性，提高摻雜效率，增強(qiáng)內(nèi)建電場(chǎng)，提高電池的穩(wěn)定性。 空間應(yīng)用 在應(yīng)用的早期，由于光伏系統(tǒng)的成本高，它僅僅應(yīng)用于空間領(lǐng)域。多年以來無線電通信是澳大利亞光伏市場(chǎng)的一個(gè)支柱性的應(yīng)用方向。光伏消費(fèi)品的實(shí)際發(fā)電總量或許被高估了，這是因?yàn)榻y(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)所采用的輻射照度是1000W/m2。但是，用戶的持續(xù)支持、對(duì)用戶相關(guān)知識(shí)的教育和培訓(xùn)是必須的，這樣才可以避免系統(tǒng)的高失效率，如今這方面的管理與以前相比要好得多?，F(xiàn)在的一些太陽能照明的應(yīng)用主要有：（1） 廣告牌；（2） 警示燈；（3） 公共交通遮雨棚；（4） 緊急警報(bào)燈；（5） 路況區(qū)域照明（如賽道，街道）（6） 家庭用照明近幾年來燈的效率大大地提高，但是趨勢(shì)仍然是如何使更高功率的燈變得更高效。 到2030年的日本PV研發(fā)目標(biāo)項(xiàng)目現(xiàn)狀20102030年目標(biāo)PV組件生產(chǎn)成本140日元/W100日元/W (2010年)75日元/W（2020年）50日元/W（2030年）PV組件的壽命20年30年（2020年）Si原料的消耗1013g/W1g/W（2030年）變換器（功率單元）（2020年）蓄電池10日元/W，壽命20年（2020年） 到2030年的日本PV組件/電池的轉(zhuǎn)換效率目標(biāo)太陽能電池類型現(xiàn)狀效率（%）目標(biāo)轉(zhuǎn)換效率（實(shí)驗(yàn)室效率）（%）2010年2020年2030年晶體硅電池（）16（20）19（25）22（25）薄膜電池10（）12（15）14（18）18（20）CIS電池1012（）13（19）18（25）22（25）IIIV電池聚光（）28（40）35（45）40（50）染料敏化電池（）6（10）10（15）15（18） 非晶硅系列太陽能電池發(fā)展迅猛目前，晶體硅太陽能電池因較高的轉(zhuǎn)化效率和成熟的生產(chǎn)工藝是太陽能電池研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的主要方向，而化合物薄膜等新技術(shù)太陽能電池雖然具有相對(duì)較低的成本，但生產(chǎn)工藝還不成熟，且目前商業(yè)化的薄膜型太陽光電模塊效率相比主流的結(jié)晶硅型效率(15～17%)仍然較低，一般多在10%以下。預(yù)計(jì)短期內(nèi)市面上的非晶硅太陽電池模塊效率約為6～8%，并很快就可見到裝置容量達(dá)數(shù)百萬瓦級(jí)的非晶硅太陽光電板設(shè)施。 國(guó)際大廠積極擴(kuò)大薄膜太陽電池產(chǎn)能一般市面上出售的薄膜太陽電池模塊效率多在6～10%，面積則多在1平方米以下。另一家歐洲太陽電池大廠Schott Solar，最近也宣布將擴(kuò)大其非晶硅太陽光電模塊產(chǎn)能，將投資6,000 萬歐元于德國(guó)耶拿（Jena）新建生產(chǎn)線，預(yù)計(jì)2007年秋天年產(chǎn)能可達(dá)30MWp。五、非晶硅太陽能電池主要生產(chǎn)企業(yè) 國(guó)際主要非晶體硅太陽能電池生產(chǎn)企業(yè)在國(guó)際光伏市場(chǎng)巨大潛力的推動(dòng)下，各國(guó)的太陽能電池制造業(yè)爭(zhēng)相投入巨資，擴(kuò)大生產(chǎn)，以爭(zhēng)一席之地。國(guó)內(nèi)從事非晶硅太陽能電池產(chǎn)品生產(chǎn)的企業(yè)不多，產(chǎn)能也不大。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，擺脫對(duì)晶硅的依賴是安全之策。三洋電機(jī)也將力量集中到了薄膜多晶硅太陽能電池的開發(fā)上，該公司也是從非晶硅太陽能電池起步，目前正在加緊開發(fā)使用薄膜多晶硅的新一代太陽能電池。預(yù)期至2020 年，世界太陽電池市場(chǎng)中薄膜技術(shù)的占有率也才提升至約23%。