【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 量達(dá)到 3400億千瓦時(shí)左右。 4） 2041年～ 2050年，光伏發(fā)電為全國(guó)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(wàn)億千瓦時(shí)左右，成為全國(guó)能源基地，可以為全國(guó)提供電力。 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)。 結(jié)合青海省光伏應(yīng)用的發(fā)展定位和現(xiàn)有的光伏產(chǎn)業(yè)鏈，青海省太陽(yáng)光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展重點(diǎn)是：硅材料提純、硅錠 /切片、太陽(yáng)電池生產(chǎn) 。 青海省已有鹽湖化工、水電、石油天然氣、有色金屬四大支柱產(chǎn)業(yè)，在 20xx年政府工作報(bào)告中，省政府明確提出要依托本地得天獨(dú)厚的太陽(yáng)能應(yīng)用綜合資源優(yōu)勢(shì)，將太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)打造成國(guó)內(nèi)新的產(chǎn)業(yè)支柱。這也是青海省大力發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，推動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)，形成特色經(jīng)濟(jì)框架，保證能源需求的持續(xù)增長(zhǎng)得以滿足的迫切需要。 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(dòng)青海省工業(yè)和經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步發(fā)展的新增長(zhǎng)點(diǎn)。大力發(fā)展青海省太陽(yáng)光伏產(chǎn)業(yè)，積極引進(jìn)省外優(yōu)質(zhì)資本和國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，建設(shè)并完善具有產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的光伏產(chǎn)業(yè)鏈，積極進(jìn) 行光伏發(fā)電產(chǎn)品測(cè)試、綜合示范應(yīng)用等能力建設(shè)，將青海省建設(shè)成為我國(guó)西部光伏產(chǎn)業(yè)基地、綜合示范基地、規(guī)模推廣應(yīng)用基地，這也將成為青海省經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)的強(qiáng)大動(dòng)力。 13 項(xiàng)目對(duì)我省經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展的意義和價(jià)值 充分發(fā)揮多晶硅、單晶硅等上游原料的優(yōu)勢(shì)，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(shì)，加快研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化步伐。大力發(fā)展高轉(zhuǎn)換率多晶硅薄膜太陽(yáng)能電池、單晶硅太陽(yáng)能電池制造產(chǎn)品。 改革開(kāi)放以來(lái)青海省對(duì)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(duì)國(guó)際經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的變化，大力推進(jìn)以開(kāi)放帶動(dòng)進(jìn)出口，不斷開(kāi)創(chuàng)對(duì)外貿(mào)易發(fā)展的新局面。特別是進(jìn)入 21 世紀(jì)后，青海省對(duì)外貿(mào)易工作在省委、省政府的領(lǐng)導(dǎo)下，緊緊把握國(guó)際經(jīng)濟(jì)變幻和國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的時(shí)機(jī)，以科學(xué)發(fā)展觀統(tǒng)領(lǐng)發(fā)展全局，努力改善對(duì)外貿(mào)易的環(huán)境，對(duì)外貿(mào)易工作取得了新成績(jī)。但是青海省對(duì)外貿(mào)易水平較低，外貿(mào)對(duì)經(jīng)濟(jì)的巨大拉動(dòng)作用和對(duì)配置的優(yōu)化作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有發(fā)揮出來(lái)。金融危機(jī)的爆發(fā)打破了原有相對(duì)比較穩(wěn)定的國(guó)際貿(mào)易格式，隨著國(guó)際經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程加快及我國(guó)加入世界貿(mào)易組織后，為青海省提供了良好的發(fā)展機(jī)遇。該項(xiàng)目依托企業(yè)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，發(fā)展 太陽(yáng)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(guó)家。實(shí)施后年出口創(chuàng)匯 115 萬(wàn)美元。因此該項(xiàng)目的實(shí)施，是走青海外貿(mào)之路、創(chuàng)名牌出口商品的需要。 14 、主要內(nèi)容、主要研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化前期工作、 未來(lái) 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(yáng)能電池。 主要內(nèi)容 非晶硅太陽(yáng)能電池作為一種新型太陽(yáng)能電池 ,其原材料來(lái)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。它具有較高的光吸收系數(shù) ,在 m 的可見(jiàn)光波段 ,其吸收系數(shù)比單晶硅要高出一個(gè)數(shù)量級(jí) ,比單晶硅對(duì)太陽(yáng)能輻射的吸收率要高 40 倍左右 ,用很薄的非晶硅膜 (約 1μ m厚 )就能吸收約 80%有用的太陽(yáng)能 ,且暗電導(dǎo)很低 ,在實(shí)際使用中對(duì)低光強(qiáng)光有較好的適應(yīng) ,特別適用于制作室內(nèi)用的微低功耗電源 ,這些都是非晶硅材料最重要的特點(diǎn) ,也是它能夠成為低價(jià)太陽(yáng)能電池的重要因素。 主要研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化前期工作 非晶硅薄膜電池由于沒(méi)有晶體硅所需要的周期性原子排列要求 ,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(wèn)題 ,在較低的溫度 (200℃左右 )下可直接沉積在玻璃、不銹鋼、塑料膜和陶瓷等廉價(jià)襯底材料上 ,工藝簡(jiǎn)單 ,單 片電池面積大 ,便于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn) ,同時(shí)亦能減少能量回收時(shí)間 ,降低生產(chǎn)成本。 由于非晶硅半導(dǎo)體材料 (aSi)最基本的特征是組成原子的排列為長(zhǎng)程無(wú)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(jià)無(wú)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 15 流子遷移率低、擴(kuò)散長(zhǎng)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。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(guò)對(duì)其氫化處理后非晶硅材料中大部分的懸掛鍵被氫補(bǔ)償 ,形成硅氫鍵 ,降低了態(tài)隙密度。 1976年研究人員成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)非 晶硅材料的 p型和 n型摻雜 ,實(shí)現(xiàn)了 aSipn 結(jié)的制作。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(méi)有有效的電荷收集。因此為了把非晶硅材料做成有效的太陽(yáng)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(chǎng)的作用 ,i層起著載流子產(chǎn)生與收集的作用。此外 ,非晶硅材料的光學(xué)帶隙為 ,材料本身對(duì)太陽(yáng)輻射光譜的長(zhǎng)波區(qū)域不敏感 ,這樣一來(lái)就限制了非晶硅太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率 ,解決這個(gè)問(wèn)題的方法就是制備疊層太陽(yáng)能電池 ,一方面增加太陽(yáng)光利用率 ,另一方面提高非晶硅太陽(yáng)能電池效率。但是 ,非晶硅薄膜 太陽(yáng)能電池光電效率會(huì)隨著光照時(shí)間延續(xù)而衰減 ,即所謂的光致衰退 (SW效應(yīng) )效應(yīng) ,主要是因?yàn)?SiH鍵很弱 ,在光照下 H 很容易失去 ,形成大量 Si 懸掛鍵 ,并且非晶硅薄膜電池轉(zhuǎn)換效率低 ,一般在 10%左右。 16 圖 1 典型 pin 薄膜非晶硅太陽(yáng)電池示意圖 未來(lái) 主要 研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的目標(biāo)任務(wù) 為了提高非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池組件在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力，影響非晶硅太陽(yáng)電池性價(jià)比的方方面面顯得尤為重要，從產(chǎn)品性能和生產(chǎn)工藝角度可以分為以下幾點(diǎn)： 1. 提高非晶硅太陽(yáng)電池的 傳換 效率。 效率的提高可以從提高對(duì)光的管理系統(tǒng)出發(fā)，如陷光 結(jié)構(gòu)。 對(duì)于 沉積在玻璃 襯 底上 的太陽(yáng)電池（亦稱“頂層式”太陽(yáng)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(duì)于沉積在不透明載體上的太陽(yáng)電池（亦稱“底層式”太陽(yáng)電池），后接觸器的反射率和紋理顯得尤為重要。 非晶硅薄膜太陽(yáng)電池更進(jìn)一步發(fā) 17 展與光電質(zhì)量的提高非晶硅吸收層，摻雜層和介于摻雜層和內(nèi)置層之間的分界層。 2. 