非晶硅叠层薄膜太阳能电池.ppt
非晶硅/微晶硅薄膜太阳能电池,杨勇2010.03.25,第一部分 项目概述 第二部分 企业概况 第三部分 项目技术与产品实现 第四部分 项目产品市场与竞争 第五部分 商业模式 第六部分 企业财务与预测 第七部分 企业财务基本数据 第八部分 附件,1.非晶硅及微晶硅电池是当今最先进的不用多晶硅的太阳能电池，属于光伏发电低碳经济鼓励发展的产品；2.具有很高的光吸收系数和光谱响应很宽的光谱响应；3.阴天弱光下可以发电，4.高温天气效率不下降，发电量大，使用寿命长达35年能耗低绿色生产无污染5.广泛应用到不同地区发电建筑楼群屋顶、玻璃幕墙、边远荒山发电及并网发电使用。6.采用玻璃、柔性不锈钢、聚乙烯等异质材料，不需要多晶硅/单晶硅昂贵的材料。,非晶硅太阳能电池板,非晶硅太阳能电池制作工艺流程,非晶硅光伏组件的生产工艺流程是：首先利用红外光激光对TCO导电玻璃基片进行激光刻线；激光刻线后进行超声清洗；基片清洗后装入专用沉积夹具，推入烘箱进行预热；预热后沉积夹具推入PECVD沉积真空室，利用PECVD沉积工艺，进行非晶硅沉积；而后利用绿激光对沉积好非晶硅的基片进行第二次激光刻线，刻线后进行清洗；然后对清洗好的基片利用PVD技术，镀金属背电极复合膜，作为金属背电极复合膜之一的氧化锌层沉积在非晶硅层表面，其他金属背电极层沉积在氧化锌层之上；然后利用绿激光对沉积好金属背电极的基片进行第三次激光刻线，刻线后进行清洗，至此，电池芯片结构已经形成；之后对电池芯片进行层压封装，并安装接线盒及引出导线；最后，对组件进行性能检测，合格品装箱。根据生产的光伏组件的大小规格，生产周期一般需要三至四小时。(对下一页图的具体解释),非晶硅太阳能电池制作工艺流程图,非晶硅太阳能电池特点,较高的光吸收系数,特别是在0.3-0.75um的可见光波段，它的吸收系数要比单晶硅高出一个数量级，因而它比单晶硅对太阳辐射的吸收效率要高40倍左右，用很薄的非晶硅膜（约1um厚）就可以吸收90%有用的太阳光。这是非晶硅太阳能电池的主要特点，也是它能够成为低价格太阳能电池的主要因素。,非晶硅/微晶硅相变薄膜电池,非晶硅/非晶硅锗/非晶硅锗叠层电池,叠层太阳能电池的优点,具有很宽的光谱响应,左图为一个实际的三层太阳能电池的例子，该结构是用宽带隙的非晶碳化硅薄膜作为第一层，用窄带隙的非晶硅锗作为第三层，中间夹以非晶硅层，其理论转换效率最高可达24%。,叠层电池设计中的关键问题,叠层电池的转换效率主要受光生电流的限制，因此，叠层电池设计和实现的关键问题是合理选择各子电池i层的能隙宽度和厚度，以获得最佳电流匹配，使转换效率最大。同时也要控制各个掺杂层的厚度，以减少其对入射光子的吸收，也减少光生载流子在这些缺陷密度较高的薄层中的复合损失。,非晶硅太阳能电池优点,非晶硅价格便宜，不受硅材料短缺的限制。制作材料来源广泛，非晶硅可沉积在玻璃、柔性不锈钢、聚乙烯等材料上,由于未掺杂的非晶硅实际是弱n型材料，因此，在淀积有源 集电区时适当加入痕量硼，使其成为费米能级居中的i型，有助于提高太阳能电池的性能。因而在实际制备过程中，常常将淀积次序安排为p-i-n，以利用淀积p层时的硼对有源集电区进行自然掺杂。这一淀积顺序决定了透明导电衬底电池总是p层迎光，而不透明衬底电池总是n层迎光。,非晶硅太阳能电池优点,生产工艺简单，便于工业化大面积生产，成本低。具有更强的弱光响应。高温性能优良，具有较低的温度系数和优良的伏安特性，据测试，在相同条件下，非晶硅电池的发电量较单晶硅电池高8%左右，较多晶硅电池高13%左右。