【正文】 陷通常與懸掛鍵有關(guān)。當(dāng)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。 如此的規(guī)律性的原子排序用長程有序來描述。 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(jìn)行比較。 （ 2）經(jīng)濟(jì)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。 項目的實施方案 本項目計劃實施期限為 三 年 。 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。 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。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。 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%。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。 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(biāo)任務(wù) 目標(biāo)產(chǎn)品 非晶硅薄膜太陽能電池。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。 4） 2041年～ 2050年，光伏發(fā)電為全國供電 發(fā)展目標(biāo)為：到 2050 年，青海省光伏發(fā)電總裝機(jī)達(dá)到 10 億千瓦（即 1000GWp），年發(fā)電量達(dá)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。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(jì)增長點，積極發(fā)展流光伏產(chǎn)業(yè)， 全力推進(jìn)工業(yè)項目建設(shè)，努力擴(kuò)大工業(yè)經(jīng)濟(jì)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。上述市場構(gòu)成反映了國家加快農(nóng)村及邊遠(yuǎn)地區(qū)電氣化的政策扶持機(jī)遇。通過引進(jìn)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。 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(jì)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。 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。 青海省電網(wǎng)是西北電網(wǎng)的一部分，電壓等級較高。 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。 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。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%。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。 如下表 1列出了由國家發(fā)改委提供的未來幾十年預(yù)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(jī)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(jī)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。 自從 1976 年非晶硅太陽能電池誕生以來，到現(xiàn)在已經(jīng)有 27年的歷史了。 5 有效地利用青海的綜合資源優(yōu)勢，大力發(fā)展太陽光伏產(chǎn)業(yè)，優(yōu)化青海省能源結(jié)構(gòu)、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、推動工業(yè)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，實現(xiàn)青海省能源、工業(yè)、經(jīng)濟(jì)和社會的可持續(xù)發(fā)展。青海省豐富的太陽能資源，是除西藏外其他省份無法比擬的資源優(yōu)勢。 3）電網(wǎng)容量與架構(gòu)理想 青海省電力負(fù)荷容量較小， 20xx 年度全網(wǎng)最大發(fā)電負(fù)荷為 398萬千瓦， 20xx 年預(yù)計全網(wǎng)負(fù)荷為 940 萬千瓦， 2020 年全網(wǎng)也僅 1670 萬千瓦左右。 500 千伏直流通往外省的輸電線路， 1 條 750KV通往西寧的輸電線路。對于光伏產(chǎn)業(yè)鏈中“沙子到冶金硅、多晶硅生產(chǎn)、硅錠 /切片” 3 個耗能比較高的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，電力成本低具有較大的優(yōu)勢。 