主要薄膜光伏电池(非微晶硅、CIGS)技术及制备工艺介绍.docx

编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径学海无涯苦作舟页码：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。太阳能电池就是以这两层为衬底生产的。电池的第一层为P层即窗口层。下面是i层即太阳能电池的本征层光生载流子主要在这一层产生。再下面为n层起到连接i和背电极的作用。最后是背电极和Al/Ag电极。目前制备背电极通常采用掺铝Zn