消除 非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池光電效率會(huì)隨著光照時(shí)間延續(xù)而衰減 的影響， 即 消除 所謂的光致衰退（ StaeblerWronski effect） 影響。 這種影響可以使得初期非晶硅太陽(yáng)電池組件的性能減少 1530%。 經(jīng)研究采用薄的吸收層可以有效抑制 光致衰退效應(yīng)。然而， 為了提供充足的光吸收能力， 薄的吸收層 必須依賴于 太陽(yáng)電池中 高效的 光誘導(dǎo)技術(shù) 。 3. 為了降低非晶硅薄膜太陽(yáng)電池組件制備的成本，限制在非晶硅沉積機(jī)器的投資，吸收層的沉積速率需要控制在 1020A176。 /s。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(wèn)題。除了無(wú)線電頻率的 等離子體增強(qiáng)的化學(xué)氣相沉積（ PECVD） 技術(shù) ，以下幾種沉積技術(shù)也被探究具有可以制造出沉積速率很高的吸收層，如高頻 等離子體增強(qiáng)的化學(xué)氣相沉積技術(shù) ， 熱絲化學(xué)氣 相沉積技術(shù)和夸大化的熱等離子體化學(xué)氣相沉積技術(shù)。 4. 大批量生產(chǎn)工藝的選擇。盡管 aSi:H薄膜太陽(yáng)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(yáng)能組件的總費(fèi)用。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。太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)和組件設(shè)計(jì) 取決于應(yīng)用的制造步驟和沉積順序的選擇。目前，有三種主要的 aSi:H薄膜太陽(yáng)能電池沉積方法 :一室過(guò)程，多室過(guò)程和 連續(xù)式的卷對(duì)卷(rolltoroll)制程生產(chǎn) 。 普遍 的趨勢(shì)是增加襯底的大小， 來(lái)減 少每單位面積的成本。通常的產(chǎn)品 設(shè)備的必要條件是充分的 18 沉積過(guò)程信任度，高的正常生產(chǎn)時(shí)間，高效率和正確的清洗工作室時(shí)間的選擇。 5. 降低材料成本。材料成本 主要?dú)w功于全部的 aSi:H模塊。 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。因此，更加低價(jià)的薄金屬層 連續(xù)式的卷對(duì)卷 (rolltoroll)技術(shù)是一項(xiàng)更好的選擇。通常相對(duì)厚的含氟聚合物封裝技術(shù)被應(yīng)用來(lái)保證一個(gè)模塊具有 20年的壽命。 由此封裝成為了模塊加工中花費(fèi)最高的項(xiàng)目，因此尋找一種便宜的封裝技術(shù)成為最重要的降低成本的手段之一。 襯底的選擇決定了加工 各過(guò)程的溫度和加工步驟。 aSi:H各層沉積時(shí)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(yáng)電池各層中利用 鍺烷 可以很大程度上增加材料成本。 項(xiàng)目可行性簡(jiǎn)要分析 項(xiàng)目的可行性研究依據(jù) 由于薄膜太陽(yáng)電池的成本優(yōu)勢(shì)，始終是我國(guó)政府在光伏發(fā)電方面重點(diǎn)支持的領(lǐng)域，早在“七五”期間，國(guó)家科委就投入 20xx多萬(wàn)元，在北京有色金屬研究院建成年產(chǎn) 100kW非晶硅太陽(yáng)電池生產(chǎn)線。 進(jìn)入21世紀(jì)，國(guó)家通過(guò)科技攻關(guān)計(jì)劃、“ 863”計(jì)劃、“ 973”計(jì)劃以及各項(xiàng)創(chuàng)新計(jì)劃，對(duì)薄膜太陽(yáng) 電池的研究開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化給以了大力支持，使我國(guó)在非晶硅、碲化鎘、銅銦鎵硒、染料敏化以及微晶 /非晶太陽(yáng)電池等諸多方面距均取得了很好的進(jìn)展，為我國(guó)薄膜太陽(yáng)電池的產(chǎn)業(yè)化打下了良好的基礎(chǔ)。 多晶硅或單晶硅之生產(chǎn)程序可排放超過(guò) 10倍之有毒物質(zhì)（包括最 19 危險(xiǎn) 的氯硅烷）于 20xx年 8月，國(guó)務(wù)院總理溫家寶發(fā)布一項(xiàng)緊急指令，重申國(guó)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。路透社根據(jù)一份太陽(yáng)能研究公司 iSuppli發(fā)出的報(bào)告顯示，非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池的市場(chǎng)占有率將于 20xx年以前增加一倍以上。通用電氣公司最近 宣布，他們將改以薄膜太陽(yáng)能作為集團(tuán)未來(lái)的太陽(yáng)能項(xiàng)目發(fā)展重點(diǎn)，并在 20xx年開(kāi)始生產(chǎn)。 市場(chǎng)預(yù)測(cè) 在各類太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)中，目前晶硅電池仍然占主導(dǎo)地位。但薄膜電池的出貨量比例不斷增加，從 20xx年的 3%增加到 20xx年的 14%，而 20xx年更是增加到 19%。 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％。