我省光伏產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展規(guī)劃 1）我省光伏產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀 近年來，我省積極實施優(yōu)勢資源轉(zhuǎn)換戰(zhàn)略，在一批龍頭企業(yè)的帶動下，光伏產(chǎn)業(yè)不斷壯大。 四、市場應(yīng)用取得初步成效 從市場構(gòu)成分析，省內(nèi)光伏市場以解決農(nóng)村、牧區(qū)用電的離網(wǎng)發(fā)電為主，占累計裝機(jī)容量的 %，居光伏發(fā)電市場的首位；其次 為戶用電源，占累計裝機(jī)容量的 %。 2）發(fā)展方向與重點 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)展國內(nèi)大規(guī)模的光伏產(chǎn)業(yè)條件。 12 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 3400億千瓦時左右。 13 項目對我省經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展的意義和價值 充分發(fā)揮多晶硅、單晶硅等上游原料的優(yōu)勢，著力提高光電轉(zhuǎn)換效率和組件封裝技術(shù)水平，減少電池片厚度，密切跟蹤薄膜晶硅電池及組件、非晶硅薄膜電池等前沿技術(shù)走勢，加快研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化步伐。因此該項目的實施，是走青海外貿(mào)之路、創(chuàng)名牌出口商品的需要。但這種氫化非晶硅 pn結(jié)不穩(wěn)定 ,而且光照時光電導(dǎo)不明顯 ,幾乎沒有有效的電荷收集。 2. 消除 非晶硅薄膜太陽能電池光電效率會隨著光照時間延續(xù)而衰減 的影響， 即 消除 所謂的光致衰退（ StaeblerWronski effect） 影響。 4. 大批量生產(chǎn)工藝的選擇。材料成本 主要歸功于全部的 aSi:H模塊。 進(jìn)入21世紀(jì)，國家通過科技攻關(guān)計劃、“ 863”計劃、“ 973”計劃以及各項創(chuàng)新計劃，對薄膜太陽 電池的研究開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化給以了大力支持，使我國在非晶硅、碲化鎘、銅銦鎵硒、染料敏化以及微晶 /非晶太陽電池等諸多方面距均取得了很好的進(jìn)展，為我國薄膜太陽電池的產(chǎn)業(yè)化打下了良好的基礎(chǔ)。截至 20xx年年底，全球大約有 50家公司已經(jīng)或計劃生產(chǎn)硅基薄膜電池，領(lǐng)先的廠商主要包括夏普（日本）、三菱（日本）、 United Solar（美國）、 Ersol（德國）、新奧光伏（中國）、創(chuàng)益科技（中國）和佰世德太陽能（中國）等。項目實施是促進(jìn)就業(yè)的迫切需要。非晶硅玻璃薄膜電池發(fā)電原理與單晶硅、多晶硅電池相似，當(dāng)太陽光照射到電池上時，電池吸收光能產(chǎn)生光生電子 — 空穴對，在電池內(nèi)建電場的作用下，光生電子和空穴被分離，空穴漂移到 P側(cè)，電子漂移 到 N 側(cè)，形成光生電勢，外電路接通時，產(chǎn)生電流。 一個電池單元能被定義為晶格完全相同，能被復(fù)制而且彼此堆積。在 aSi:H中相鄰原子聯(lián)結(jié)鍵角度和長度發(fā)生較大偏離時會導(dǎo)致所謂的禁帶。 在aSi:H中 , 缺陷主要發(fā)生在有三個共價鍵和一個不成對電子，即一個懸掛鍵的硅原子上。如圖 2，氫純化后懸掛鍵的密度從沒立方厘米 2110 個 減少到 1510 1610 個 ，相 當(dāng)于每一百萬個硅原子中存在不到一個懸掛鍵。 圖 4 不同溫度下 aSi:H 的紅外吸收光譜圖 氫在缺陷純化中扮演著重要角色，氫的摻雜并入和穩(wěn)定性在aSi:H中一直是研究的重點。 840890 1?cm 的雙峰是二氫化物搖擺模型。核磁共振（ NMR）給出了 氫原子所在環(huán)境的信息。 能態(tài)中載流子可以認(rèn)為是自由載體（可以用波函數(shù)描述）可以拓寬到整個原子結(jié)構(gòu)，這些能態(tài)是非定態(tài)的稱為是拓寬能態(tài)。缺陷能態(tài)由兩個相等的高斯分布 曲線表示，由相關(guān)能 U相互轉(zhuǎn)化，且相關(guān)能假設(shè)是一個正的常數(shù)。與晶態(tài)半導(dǎo)體中施主能級的電子可以填充空著的受主能級起到補(bǔ)償作用一樣，非晶態(tài)半導(dǎo)體中費米能級下的施主也會和費米能級上的受主復(fù)合，嚴(yán)重影響非晶態(tài)半導(dǎo)體的電學(xué)性能。 測量其按電導(dǎo)率需要對一個很小的電流 進(jìn)行測定，為了不影響電流的測量采取 除潮 或擴(kuò)散雜質(zhì)的方法。 aSi:H中比較良好的光電靈敏度系數(shù)應(yīng)高于 510 。 但是，氫在非晶硅中也會引起負(fù)面作用。 Yang等研究了不同條件下光致衰減的情況，指出光照強(qiáng)度、光照時的電池溫度都影響光致衰減，而且電池在 500C以上光照時，還會出現(xiàn)光致衰減的飽和現(xiàn)象。