非晶硅薄膜太陽能電池組件生產(chǎn)項目可研報告

非晶硅薄膜太陽能電池組件生產(chǎn)項目可研報告非晶硅薄膜太陽能電池組件生產(chǎn)項目可行性研究報告項目主持單位(蓋章)：西寧(國家級)經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)東川工業(yè)園區(qū)管委會 青?？稍偕茉囱芯克椖拷M長：楊志剛(研究員)項目副組長：趙恕(高級經(jīng)濟(jì)師)項目組成員：任浩然(理學(xué)碩士)趙云凱(注冊咨詢師)張學(xué)元(注冊咨詢師)楊樂(理學(xué)博士)辛士宇(高級工程師)編制依據(jù)與原則(一)編制依據(jù)1、青投(2008)98號文件《青海省經(jīng)濟(jì)委員會下達(dá)關(guān)于2008年重點工業(yè)項目前期工作計劃的通知》；2、《中華人民共和國節(jié)約能源法》；3、《中華人民共和國可再生能源法》；4、《青海省國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展十一五規(guī)劃綱要》；5、國家發(fā)改委發(fā)布的《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》；6、《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄(2005年)》7、《投資項目可行性研究指南》(中國電力出版社)；8、《當(dāng)前優(yōu)先發(fā)展的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點領(lǐng)域指南(2007年度)》9、《建設(shè)項目經(jīng)濟(jì)評價方法與參數(shù)(第三版)》；10、項目建設(shè)有關(guān)資料。編制依據(jù)與原則.................................................第一章總論第一節(jié)項目的國內(nèi)外行業(yè)技術(shù)背景隨著能源危機(jī)與環(huán)境污染問題越來越嚴(yán)重，社會各界對能源消耗的可持續(xù)性發(fā)展日益重視，尤其引起了各國政府對清潔的、可再生能源的關(guān)注和青睞，新型能源成為國際學(xué)術(shù)界和各國研究、開發(fā)的重點，而太陽能是新能源發(fā)展的主要方向之一。根據(jù)美國能源信息管理局的預(yù)測，到2010年，世界煤炭、水力和核能發(fā)電將有%的電力供應(yīng)缺口；到2020年，這一缺口將增至%；這一供應(yīng)缺口不得不用可再生能源去彌補，而發(fā)改委提供的未來幾十年預(yù)計我國太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況：發(fā)電比例%%%劃太陽能光伏發(fā)電是太陽能利用的一個主要方面，目前常用在歐美一些國家，因為政府的一些優(yōu)惠政策及單晶硅、多晶硅電池具有研發(fā)早、轉(zhuǎn)化效率高、生產(chǎn)工藝成熟等優(yōu)點，得到了一定數(shù)量的推廣。但是單晶硅、多晶硅電池組件的硅料提純、制取過程中消耗大量的電能，發(fā)電成本遠(yuǎn)高于其他能源形式。經(jīng)分析，單晶硅、多晶硅電池成本下降有兩種途徑：提高轉(zhuǎn)化率和降低硅片厚度。根據(jù)電池轉(zhuǎn)化率和硅片厚度變化趨勢可以這個數(shù)值接近晶硅的成本極限；根據(jù)模型測算，按照年日照成本底線，但仍不足以與煤炭等常規(guī)能源相比，市場前景日益黯淡。單晶硅、多晶硅電池的這些缺點在客觀上為非晶硅薄膜電池的發(fā)展提供了契機(jī)。電池的質(zhì)量不斷提高，能量轉(zhuǎn)換效率從最初的%已經(jīng)可以提高到15%。非晶硅電池已經(jīng)應(yīng)用于各種領(lǐng)域，并顯示出了強(qiáng)大的產(chǎn)量的%。如今，非晶硅薄膜太陽能電池技術(shù)已步入成熟，單條生產(chǎn)線的總輸出能量為MWp。第二節(jié)項目的目標(biāo)產(chǎn)品及主要優(yōu)勢非晶硅薄膜太陽能電池。優(yōu)勢1)非晶硅太陽能電池作為一種新型太陽能電池,其原材料來源廣泛、生產(chǎn)成本低、便于大規(guī)模生產(chǎn),因而具有廣闊的市場2)它具有較高的光吸收系數(shù),在的可見光波段,其吸收系數(shù)比單晶硅要高出一個數(shù)量級,比單晶硅對太陽能輻射的吸收率有用的太陽能,3)暗電導(dǎo)很低,在實際使用中對低光強(qiáng)光有較好的適應(yīng),特別適用于制作室內(nèi)用的微低功耗電源。