其中硅基薄膜新增產(chǎn)能將集中在中國(guó)和臺(tái)灣，而 CdTe和 CIGS新增產(chǎn)能將集中在美國(guó)、歐洲和日本。截至 20xx年年底，全球大約有 50家公司已經(jīng)或計(jì)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(guó)）、 Ersol（德國(guó)）、新奧光伏（中國(guó)）、創(chuàng)益科技（中國(guó)）和佰世德太陽(yáng)能（中國(guó)）等。 項(xiàng)目的實(shí)施方案 本項(xiàng)目計(jì)劃實(shí)施期限為 三 年 。 通過(guò)本項(xiàng)目的實(shí)施，應(yīng)用 非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池的 研發(fā)和生產(chǎn)方面積累的研究成果 ， 綜合國(guó)際和國(guó)內(nèi)先進(jìn)的非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池 研究成果，就 非晶硅薄膜太陽(yáng)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(kāi)展深入研究， 掌握 非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池 的關(guān)鍵 技術(shù) 和制造 工藝 ，開(kāi)發(fā)出具有 國(guó)際先進(jìn)水 平的新型 20 非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池 ， 并形成產(chǎn)業(yè)化。 預(yù)期效益分析 （ 1）社會(huì)效益 項(xiàng)目的實(shí)施符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策，是青海省重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，項(xiàng)目建成后可促進(jìn)和帶動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。項(xiàng)目產(chǎn)品的推廣使用，不僅可節(jié)省巨大的電能消耗量，節(jié)省能源開(kāi)支，提高經(jīng)濟(jì)效益；而且可大幅提高能源利用效率，對(duì)促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展具有重要的作用，促進(jìn)資源的節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)的建設(shè)。項(xiàng)目實(shí)施的是項(xiàng)目實(shí)施單位貫徹落實(shí)我國(guó)能源利用基本方針政策的具體體現(xiàn)。 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(xiàng)目的建設(shè)對(duì)促進(jìn)就業(yè)具有重要的現(xiàn)實(shí)意 義和作用。本項(xiàng)目可提供直接就業(yè)崗位 若干 個(gè)，通過(guò)項(xiàng)目建設(shè)和運(yùn)營(yíng)，每年還可增加更多的間接就業(yè)崗位和就業(yè)機(jī)會(huì)。項(xiàng)目實(shí)施是促進(jìn)就業(yè)的迫切需要。 （ 2）經(jīng)濟(jì)效益 本項(xiàng)目的實(shí)施，新增固定資產(chǎn) 363 萬(wàn)元，實(shí)現(xiàn)利稅 166 萬(wàn)元，財(cái)政收入增加 100 萬(wàn)元。加大了西寧市地區(qū)的固定資產(chǎn)的投入，帶動(dòng)了局部經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)。項(xiàng)目實(shí)施后年出口額 115 萬(wàn)美元，對(duì)青海省出口創(chuàng)匯具有重要的意義。 項(xiàng)目計(jì)劃目標(biāo) 項(xiàng)目 執(zhí)行期間計(jì)劃 新增 投資 4830萬(wàn)元， 實(shí)施期三年， 達(dá)產(chǎn)時(shí)形成 21 年產(chǎn) 50MW非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池 的能力 。 預(yù)計(jì) 目標(biāo)產(chǎn)品 國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率將達(dá)到 20%左右 ， 實(shí)施期內(nèi)累計(jì) 銷售非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池 萬(wàn) KW， 累計(jì)實(shí)現(xiàn) 新增銷售收入 9200 萬(wàn)元 ，凈利潤(rùn) 992萬(wàn)元 ，稅收 1024萬(wàn)元 ，替代進(jìn)口 150萬(wàn)美元。 第 二 章 項(xiàng)目的技術(shù)可行性分析 基本原理 非晶硅 (aSi)太陽(yáng)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。非晶硅雙結(jié)玻璃薄膜電池組件的結(jié)構(gòu)如圖 2 所示，自上到下依次為頂面玻璃、 2SiO 導(dǎo)電膜、雙結(jié)非晶硅薄膜電池（非晶硅薄膜電池還可做成單結(jié)或三結(jié)非晶硅薄膜電池）、背電極、 EVA（乙烯醋酸乙烯共聚物）、底面玻璃。非晶硅玻璃薄膜電池發(fā)電原理與單晶硅