第二代基于薄膜材料的太陽能電池,主要有非晶硅薄膜電池、多晶硅薄膜電池、碲化鎘薄膜電池、砷化鎵薄膜電池以及銅銦硒薄膜電池等。總之,非晶硅薄膜電池具有生產(chǎn)成本低、能量回收時(shí)間短、適于大批量生產(chǎn)、弱光響應(yīng)好以及易實(shí)現(xiàn)與建筑相結(jié)合、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。所以為了提高電池轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性,必須盡量減小光致衰退影響和優(yōu)化電池的結(jié)構(gòu)和工藝。還有人認(rèn)為空間電荷效應(yīng)是氫化非晶硅電池光誘導(dǎo)性能衰退的主要物理機(jī)制,在光照射下非晶硅太陽能電池光生空穴俘獲產(chǎn)生的帶正電缺陷使電池內(nèi)部有了凈正空間電荷,從而把高電場(chǎng)調(diào)制到p/i界面,而使i/n界面附近電場(chǎng)強(qiáng)度下降以致出現(xiàn)低場(chǎng)死層,低場(chǎng)死層降低非晶硅太陽能電池對(duì)光生載流子的收集,使電池性能隨著光照而衰退。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。如有人發(fā)現(xiàn)用ZnO:Al膜作TCO/naSi:H/iaSi:H/pcSi/A結(jié)構(gòu)的異質(zhì)結(jié)太陽能電池的前電極時(shí)短路電流比ITO作前電極的短路電流要大,而開路電壓要低一些。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。為了阻止SW效應(yīng),一方面要減少aSi:H材料中的SiH鍵和O、N等雜質(zhì)污染,另一方面要適當(dāng)減少i層厚度,增強(qiáng)內(nèi)建電場(chǎng),從而減少光生載流子的復(fù)合,抑制電池特性的光致衰退效應(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。　　但這種氫化非晶硅pn結(jié)不穩(wěn)定,而且光照時(shí)光電導(dǎo)不明顯,幾乎沒有有效的電荷收集?！　》蔷Ч桦姵靥攸c(diǎn)　　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(chǎng)前景。預(yù)計(jì)未來2～3 年內(nèi)全球硅材供應(yīng)量仍難以追上市場(chǎng)需求，在硅芯片型太陽電池上游材料不足之余，薄膜型太陽電池產(chǎn)業(yè)正好可以借此機(jī)會(huì)擴(kuò)充產(chǎn)能，搶占市場(chǎng)。并且，雖然薄膜型太陽電池可節(jié)省許多材料成本，但其生產(chǎn)設(shè)備卻比硅芯片型太陽電池生產(chǎn)設(shè)備貴三倍以上，致使目前薄膜太陽電池的單價(jià)并未如預(yù)期般享有明顯的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。鐘淵化學(xué)很早就開始生產(chǎn)臺(tái)式電子計(jì)算器等使用的非結(jié)晶硅太陽能電池。因此，尋找晶硅或減少對(duì)晶硅的依賴成為太陽能電池企業(yè)不得不面臨的選擇。若不是受原材料短缺的制約，發(fā)展速度將更大。－ 美元/W（離岸價(jià)）計(jì)算，如此昂貴的硅材料價(jià)格已使太陽能電池生產(chǎn)廠無利潤(rùn)可言，更為嚴(yán)重的是現(xiàn)在已有一些新上電池生產(chǎn)線、即使高價(jià)也買不到貨，處于半停產(chǎn)狀態(tài)，盡管洛陽中硅、四川峨眉、新光等公司計(jì)劃擴(kuò)產(chǎn)及新建多晶硅項(xiàng)目，但近幾年還得主要依賴進(jìn)口。2004 年全球非晶硅薄膜太陽電池市場(chǎng)以日本Kaneka 及美國(guó)United Solar為最大廠家，%、%。aSi/μcSi疊層（Tandem）型太陽電池可提供更穩(wěn)定及增加光譜吸收度，轉(zhuǎn)換效率可較非晶硅單層組件大幅提升，效率達(dá)10%以上。要解決硅材料的緊缺問題預(yù)計(jì)將需要5 年以上的時(shí)間。至2005 年，全世界光伏系統(tǒng)累計(jì)安裝量已超過5GW，2005 年一年內(nèi)投資太陽能電池制造業(yè)的資金超過10 億美元。