4)非晶硅薄膜電池由于沒有晶體硅所需要的周期性原子排列要求,可以在較低的溫度(200℃左右)下可直接沉積在玻璃、不銹鋼、塑料膜和陶瓷等廉價襯底材料上,工藝簡單,單片電池面積大,便于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn),同時亦能減少能量回收時間,降以上這些都是非晶硅材料最重要的特點,也是它能夠成為低價太陽能電池的重要因素。第三節(jié)項目的可行性研究依據(jù)由于薄膜太陽電池的成本優(yōu)勢，始終是我國政府在光伏發(fā)電方面重點支持的領(lǐng)域，早在“七五”期間，國家科委就投入2000多萬元，在北京有色金屬研究院建成年產(chǎn)100kW非晶硅太產(chǎn)線。進(jìn)入21世紀(jì)，國家通過科技攻關(guān)計劃、“863”計劃、“973”計劃以及各項創(chuàng)新計劃，對薄膜太陽電池的研究開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化給以了大力支持，使我國在非晶硅、碲化鎘、銅銦鎵硒、染料敏化以及微晶/非晶太陽電池等諸多方面距均取得了很好的進(jìn)展，為我國薄膜太陽電池的產(chǎn)業(yè)化打下了良好的基礎(chǔ)。多晶硅或單晶硅之生產(chǎn)程序可排放超過10倍之有毒物質(zhì) (包括最危險的氯硅烷)于2009年8月，國務(wù)院總理溫家寶發(fā)布一項緊急指令，重申國家必須減少生產(chǎn)晶體硅，其中更是提到多晶硅屬于高耗能和高污染產(chǎn)品。路透社根據(jù)一份太陽能研究公司iSuppli發(fā)出的報告顯示，非晶硅薄膜太陽能電池的市場占有率將于2013年以前增加一倍以上。通用電氣公司最近宣布，他們將改以薄膜太陽能作為集團(tuán)未來的太陽能項目發(fā)展重第四節(jié)項目投資總體評價項目適時性強(qiáng)、地區(qū)適應(yīng)性強(qiáng)、投資收益率高、可持續(xù)性第二章項目背景、意義和必要性第一節(jié)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢發(fā)展可再生能源是我國能源戰(zhàn)略調(diào)整的必然選擇隨著我國社會主義市場經(jīng)濟(jì)的高速增長，我國己成為全球第一大煤炭生產(chǎn)國，第二大能源消費國。盡管在未來5~10年，我國煤炭國內(nèi)生產(chǎn)總量基木能夠滿足國內(nèi)消費量，然而，原油和天然氣的生產(chǎn)則不能滿足需求，其中原油的缺口最大，特別是自1992年以來，中國石油進(jìn)口劇增，年均增長率達(dá)到35%左右，我國己成為全球第三大石油進(jìn)口國。另一方面，煤炭、石油、天然氣等化石能源在生產(chǎn)和使用過程中也對我國生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞作用，對我國經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生了巨大的環(huán)境壓力。近年來，可再生能源在世界范圍內(nèi)得到迅速發(fā)展，可再生能源己成為實現(xiàn)能源多樣化、應(yīng)付氣候變化和實現(xiàn)社會可持續(xù)發(fā)展的重要替代能源。尤其是近幾年，隨著國際石油價格的不斷攀升家的廣泛關(guān)注，成為國際能源領(lǐng)域的熱點。據(jù)國際能源署 (IEA)的預(yù)測研究，在未來30年可再生能源發(fā)電的成本將大幅度下降，這些表明可再生能源利用技術(shù)成本將呈不斷下降的趨勢，更為其替代傳統(tǒng)化石能源創(chuàng)造了更大的發(fā)展空間。我國政府高度重視可再生能源的研究與開發(fā)，今后將重點開發(fā)利用各種可再生能源。隨著《中華人民共和國可再生能源法》的頒布和實施，太陽能光熱利用、風(fēng)力發(fā)電、生物質(zhì)能高效利用和地?zé)崮艿睦枚嫉玫街攸c發(fā)展。近年來在國家的大力扶持下，我國在風(fēng)力發(fā)電、海洋能潮汐發(fā)電以及太陽能利用等領(lǐng)域已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展，這對于我國緩解能源枯竭速度，改善生態(tài)環(huán)境，走能源可持續(xù)發(fā)展道路有著義。