非晶硅薄膜太陽能電池課件

非晶硅薄膜太陽能電池1，前言2，薄膜太陽能電池分類3，太陽能電池的未來市場需求4，為何要發(fā)展薄膜非晶硅太陽電池5，非晶硅太陽電池的發(fā)展及趨勢6，非晶硅薄膜太陽能電池的優(yōu)點(diǎn)7，非晶硅薄膜太陽能電池存在的問題8，非晶硅薄膜太陽能電池的主要市場9，世界主要非晶硅太陽電池生產(chǎn)廠家10，中國非晶薄膜電池產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及存在問題11，中國應(yīng)當(dāng)抓住的機(jī)遇3/14/20231前言新能源和可再生能源是21世紀(jì)世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展中最具決定性影響的技術(shù)領(lǐng)域之一。光伏電池是一種重要的可再生能源，既可作為獨(dú)立能源，亦可實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電，而且是零污染排放。硅太陽能電池由于成本原因，最初只能用于空間，隨著技術(shù)發(fā)展和工藝成熟，應(yīng)用也逐步擴(kuò)大。面對今天的能源供應(yīng)狀況和日益嚴(yán)重的環(huán)境污染，以至危及人類自身生存的現(xiàn)實(shí)，開發(fā)新能源和可再生能源的理念已被世界各國廣泛接受。大力發(fā)展薄膜型太陽能電池不失為當(dāng)前最明智的選擇，但也有其不利的一面，為何如此而言請聽下面分解。3/14/20232薄膜太陽能電池分類非晶硅薄膜太陽能電池微(多)晶硅薄膜太陽能電池銅銦硒薄膜太陽能電池銅銦鎵硒薄膜太陽能電池碲化隔薄膜太陽能電池染料敏化薄膜太陽能電池有機(jī)薄膜太陽能電池其他3/14/20233表1國際光伏市場需求及預(yù)測年國別2000201020202030美國(GWp)0.142.136200歐洲(GWp)0.153.041200日本(GWp)0.254.830205總計(jì)(GWp)1.014.020018503/14/20235為何要發(fā)展非晶硅薄膜太陽電池？光伏工業(yè)的高速發(fā)展和關(guān)鍵原材料高純硅短缺的矛盾按照目前全世界年產(chǎn)1500兆瓦晶體硅太陽能，約需16500噸高純硅，近幾年全世界高純硅的產(chǎn)能僅為25000噸，70%左右回用于制造集成電路，二極管，三極管等半導(dǎo)體器件，絕對滿足不了光伏工業(yè)的需求，供需矛盾十分突出，并導(dǎo)致全球范圍內(nèi)高純硅從25美元/公斤上升至200美元/公斤以上，使得2003年前國際市場每瓦太陽能電池2美元左右上升到3.5美元。中國情況更加嚴(yán)重，市場價(jià)達(dá)到人民幣33元，且有價(jià)無市。這一情況在3-5年內(nèi)是得不到根本解決的，必定會(huì)嚴(yán)重影響光伏產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。提高單位硅材料的發(fā)電量，現(xiàn)在存在轉(zhuǎn)換效率，成品率的制約。此2項(xiàng)技術(shù)是否能突破，直接影響其與其他薄膜太陽能電池的競爭。但硅材短缺問題要從根本上解決十分困難。3/14/20236非晶硅太陽電池的起源非晶硅薄膜太陽能電池由Carlson和Wronski在20世紀(jì)70年代中期開發(fā)成功，80年代其生產(chǎn)曾達(dá)到高潮，約占全球太陽能電池總量的20％左右，但由于非晶硅太陽能電池轉(zhuǎn)化效率低于晶體硅太陽能電池，而且非晶硅太陽能電池存在光致衰減效應(yīng)的缺點(diǎn)：光電轉(zhuǎn)換效率會(huì)隨著光照時(shí)間的延續(xù)而衰減，其發(fā)展速度逐步放緩。目前非晶硅薄膜太陽能電池產(chǎn)量占全球太陽能電池總量的10％左右。但由于晶體硅的短缺及價(jià)格上漲將是長期存在的事實(shí)，即使晶體硅瓶頸突破，能源節(jié)省優(yōu)勢仍然能保障非晶硅太陽能電池的生存空間。3/14/20237低成本單結(jié)晶硅太陽電池的厚度<0.5um。主要原材料是生產(chǎn)高純多晶硅過程中使用的硅烷，這種氣體，化學(xué)工業(yè)可大量供應(yīng)，且十分便宜，制造一瓦非晶硅太陽能電池的原材料本約RMB3.5-4（效率高于6%）且晶體硅太陽電池的基本厚度為240-270um，相差200多倍，大規(guī)模生產(chǎn)需極大量的半導(dǎo)體級(jí)，僅硅片的成本就占整個(gè)太陽電池成本的65-70%，在中國1瓦晶體硅太陽電池的硅材料成本已上升到RMB22以上。從原材料供應(yīng)角度分析，人類大規(guī)模使用陽光發(fā)電，最終的選擇只能是非晶硅太陽電池及其它薄膜太陽電池，別無它法！3/14/20239能量返回期短轉(zhuǎn)換效率為6%的非晶硅太陽電池，其生產(chǎn)用電約1.9度電/瓦，由它發(fā)電后返回的時(shí)間約為1.5-2年，這是晶硅太陽電池?zé)o法比擬的。大面積自動(dòng)化生產(chǎn)目前，世界上最大的非晶硅太陽電池是SwitzlandUnaxis的KAI-1200PECVD設(shè)備生產(chǎn)的1100mm*1250mm單結(jié)晶非晶硅太陽電池，起初是效率高于9%。其穩(wěn)定輸出功率接近80W/片。商品晶體硅太陽電池還是以156mm*156mm和125mm*125mm為主。3/14/202310短波響應(yīng)優(yōu)于晶體硅太陽電池上海尤力卡公司曾在中國甘肅省酒泉市安裝一套6500瓦非晶硅太陽能電站，其每千瓦發(fā)電量為1300KWh，而晶體硅太陽電池每千瓦的年發(fā)電量約為1100-1200KWh。非晶硅太陽電池顯示出其極大的使用優(yōu)勢。下圖為該電站的現(xiàn)場照片，第一代非晶硅太陽電池的以上優(yōu)點(diǎn)已被人們所接受。2003年以來全世界太陽能市場需求量急劇上升，非晶硅太陽電池也出現(xiàn)供不應(yīng)求的局面。3/14/202311穩(wěn)定性問題