當(dāng)非晶硅電池采取 pin 結(jié)構(gòu)以后 ,電 33 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(jìn)一步優(yōu)化。制備非晶硅主要利用化學(xué)氣相沉積技術(shù)，包括等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（ PECVD）、光化學(xué)氣相沉積（ photoCVD）和熱絲化學(xué)氣相沉積（ HWCVD）等，而最常用的技術(shù)是等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積技術(shù)，即輝光放電分解氣相沉積技術(shù)。 ii. PECVD 沉積系統(tǒng)相對簡單，主要由五部分組成 （如圖 8 所示） 1. 有雙電極的 不銹鋼高真空反應(yīng)室 ，射頻饋入裝置， 基片座 和基底加熱部件。 3． 激勵源與生長膜表面反應(yīng)，例如激勵源擴(kuò)散，化 學(xué)鍵，氫吸附或逃逸表面。2SiH 和更高硅烷激勵源比 3SiH 有更高吸附系數(shù) 并且可以直接合并到氫終端表面。因此大量研究和實驗都在做提高沉積速率同時不影響材料質(zhì)量的努力 。 在氣相高沉積速率下抑制更高硅烷激勵源和短的激勵源壽命成為 一種普遍的沉積 aSi:H的方案。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，這是因為在 i層產(chǎn)生的光生載流子復(fù)合 因內(nèi)建電場強(qiáng)度的減少而增大，對 i 層內(nèi)建電場分布的計算，可看出隨 i層厚度的減小，最低電場強(qiáng)度增大，因此，解決穩(wěn)定性不高的問題則主要集中 41 在 i 層材料性能的改善上，而 解決這些問題的一個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應(yīng)于不同太陽光譜部分的不同光伏材料膜層來制作的。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。 i層起著載流子產(chǎn)生與收集的作用 ,i層太薄無法產(chǎn)生足夠的光生載流子 ,太厚則會出現(xiàn)死場而無法有效收集光生載流子。另外 ,對于非晶硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池 ,當(dāng)兩個能帶不匹配的電池層界面之間由于能帶不連續(xù) ,在界面處易形成界面勢壘和引起漏電流以及形成懸掛鍵等 ,為了緩和這種情形可以在界面處插入一層緩沖層 ,它起到帶隙過渡作用和改善異質(zhì)結(jié)界面晶格失配問題 ,還可以降低界面態(tài)密度 ,鈍化結(jié)處表面懸掛鍵 ,調(diào)節(jié)能帶偏移 ,利于光生載流子的收集和減小復(fù)合漏電電流。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。 （ 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。為了在高沉積速率情況下便于形成緊密的硅網(wǎng)絡(luò)，抑制 2SiH 鍵的形成十分重要。 另外典型 PECVD 沉積系統(tǒng)的參考值如下：硅烷流速 2050sccm，壓強(qiáng) ，襯底溫度 CC 00 250200 ? ，射頻能量密度 25020 ?? mWcm ，電極距離 13cm。因此 3SiH 聯(lián)結(jié)著懸掛鍵，對于生長有著重要作用。 5. 一個電控制部分，由一個直流發(fā)電機(jī)或射頻發(fā)電機(jī)組成帶有真空，壓強(qiáng)，壓力和溫度測定功能。 aSi:H薄膜 的生長由分離的硅烷原子的反應(yīng)顆粒吸附到生長膜表面。在材料制備方面，研究者開發(fā)了電子回旋共振化學(xué)氣相沉積（ ECRCVD），氫化學(xué)氣相沉積（ HRCVD）和熱絲（ HW）化學(xué)氣相沉積等技術(shù)；在制備工藝方面，采用了氫等離子體化學(xué)退火法等，都可以有效地減弱 SW效應(yīng)。這是因為 :輕摻雜的非晶硅費米能級移動較小 ,如果兩邊都采取輕摻雜或一邊是輕摻雜另一邊用重?fù)诫s材料 ,則能帶彎曲較小 ,電池開路電壓受到限制 。所以 ,必須對其進(jìn)行氫摻雜飽和它的部分懸掛鍵 ,降低其缺陷態(tài)密度 ,這樣才能增加載流子遷移率 ,提高載流子擴(kuò)散長度 ,延長載 流子壽命 ,使其成為有用 32 的光電器件。 當(dāng)假設(shè)非晶硅中的 g? =1 時，意味著一個吸收的光子產(chǎn)生一個電子 空穴對，遷移率產(chǎn)品壽命在 600nm是 ?? ≥ 127101 ??? Vcm 。 ii. 光電導(dǎo)率 光電導(dǎo)率可以給予測量按電導(dǎo)率的樣品材料通以合適的光照進(jìn)行測量。實際生產(chǎn)中，aSi:H的厚度大致是 ，比典型的單晶硅電池薄 1000倍。而對于導(dǎo)帶的帶尾，如果沒有電子占據(jù)，呈電中性；如果被電子占據(jù)，則呈負(fù)電性，起受主的作用。在非晶硅半導(dǎo)體的能帶中，不存在嚴(yán)格意義上的價帶頂和導(dǎo)帶底，能級將能帶分為兩部分，一部分稱為擴(kuò)展態(tài)；另一部分稱為定域態(tài)。由于 aSi: