【文章內(nèi)容簡介】 子在PN結(jié)兩側(cè)集聚形成了電位差，當外部接通電路時，在該電壓的作用下，將會有電流流過外部電路產(chǎn)生一定的輸出功率。太陽能電池發(fā)電主要是依靠光敏介質(zhì)將光能轉(zhuǎn)換成電能。因能產(chǎn)生光伏效應(yīng)的材料有許多種，下面將按照上述行業(yè)分類分別介紹其發(fā)電原理：（1）晶體硅太陽能電池晶體硅太陽能電池是利用硅晶體為襯底，通過擴散的方式在其表面形成PN結(jié)來制作太陽能電池。（2）薄膜太陽能電池薄膜太陽能電池是在玻璃或不銹鋼基體上通過化學(xué)或物理方法淀積硅薄膜并形成PN結(jié)而制作的太陽能電池。（3）聚合物多層修飾電極型太陽能電池在太陽能電池中以聚合物代替無機材料是剛剛開始的一個太陽能電池制造的研究方向。其原理是利用不同氧化還原型聚合物的不同氧化還原電勢，在導(dǎo)電材料（電極）表面進行多層復(fù)合，制成類似無機PN結(jié)的單向?qū)щ娧b置。其中一個電極的內(nèi)層由還原電位較低的聚合物修飾，外層聚合物的還原電位較高，電子轉(zhuǎn)移方向只能由內(nèi)層向外層轉(zhuǎn)移；另一個電極的修飾正好相反，并且第一個電極上兩種聚合物的還原電位均高于后者的兩種聚合物的還原電位。當兩個修飾電極放入含有光敏化劑的電解波中時，光敏化劑吸光后產(chǎn)生的電子轉(zhuǎn)移到還原電位較低的電極上，還原電位較低電極上積累的電子不能向外層聚合物轉(zhuǎn)移，只能通過外電路通過還原電位較高的電極回到電解液，因此外電路中有光電流產(chǎn)生。（4）納米晶化學(xué)太陽能電池納米晶化學(xué)太陽能電池（簡稱NPC電池）是由一種在禁帶半導(dǎo)體材料修飾、組裝到另一種大能隙半導(dǎo)體材料上形成的，窄禁帶半導(dǎo)體材料采用過渡金屬Ru以及Os等的有機化合物敏化染料，大能隙半導(dǎo)體材料為納米多晶TiO2并制成電極，此外NPC電池還選用適當?shù)难趸贿€原電解質(zhì)。納米晶TiO2工作原理：染料分子吸收太陽光能躍遷到激發(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)不穩(wěn)定，電子快速注入到緊鄰的TiO2導(dǎo)帶，染料中失去的電子則很快從電解質(zhì)中得到補償，進入TiO2導(dǎo)帶中的電于最終進入導(dǎo)電膜，然后通過外回路產(chǎn)生光電流。三、太陽能電池發(fā)電的特點分析太陽能電池作為一種新型電源，具有永久性、清潔性和靈活性三大優(yōu)點。太陽能電池壽命長，只要太陽存在，太陽能電池就可以一次投資而長期使用；與火力發(fā)電、核能發(fā)電相比，太陽能電池不會引起環(huán)境污染；太陽能電池可以大中小并舉，大到百萬千瓦的中型電站，小到只供一戶用的太陽能電池組，這是其它電源無法比擬的。第二節(jié) 太陽能電池行業(yè)分類一、單晶硅太陽能電池（一）單晶硅太陽能電池特點單晶硅太陽能電池是當前開發(fā)得最快的一種太陽能電池,它的構(gòu)成和生產(chǎn)工藝成熟,產(chǎn)品已廣泛用于空間和地面。主要有以下特點：（1）光電轉(zhuǎn)換效率高，可靠性高。（2）先進的擴散技術(shù)，保證片內(nèi)各處轉(zhuǎn)換效率的均勻性。（3）運用先進的PECVD成膜技術(shù)，在電池表面鍍上深藍色的氮化硅減反射膜，顏色均勻美觀。（4）應(yīng)用高品質(zhì)的金屬漿料制作背場和電極，確保良好的導(dǎo)電性、可靠的附著力和很好的電極可焊性。（5）高精度的絲網(wǎng)印刷圖形和高平整度，使得電池易于自動焊接和激光切割。（二）單晶硅太陽能電池制備過程將單晶硅棒切成片。硅片經(jīng)過形、拋磨、清洗等工序,制成待加工的原料硅片。加工太陽能電池片，首先要在硅片上摻雜和擴散，一般摻雜物為微量的硼、磷、銻等。擴散是在石英管制成的高溫擴散爐中進行。然后采用絲網(wǎng)印刷法，精配好的銀漿印在硅片上做成柵線，經(jīng)過燒結(jié)，同時制成背電極，并在有柵線的面涂覆減反射源，以防大量的光子被光滑的硅片表面反射掉。這樣就制成了單晶硅太陽能電池的單體片。單體片經(jīng)過抽查檢驗，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。最后用框架和裝材料進行封裝。二、多晶硅太陽能電池（一）多晶硅太陽能電池特點多晶硅太陽能電池具有獨特的優(yōu)勢，與單晶硅比較，多晶硅半導(dǎo)體材料的價格比較低廉，相應(yīng)的電池單元成本低，非常具有競爭優(yōu)勢。主要有以下特點：（1）具有穩(wěn)定高效的光電轉(zhuǎn)換效率。（2）表面覆深藍色氮化硅減反膜，顏色不均勻。（3）高品質(zhì)的銀和銀鋁漿料，確保良好的導(dǎo)電性、可靠的附著力和很好的電極可焊性。（4）高精度的絲網(wǎng)印刷圖形和高平整度，使得電池易于自動焊接和激光切割。（二）多晶硅太陽能電池制備過程制備多晶硅太陽能電池，目前較成功的方法是化學(xué)氣相沉積法：其中包括低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)、等離子增強化學(xué)氣相沉積(PECVD)和快熱化學(xué)氣相沉積(RTCVD)工藝。其中PECVDSiN鈍化技術(shù)對商業(yè)化多晶硅電池的效率提高起到了關(guān)鍵性的作用。具體的制備過程如下：選擇電阻率為100300歐姆/厘米的多晶塊料或單晶硅頭尾料，經(jīng)破碎，用1：5的氫氟酸和硝酸混臺液進行適當?shù)母g，然后用去離子水沖洗呈中性，并烘干。用石英坩堝裝好多晶硅料，加入適量硼硅，放人澆鑄爐，在真空狀態(tài)中加熱熔化。熔化后應(yīng)保溫約20分鐘，然后注入石墨鑄模中，待慢慢凝固冷卻后，即得多晶硅錠。硅錠多鑄成立方體，經(jīng)切片加工后成方形太陽能電池片。圖1 晶體硅太陽能電池生產(chǎn)路線三、薄膜太陽能電池晶體硅太陽能電池是利用硅晶體為襯底，通過擴散的方式在其表面形成PN結(jié)來制作太陽能電池，這種電池需要耗費大量的硅晶體，而硅晶體的制作需要消耗大量的能源，能源回收周期較長。薄膜太陽能電池正是克服了這一缺點應(yīng)用而生的，它是在玻璃或不銹鋼基體上通過化學(xué)或物理方法淀積硅薄膜并形成PN結(jié)而制作的太陽能電池，這種方法材料成本遠低于硅晶體電池，許多材料都可以作為基體材料，甚至可以采用聚合材料制作成所謂的柔性太陽能電池。（一）非晶硅/微晶硅薄膜太陽能電池(1)非晶硅具有較高的光吸收系數(shù)。，它的吸收系數(shù)比單晶硅要高出一個數(shù)量級。因而它比單晶硅對太陽輻射的吸收效率要高40倍左右，用很薄的非晶硅膜（約1μm厚）就能吸收90%有用的太陽能。這是非晶硅材料最重要的特點，也是它能夠成為低價格太陽能電池的最主要因素；(2)非晶硅的禁帶寬度比單晶硅大，這樣制成的非晶硅太陽能電池的開路電壓高；(3)制備非晶硅的工藝相對簡單，淀積溫度低，時間短，適于大批生產(chǎn)；(4)由于非晶硅沒有晶體所要求的周期性原子排列，可以不考慮制備晶體所必須考慮的材料與襯底間的晶格失配問題。因而它幾乎可以淀積在任何襯底上，包括廉價的玻璃襯底，并且易于實現(xiàn)大面積化；(5)制備非晶硅太陽能電池能耗少，耗電量僅為多晶硅的7%到8%，能耗的回收年數(shù)比單晶硅電池短得多。制造非晶硅太陽能電池的方法有多種，最常見的是輝光放電法，還有反應(yīng)濺射法、化學(xué)氣相沉積法、電子束蒸發(fā)法和熱分解硅烷法等。輝光放電法的制備過程如下：將一石英容器抽成真空，充入氫氣或氬氣稀釋的硅烷，用射頻電源加熱，使硅烷電離，形成等離子體。若硅烷中摻人適量的氫化磷或氫化硼，即可得到N型或P型的非晶硅膜。非晶硅膜在被加熱的襯底（一般用玻璃或不銹鋼板）上沉積就形成了非晶硅太陽能電池。（二）多元化合物太陽能電池多元化合物太陽能電池主要包括砷化鎵等ⅢⅤ族化合物、硫化鎘、碲化鎘及銅銦硒薄膜電池等。與非晶硅薄膜太陽能電池相比，上述電池具有效率高、成本低、易于大規(guī)模生產(chǎn)的特點。但由于鎘有劇毒，容易產(chǎn)生環(huán)境污染問題，因此并不是晶體硅太陽能電池最理想的替代品。而砷化鎵等ⅢⅤ族化合物及銅銦硒薄膜電池由于具有較高的轉(zhuǎn)換效率也受到人們的普遍重視。（1）硫化鎘太陽能電池制造工藝比較簡單，設(shè)備問題容易解決。（2）砷化鎵太陽能電池砷化鎵是一種很理想的太陽能電池材料，它與太陽光譜的匹配較適合，且能耐高溫，在250℃的條件下，光電轉(zhuǎn)換性能仍很良好，其最高光電轉(zhuǎn)換效率約30%，特別適合做高溫聚光太陽能電池。但由于鎵比較稀缺，砷有毒，此種太陽能電池的發(fā)展受到影響。（3）銅銦硒太陽能電池材料消耗少，成本低，性能穩(wěn)定，光電轉(zhuǎn)換效率在10%以上。因此是一種可與非晶硅薄膜太陽能電池相競爭的新型太陽能電池。但由于銦和硒都是比較稀有的元素，因此，這類電池的發(fā)展又必然受到限制。在制備CdTe薄膜太陽能電池的過程中，沉積CdTe薄膜的方法有很多，如噴涂，電沉積(ED)，化學(xué)鍍，絲網(wǎng)印刷，分子束外延(MBE)，化學(xué)氣相沉積(CVD)，近空間升華法(CSS)，金屬有機物化學(xué)氣相沉積(MOCVD)等。在這些沉積方法中,最受青睞的是電沉積和近空間升華法。砷化鎵材料的制備類似硅半導(dǎo)體材料的制備，有晶體生長法、直接拉制法、氣相生長法、液相外延法等。以銅、銦、硒三元化合物半導(dǎo)體為基本材料制成的太陽能電池。它是一種多晶薄膜結(jié)構(gòu)，一般采用真空鍍膜、電沉積、電泳法或化學(xué)氣相沉積法等工藝來制備。美國國家可再生能源實驗室(NREL)、結(jié)構(gòu)為glass/Mo/CIGS/CdS/%的轉(zhuǎn)換效率。%。NREL開發(fā)的小面積高效率CIGS三段制備法是世界上最好的制備方法。這個方法是：首先在基板溫度為300℃的條件下，將In，Ga，Se蒸發(fā)到基板上；接著將基板溫度升高到500560℃，蒸發(fā)Cu和Se；最后再蒸發(fā)In，Ga，Se，使薄膜的成分調(diào)整到Ⅲ族元素稍有過剩，接近化學(xué)計量比的狀態(tài)。為了提高CIGS薄膜的附著力和造成Ga的梯度分布，有時也先蒸發(fā)上CuGaSe2層。四、聚合物多層修飾電極型太陽能電池（一）聚合物多層修飾電極型太陽能電池特點基于共軛聚合物的光伏打電池，或稱聚合物太陽能電池，具有和無機硅光伏電池相同的最高理論轉(zhuǎn)換效率，但是目前所開發(fā)的聚合物太陽能電池效率普遍都還比較低，均在5%以下,且性能還不穩(wěn)定，離商業(yè)化還有很長的一段路要走。但是聚合物太陽能電池卻具有重量輕、可用濕法成膜(旋轉(zhuǎn)涂膜、噴墨打印以及絲網(wǎng)印刷)的廉價大面積制造技術(shù)，以及可制成柔性、特種形狀器件等優(yōu)點，它甚至可以實現(xiàn)全塑料化和較強的光吸收密度。更重要的是，通過分子設(shè)計和合成新型半導(dǎo)體聚合物或有機分子，可以容易地調(diào)控器件的性能?；谶@些獨特的優(yōu)點，聚合物太陽能電池成為近年來最熱門的研究領(lǐng)域之一。（二）聚合物多層修飾電極型太陽能電池制備過程由于聚合物多層修飾電極型太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率較低，所以到目前為止，具體的可商業(yè)化的制備過程尚處于研究階段。五、染料敏化納米晶太陽能電池（一）染料敏化納米晶太陽能電池特點納米晶TiO2太陽能電池的優(yōu)點在于它廉價的成本和簡單的工藝。其制作成本僅為硅太陽能電池的1/51/10。但由于研究剛剛起步，技術(shù)不是很成熟，轉(zhuǎn)換效率還比較低。實驗室效率僅維持在10%左右。（二）染料敏化納米晶太陽能電池制備過程染料敏化納米TiO2晶體化學(xué)能太陽能電池由鍍有透明導(dǎo)電膜的導(dǎo)電基片、多孔納米晶TiO2薄膜、染料光敏化劑、電解質(zhì)溶液及透明對電極等幾部分構(gòu)成。其制備過程也包括上面的幾個步驟。第二章 2008年太陽能電池行業(yè)發(fā)展環(huán)境分析第一節(jié) 2008年宏觀經(jīng)濟環(huán)境分析一、國內(nèi)宏觀經(jīng)濟環(huán)境經(jīng)濟換檔減速四季度下滑明顯2008年我國的GDP增速是9%，比上年回落4個百分點，打破了自2003年以來我國經(jīng)濟連續(xù)五年保持的兩位數(shù)增長的上升通道，經(jīng)濟開始換檔減速。從季度經(jīng)濟增速看，%，%，%，%，呈現(xiàn)出明顯的持續(xù)回落態(tài)勢，%，是2000年以來的最低季度增長水平，顯示去年四季度經(jīng)濟的急速降溫。從三次產(chǎn)業(yè)增加值增長情況看，第一產(chǎn)業(yè)增加值34000億元，%，第二產(chǎn)業(yè)增加值146183億元，%。第三產(chǎn)業(yè)增加值120487億元，%。因此，二、三產(chǎn)業(yè)增速的放慢下拉了整體經(jīng)濟增長的步伐。從我國的三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)比較看，%、%、%，其中，、。資料來源：國家統(tǒng)計局圖2 2006年以來我國季度GDP增速外貿(mào)增速近六年來首次回落至20%以下，%，自2002年連續(xù)六年保持在20%以上的增速去年開始首次回落至20%以下區(qū)間。實現(xiàn)貿(mào)易順差2955億美元，%。進一步來看，去年我國的外貿(mào)運行有以下幾個特點：一是四季度以來尤其是11月份，我國的出口、進口增速雙雙出現(xiàn)了負增長，出口增速的顯著回落表明金融危機對主要經(jīng)濟體的影響正不斷的擴散和加深，去年二、三季度以來三大經(jīng)濟體的不斷衰退使得外需的疲軟在四季度表現(xiàn)的尤其明顯。112月份，我國對美國、歐盟的出口額同比開始負增長。而進口增速的更快回落則是原材料價格回落以及進口需求萎縮的共同影響。二是一般貿(mào)易方式實現(xiàn)順差持續(xù)攀升。從不同貿(mào)易方式進出口增長看，與2007年不同的是，去年一般貿(mào)易方式實現(xiàn)順差持續(xù)擴大，到12月份達到了178億美元的近期新高。觀察一般貿(mào)易進口和出口規(guī)?？梢钥吹剑掳肽暌詠黼m然兩者都呈持續(xù)縮小態(tài)勢，但進口規(guī)模減少的幅度明顯高于出口規(guī)模，由此使得一般貿(mào)易方式實現(xiàn)順差持續(xù)擴大。而一般貿(mào)易方式進口額的減少是國內(nèi)投資需求減弱和大宗商品價格回落的綜合影響。資料來源：國家統(tǒng)計局圖3 19992008年我國進出口總額情況消費實際增速有所提高居民收入增速放緩2008年全年實現(xiàn)社會消費品零售總額108488億元，%。從扣除物價因素后的實際消費增長情況看，由于去年全年的商品零售價格漲幅尚未公布，我們按去年前11個月的商品零售價格上漲情況計算，實際增速較上年有明顯提高，在14%以上，考慮到去年12月份物價總體仍呈回落態(tài)勢，因此，去年消費的實際增速同比提高幅度預(yù)計將在2個百分點左右。從居民收入增長來看，去年城鎮(zhèn)居民人均可支配收入15781元，%。農(nóng)村居民人均純收入4761元，%。資料來源：國家統(tǒng)計局圖4 19992008年我國社會消費品零售總額情況投資實際增速回落房地產(chǎn)開發(fā)投資增速明顯下滑2008年全社會固定資產(chǎn)投資172291億元，%。其中，城鎮(zhèn)固定資產(chǎn)投資148167億元，%。2008年的投資增速總體看來比較平穩(wěn)，波動不大。但從固定資產(chǎn)投資價格指數(shù)來看，去年顯著上升，%。由于去年全年的數(shù)據(jù)尚未公布，考慮到去年四季度以來主要價格指數(shù)的顯著回落，我們預(yù)計全年的固定資產(chǎn)投資價格漲幅將在10%以下，%的水平。因此從扣除價格因素的實際投資增速看，我們預(yù)計在20%以下，明顯低于2003年以來的平均年度投資實際增速。去年在固定資產(chǎn)投資當中占有重要比重的房地產(chǎn)開發(fā)投資增速大幅下滑，%。資料來源：國家統(tǒng)計局圖5 20062008年我國城鎮(zhèn)固定資產(chǎn)投資增速情況CPI先揚后抑通縮逐漸逼近%，%的預(yù)期目標。%的CPI漲幅創(chuàng)下了1997年以來