主要薄膜光伏电池(非微晶硅、CIGS)技术及制备工艺介绍.docx

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时间：2021年x月x日
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主要薄膜光伏电池（非/微晶硅、CIGS）
技术及制备工艺介绍

薄膜光伏电池技术及发展概况简述
全球主要薄膜光伏电池技术简介
非晶硅CIGSCdTe主要材料硅铜、铟、镓、硒化合物碲、镉化合物光吸收层厚度0.2-0.5μm<1μm1μm光吸收能力非直接能隙材料，可吸收的光谱有限2、吸收光子能量范围1.1-1.7ev直接能隙材料，吸收范围广2、吸收光子能量范围1.02-1.68ev直接能隙材料，吸收范围广2、吸收光子能量范围1.45ev发电稳定性1、稳定性较差有光致衰减效应2、非/微叠层电池可改善光致衰减效应稳定性高，无光致衰减效应稳定性高，无光致衰减效应产业化转化效率非/微叠层8.5-9.5%10-12%8.5-10.5%材料特性硅烷为主要原材料，因用量少而供应充足硒/铟为稀有金属，难以应付全面性大量的市场需求2、缓冲层硫化镉具有潜在毒性碲为稀有金属，难以应付全面性大量的市场需求2、碲、镉为有毒元素，受限环保法规及消费心理障碍材料控制性产业界用硅技术成熟四元素难以精准控制二元素较CIGS易控制材料成本高品质TCO玻璃价格高靶材成本会比基板高材料成本约占5成常见的成膜技术1、化学气相沉积法(CVD)2溅射法(sputter)溅射法（sputter)蒸镀法（Evaporation)2、适用多种成膜技术

图：薄膜光伏电池结构

薄膜光伏电池发展概况
非晶硅薄膜电池的大规模应用堪忧
中国有超过20家非晶硅薄膜电池厂商，共约1.1GW产能，其中800MW的转换效率为6%-7%，300MW的转换效率高于8.5%，最高的转换效率可以达到9%-10%，生产成本为约0.8美元/W。如果非晶硅薄膜电池的转换效率为10％，组件的价格低于晶体硅电池的75％，才有竞争力。
随着今年晶硅电池成本的下降和转换效率的稳步提升，2010年7月，美国应用材料公司(AppliedMaterials)宣布，停止向新客户销售其SunFab系列整套非晶硅薄膜技术。8月，无锡尚德叫停旗下的非晶硅薄膜太阳能组件生产线的业务。非晶硅薄膜电池要继续扩张市场份额，还需要突破其转换率低和衰减性等问题，建立市场信心。
另外，非晶硅薄膜电池在半透明BIPV玻璃幕领域具有相对优势，但目前BIPV仍面临透光度和转换效率的两难困境，大规模应用尚未推行，非晶硅薄膜电池前景堪忧。
CdTe薄膜电池难以成为国内企业的发展重点
CdTd薄膜电池方面，美国FirstSolar一枝独秀。FirstSolar组件效率已达11％，成本降低到0.76美元/W，在所有太阳电池中成本最低。FirstSolar今年产能约1.4GW,预计2011、2012年分别达到2.1GW、2.7GW。在电池制造技术和装备制造，市场份额和规模效应方面，FirstSolar已经占据了绝对优势，国内企业难以有较大发展，目前国内介入CdTe电池的企业仅三家，且均未实现大规模量产。
另一方面，碲属于稀有元素，在地壳里仅占1x10-6。已探明储量14.9万吨，该技术的未来发展空间受限。预计CdTe技术不会成为我国企业发展薄膜电池的主要方向。
CIGS技术前景诱人，成为投资亮点
虽然目前全球有上百家企业从事CIGS技术的研发，但突破技术和设备瓶颈，能够生产大面积组件的企业不多。技术相对成熟，单机年产量超过10MW的生产线更少，目前仅有如JohannaSolar(德国)、WurthSolar(德国)、GlobalSolar(美国)、ShowaShell(日本)、HondaSoltec（日本）等公司。
CIGS的工艺和设备要求复杂，目前国际上尚未形成标准生产工艺和技术垄断企业。中国企业有望通过自主创新，引进设备或与国外设备企业合作开发等形式加快CIGS薄膜电池的产业化。例如，孚日引进Johanna的60MW生产线，哈高科与美国普尼合作研发CIGS的生产工艺。
表：各种技术特性对比

表：各技术的发展现状和前景

非/微晶硅电池技术及制备工艺介绍
硅基薄膜太阳电池除了具有薄膜太阳电池共有的省材、低能耗、便于大面积连续生产等优势外,还具有原材料丰富、无毒、无污染、能耗低等优点,是当前薄膜太阳电池的重要研发方向。
非晶硅电池的结构与工作原理
非晶硅太阳电池是以玻璃、不锈钢及特种塑料为衬底的薄膜太阳电池，结构如下图所示。第一层为普通玻璃,是电池的载体。第二层为绒面的TCO，即透明导电膜，一方面光穿过它被电池吸收，它的透过率要求要高；另一方面作为电池的一个电极，要求它能导电。TCO制备成绒面能起到减少反射光的作用。