,非晶硅太阳能电池应用范围,发电建筑楼群屋顶、玻璃幕墙、边远山区并网发电,非晶硅太阳能电池应用范围,室内消费电子产品（非晶硅电池弱光性能好）,非晶硅电子表,非晶硅玩具,非晶硅荧光灯,非晶硅太阳能电池应用范围,室外庭院灯和路灯、广告站牌等,太阳能电池市场概况,太阳能光伏市场发展趋势,世界各国都对太阳能光伏发电给予大力支持,太阳能光伏市场发展趋势,欧、美、日是太阳能电池主市场,太阳能光伏市场发展趋势,日本、欧洲、美国都提出了各自的中长期PV发展路线图,到2030年的日本PV研发目标,到2030年的日本PV组件/电池的转换效率目标,太阳能光伏市场发展趋势,非晶硅太阳能电池迅猛发展,2004-2010太阳能电池发展预测（GW）,太阳能光伏市场发展趋势,非晶硅薄膜太阳能电池转换效率为6%-8%,在八十年代，非晶硅是当时唯一的薄膜型太阳电池材料，但由于它的光电转换效率较低且具有光致衰退效应，因此早期始终无法打入主流的发电用市场，而多应用于小功率的消费性电子产品市场。但近年随着两层或多层接合太阳电池（Multijunction Cell）技术的发展，使得单层厚度可以降低而减缓照光致衰退的现象，且可吸收不同波段的太阳光谱，因此光电转换效率获得提升。如今市面上的非晶硅太阳电池模块效率约为68%，并很快就可见到装置容量达数百万瓦级的非晶硅太阳光电板设施。目前主要非晶硅太阳电池厂商包括：Kaneka、United Solar、三洋（Sanyo）、富士电机（Fuji Electric）、BP Solar等。,太阳能光伏市场发展趋势,薄膜硅原料需求低且发电效率高,非晶硅太阳能电池厚度仅约数个微米或更薄，且随着多结叠层太阳能电池技术的发展，其光电转换效率稳步提升，并降低了光致衰退的影响，加之其光谱吸收系数是晶体硅太阳能电池的40 倍，且光谱响应范围宽，因而每瓦发电量较高，对消费者而言能源回收期可缩短。,太阳能光伏市场发展趋势,国际大厂积极扩大非晶硅薄膜电池产量,2008年全球主要非晶硅太阳能电池制造企业的市场及产能状况,国内非晶硅太阳能电池发展,国内主要非晶硅太阳能电池生产厂商,国内太阳能电池发展,无锡尚德电力（suntech power）,尚德电力集团董事长：施正荣（长春理工大学校友）,国内非晶硅太阳能电池发展,深圳拓日新能源股份有限公司,托日工业园,乐山光伏产业园,国内非晶硅太阳能电池发展,保定天威英利新能源有限公司,天威英利为美国某地区承建的地面光伏电站（2009年05月）,国内非晶硅太阳能电池发展,厦门冠宇科技有限公司,2SC1-12（10.8W）柔性太阳能电池板,该产品适用于给手持电台、手提电脑、测绘仪器等移动负载提供便携能源,国内非晶硅太阳能电池发展,深圳市创益科技发展有限公司,太阳能电池未来发展趋势,非晶硅薄膜电池最终将取代单晶硅电池,三种硅基太阳能电池性能分析,太阳能发电宗旨：降低成本和提高效率,太阳能电池未来发展趋势,非晶硅太阳能电池面临的主要问题：转换效率较低，有光致衰退效应（S-W）提高非晶硅薄膜电池效率措施：（1）提高薄膜硅太阳能电池对光的吸收；（2）薄膜硅电池叠层技术；（3）中间层技术的研究。,提高薄膜硅太阳能电池对光的吸收,前透明导电氧化物薄膜（TCO）的研究,在光滑与织构的ZnO表面上沉积a-Si电池获得的量子效率比较,提高薄膜硅太阳能电池对光的吸收,减反层的研究,图4.标准电池与减反层电池的结构（A）：一般电池结构（B）：带有TiO2减反层的电池结构（C）带有TiO2-ZnO的电池结构示意图,上图4中三种结构的mc-Si电池 量子效率图比较,提高薄膜硅太阳能电池对光的吸收,窗口层的研究,图6 n型的a-Si、c-Si以及c-SiC:H的吸收系数比较,非晶硅薄膜叠层技术研究,a-Si:H/a-Si:H双结叠层电池a-Si:H/a-SiGe:H/a-SiGe:H三结叠层电池a-Si/c-Si叠层电池,p-i-n结构的a-Si/a-Si叠层电池与a-Si/c-Si叠层电池的光谱响应图,中间层技术的研究,中间层提高顶电池与底电池的电流匹配,左图：具有透明中间层的a-Si/mc-Si叠层电池的结构示意图右图：有中间层与没有中间层的a-Si/mc-Si叠层电池的量子效率对比,