非晶硅太陽能電池的光致衰減，所謂的W-S效應(yīng)，是影響其大規(guī)模生產(chǎn)的重要因素。目前，柔性基體非晶硅太陽能電池穩(wěn)定效率已超過10%，已具備作為空間能源的基本條件。成本問題非晶硅太陽能電池投資額是晶體硅太陽能電池的5倍左右，因此項(xiàng)目投資有一定的資金壁壘。且，成本回收周期較長，昂貴的設(shè)備折舊率是大額回報(bào)率的一大瓶頸。3/14/202313非晶硅太陽電池的市場大規(guī)模地成本發(fā)電站1996年美國APS公司在美國加州建了一個(gè)400千瓦的非晶硅電站,引起光伏產(chǎn)業(yè)振動(dòng)。Mass公司(歐洲第三大太陽能系統(tǒng)公司)去年從中國進(jìn)口約5MWp的非晶硅太陽能電池。日本CANECA公司年產(chǎn)25MWp的非晶硅太陽能電池大部分輸往歐洲建大型發(fā)電站(約每座500KWp-1000KWp)。德國RWESCHOOTT公司也具有30MWp年產(chǎn)量,全部用于建大規(guī)模太陽能電站。3/14/202314與建筑相配合,建造太陽能房非晶硅太陽能電池可以制成半透明的，如作為建筑的一部分，白天既能發(fā)電又能使部分光線透過玻璃進(jìn)入室內(nèi)，為室內(nèi)提供十分柔和的照明(紫外線被濾掉)能擋風(fēng)雨，又能發(fā)電;美國，歐洲和日本的太陽能電池廠家已生產(chǎn)這種非晶硅瓦。3/14/202315世界主要非晶硅太陽電池生產(chǎn)廠家

MWp/年

生產(chǎn)品種日本kaneka25910*910mm電池組件,玻璃襯底德國RWESchottsolar30最大組件100*605mm,玻璃襯底日本三菱電機(jī)10玻璃襯底非晶太陽電池日本富士通10聚合物為襯底柔性非晶太陽電池日本TDK5不銹鋼為襯底,效率高于8%日本三洋太陽能5聚酰亞胺為襯底,效率高于8.5%美國ECD15研究單位美國聯(lián)合太陽能25不銹鋼,聚酰亞胺為襯底,效率高于10%英國Intersolar5305*915mm玻璃襯底,效率大于7%德國Esole明年投產(chǎn),約40MWp生產(chǎn)線3/14/202317中國非晶硅太陽電池產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及存在問題目前中國已有的非晶硅太陽能電池生產(chǎn)線存在問題：產(chǎn)量少；效率低；穩(wěn)定性差；面積??；外觀不均勻。序號(hào)單位名稱產(chǎn)能備注1天津津能5MWp2哈爾濱克羅拉太陽能1MWp3深圳拓日<14深圳創(chuàng)益<15深圳日月潭<16北京世華籌建中7泉州籌建中3/14/202318中國應(yīng)當(dāng)抓住的機(jī)遇自主大規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)自主核心設(shè)備技術(shù)*PECVD/濺射設(shè)備/專用激光/APCVD高效率大面積低成本生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)每瓦USD1的目標(biāo)下表為年產(chǎn)20M