薄膜太阳电池技术及设备

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1、薄膜太阳电池技术沈辉刘勇世界光伏产业和市场发展能源和环境问题是近十几年来世界关注的焦点，为了实现能源和环境的可持续发展，世界各国都将光伏发电作为发展的重点。在各国政府的大力支持下，光伏产业发展迅，最近10年太阳电池及组件生产的年平均增长率达到33%，最近5年的年平均增长率达到43％.07年全球光伏系统装置容量达2,826MW，较06年大增62%.世界光伏产业和市场发展的另一个突出特点是：光伏发电在能源中的替代功能愈来愈大，主要表现在并网发电的应用比例增加非常快，并成为光伏发电的主导市场（其他应用包括通讯和信号、特殊商业和工业应用，农村离网应用、消费品和大型独立电站等），如图6所示。各种电池技术

2、的市场份额晶体硅电池技术持续进步，薄膜电池技术快速发展.图9是2006年各种电池技术的市场份额，其中多晶体硅46.5%，单晶体硅43.4%，带硅电池2.6%，薄膜电池约7.6%。多晶体硅电池自1998年开始超过单晶体硅后一直持续增长，各种薄膜电池市场份额近年来也在稳定增长，反映出技术进步的推动力量。晶体硅光伏电池晶体硅仍是当前太阳能光伏电池的主流。虽然从技术上讲，晶体硅并不是最佳材料，是间接带隙半导体，但它易于获取，适用的技术与电子工业相同。晶体硅电池大规模生产可获得20％的转换效率。除效率外，电池的厚度也很重要。薄的硅片意味着较少的硅材料消耗，从而降低成本。硅片的平均厚度已从2003年的0.

3、23mm减小到2007年的0.18mm。预计到2010年，硅片厚度将减小到0.15mm。理论上硅片最多可减小到0.1mm.薄膜太陽電池的種類非晶矽(AmorphusSilicon,a-Si)微晶矽(NanocrystallineSilicon，nc-Si，orMicrocrystallineSilicon，uc-Si)CIS/CIGS(銅銦硒化物)CdTe(碲化鎘)GaAsMultijuction(多结面砷化鎵)多晶硅薄膜染料敏化太阳电池(Dye-SensitizedSolarCell)有機太阳电池(Organic/polymersolarcells)•第三代光伏太阳电池的提出薄膜太阳电池发展

4、概述1999-2004各类太阳电池产量百分比对比：薄膜太阳电池没有发展机会?!199920002001200220032004Mono-Si40.837.434.636.432.236.2Poly-Si42.148.250.251.657.254.7Si-sheets4.14.35.64.64.43.3a-Si12.39.68.96.44.54.4CdTe0.50.30.50.71.11.1CIS0.20.20.20.20.60.405年后薄膜太阳能电池产量增速持续超越整体产业增速07年薄膜太阳能电池产量(包括a-Si、μc-Si、CdTe、CIGS等技术)增速持续超越整体产业，07年薄膜太阳

5、能电池产量达到400MW，较06年的181MW大幅增长了120%，07年薄膜太阳能电池市占率由06年的8.2%提升至07年的12%，在上游硅料供应持续吃紧下，薄膜太阳能电池透过电池转换效率进一步提升以及大面积生产的成本优势，其市占率有进一步提升空间，EPIA预估2010年薄膜太阳能电池市占率有机会上看20%。薄膜太阳电池的发展机遇•至今为止，薄膜电池未能达到所期望的发展•原因：效率、稳定性、价格•硅电池长寿命，经长时期应用检验，认可度高•发展机遇：硅材料短缺•薄膜电池优点薄膜化、大面积是太阳电池发展趋势成本降低柔性电池薄膜太阳电池应用市场•消费品(手表、计算器和玩具等）•建筑构件（木枪、门窗、

6、光伏屋顶)•便携式系统(移动电源-照明、通讯，单兵作战装备)•柔性电池薄膜太阳电池发展概述德国Ulm面粉厂CIS电池建筑集成（100kW）WuerthSolar)各种太阳电池效率（实验室电池）单晶体硅电池的实验室效率目前24.7％，如表7所示。多晶体硅电池的实验室效率也达到了20.3%。薄膜电池的研究工作也获得了很大成功，非晶硅薄膜电池实验室稳定效率达到了13%、碲化镉(CdTe)实验室稳定效率达到16.4%、铜铟硒(CIS)的实验室效率达到19.5％。2、薄膜光伏电池（Thinfilm）薄膜太阳电池是在廉价的玻璃、不锈钢或塑料衬底上附上非常薄的感光材料制成，比用料较多的晶体硅技术造价更低，其

7、价格优势可抵消低效率的问题。目前已商业化的薄膜光伏电池材料有三种：非晶硅(a-Si)、铜铟硒(CIS,CIGS)和碲化镉(CdTe)，它们的厚度只有几微米。硅的暂时短缺为薄膜技术扩大市场份额带来了机会。欧洲能源协会预测，到2010年，薄膜光伏电池将占到光伏组件的20％①。在三种商业化的薄膜光伏技术中，非晶硅的生产和安装所占比重最大，2006年占市场总量的4.7％。砷化镓带隙宽度1.4eV,是直接迁