這其中大部分（約80%）是200W400W的系統(tǒng)。將來，在筆記本電腦、拖拉機(jī)和汽車上的類似應(yīng)用也將逐漸增加。研究人員正在考慮應(yīng)用特殊設(shè)計(jì)的高效率光伏設(shè)備，將能量轉(zhuǎn)化為激光從而能夠沿光纖傳播。由于光伏太陽能板占人造衛(wèi)星總重量的10%20%，占總成本的10%30%，所以太陽能電池的重量及成本的降低成為下一代空間用太陽能電池的研究方向。美國(guó)聯(lián)合太陽能公司（VSSC）%，三帶隙三疊層電池最高轉(zhuǎn)換效率為13％。用氫稀釋硅烷方法生長(zhǎng)的aSi和aSiGe 薄膜可以抑制光誘導(dǎo)衰變，提高效率。 三種太陽能電池性能分析和亟待解決的問題 性能分析種類優(yōu)勢(shì)劣勢(shì)轉(zhuǎn)換效率單晶硅太陽能電池轉(zhuǎn)化效率最高，技術(shù)最為成熟硅消耗量大，成本高，工藝復(fù)雜16%20%多晶硅太陽能電池轉(zhuǎn)化效率較高多晶硅生產(chǎn)工藝復(fù)雜，供應(yīng)受限制14%16%非晶硅薄膜太陽能電池成本低，可大規(guī)模生產(chǎn)轉(zhuǎn)換效率不高，光致衰退效率9%13% 需要解決的問題由以上對(duì)比可以看出，以后多晶硅和非晶硅薄膜太陽能電池由于具有較高的轉(zhuǎn)換效率和較低的生產(chǎn)成本，會(huì)越來越受到投資者的關(guān)注。⑤~，組裝方便，易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。其中等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法（PECVD）是已被普遍采用的方法，在PECVD沉積非晶硅的方法中，PECVD的原料氣一般采用SiH4，和H2，制備疊層電池時(shí)用SiH4，和GeH4，加入B2H6，和PH5可同時(shí)實(shí)現(xiàn)摻雜。疊層太陽能電池提高轉(zhuǎn)換效率、解決單結(jié)電池不穩(wěn)定性的關(guān)鍵問題在于：①它把不同禁帶寬度的材科組臺(tái)在一起，提高了光譜的響應(yīng)范圍；②頂電池的i層較薄，光照產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度變化不大，保證i層中的光生載流子抽出；③底電池產(chǎn)生的載流子約為單電池的一半，光致衰退效應(yīng)減?。虎墀B層太陽能電池各子電池是串聯(lián)在一起的。非晶硅電池的工作原理與單晶硅電池類似，都是利用半導(dǎo)體的光生伏特效應(yīng)實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。多晶硅薄膜電池除采用了再結(jié)晶工藝外，另外采用了幾乎所有制備單晶硅太陽能電池的技術(shù)，這樣制得的太陽能電池轉(zhuǎn)換效率明顯提高。低溫制備多晶硅薄膜電池，一般采用CVD方法。多晶硅薄膜在長(zhǎng)波段具有高光敏性，對(duì)可見光能有效吸收，又具有與晶體硅一樣的光照穩(wěn)定性，因此被公認(rèn)為是高效、低耗的理想光伏器件材料。單體片經(jīng)過抽查檢驗(yàn)，即可按所需要的規(guī)格組裝成太陽能電池組件（太陽能電池板），用串聯(lián)和并聯(lián)的方法構(gòu)成一定的輸出電壓和電流。二．硅基太陽能電池 單晶硅太陽能電池 單晶硅太陽能電池是當(dāng)前開發(fā)得最快、應(yīng)用最為廣泛的一種太陽能電池，它的構(gòu)造和生產(chǎn)工藝已定型，產(chǎn)品已廣泛用于空間和地面。2003年世界重要廠商的成本為2～ 美元/Wp，～3美元/Wp，2004 年以后因能源及原材料緊缺，價(jià)格有所回升。其他新型電池，如多晶硅薄膜電池、染料敏化電池、有機(jī)電池等不斷取得進(jìn)展，更高效率的復(fù)合型電池也受到廣泛的關(guān)注。若把這兩種半導(dǎo)體結(jié)合在一起，由于電子和空穴的擴(kuò)散，在交接面處便會(huì)形成PN結(jié)，并在結(jié)的兩邊形成內(nèi)建電場(chǎng)。太陽能電池以光電效應(yīng)工作的結(jié)晶體太陽能電池和薄膜式太陽能電池為主流，而以光化學(xué)效應(yīng)工作的濕式太陽能電池則還處于萌芽階段。②車間成本：8元/MWp，加上管理人員約6