非晶硅薄膜太陽能電池發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢的歷史了。隨著研究的深入與產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的完善，非晶硅電池的質(zhì)量不斷提高，已經(jīng)應(yīng)用于各種領(lǐng)域，并顯示出了強(qiáng)大的生命W%。硅薄膜電池具有：成本低、原材料豐富、無毒、無污染、能量回收期短、便于大面積連續(xù)生產(chǎn)等優(yōu)點，而深受國際關(guān)注。我學(xué)在科技部“六五”至“九五”四個五年攻關(guān)計劃和“十五”“973”項目支持下，非晶硅/非晶硅疊層電池的研究取得突破，400cm2集成型疊層電池組件最高初始效率達(dá)到%，并建立起了以南開大學(xué)為技術(shù)依托的天津市津能電池科技有限公司。在“十五”和“十一五”973項目支持下，南開大學(xué)開展了下一代硅薄膜電池----非晶硅/微晶硅疊層太陽電池研究工作。研制成功我國第一套具有國際先進(jìn)水平的微晶硅薄膜太陽電池實驗平臺，小面積非晶硅/微晶硅疊層薄膜電池的效率達(dá)%，集成型10cm×10cm非晶硅/微晶硅疊層電池組件效率達(dá)%。最近，把甚晶硅電池效率達(dá)到了%，進(jìn)入到了國際先進(jìn)行列。日本夏普和三菱公司已實現(xiàn)非晶硅/微晶硅疊層太陽電池產(chǎn)余家硅基薄膜電池生產(chǎn)企業(yè)。生產(chǎn)線規(guī)模從年產(chǎn)5兆瓦到幾十兆瓦不等，組件面積從平方米至數(shù)平方米。部分企業(yè)進(jìn)口國外生產(chǎn)線。在美國AMAT和歐洲Oerlikon生產(chǎn)線上，國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)調(diào)試出穩(wěn)定效率大于8%的非晶硅/微晶硅疊層電池組件。我國大部分產(chǎn)品還是以非晶硅電池為主，電池組件穩(wěn)定效率6%左右。國產(chǎn)的硅基薄膜電池生產(chǎn)設(shè)備主要基于美國EPV公司的單室沉積技術(shù)。通過消化吸收，不斷完善，國產(chǎn)的單室沉積非晶硅電池的設(shè)備水平和工藝完整與可靠性，均已超過國際同類水平。南開大學(xué)層電池中試線，并試制出效率超過8%的平米的非晶/微晶硅疊層電池組件。為我國建立兆瓦級的非晶/微晶硅疊層電池組件生產(chǎn)線奠定了很好的基礎(chǔ)。圖2-1非晶硅薄膜太陽能電池穩(wěn)定效率第二節(jié)太陽能發(fā)電是解決落后地區(qū)用電難的有效手段我國的西部邊遠(yuǎn)地區(qū)由于歷史和地理原因，經(jīng)濟(jì)發(fā)展較為緩慢，許多地方至今仍沒解決用電問題，然而這部分占全國國土面海、新疆、甘肅、寧夏及內(nèi)蒙古等地總輻射量和日照數(shù)為全國之最，特別是西藏西部地區(qū)，年太陽輻射量居世界第二，僅次于撒要用于解決日照條件較好但缺乏燃料的偏遠(yuǎn)地區(qū)，如青海、西漠、草原(即荒漠地區(qū))建設(shè)光伏電站的計劃早已啟動，此項計劃電正逐步向城市并網(wǎng)發(fā)電、光伏建筑集成方向快速發(fā)展，在未來因此，在我國廣闊的西部地區(qū)率先應(yīng)用太陽能發(fā)電技術(shù)是解決該地區(qū)電力供給困難的有效手段之一。第三節(jié)全球薄膜太陽電池市場份額不斷增長在各類太陽能發(fā)電技術(shù)中，目前晶硅電池仍然占主導(dǎo)地位。圖2-2全球薄膜電池產(chǎn)量及市場份額第四節(jié)我國太陽能光伏產(chǎn)業(yè)優(yōu)惠政策我國《可再生能源法》明確規(guī)定太陽能為可再生能源(詳見陽能非晶硅光電薄膜電池項目，是國家重點扶持的高新技術(shù)項目能源及節(jié)能技術(shù)分類中(詳見國科發(fā)火[2008]172號文件《關(guān)于印發(fā)<高新技術(shù)企業(yè)認(rèn)定管理辦法>的通知》第37頁)。由于既是國家重點扶持的高新技術(shù)項目又是節(jié)能減排項目，因此既享受企業(yè)所得稅15%的優(yōu)惠政策又享受節(jié)能減排項目企業(yè)所得稅“三月6日發(fā)布的《中華人民共和國企業(yè)所得稅實施條例》第八十八條)。部發(fā)布的《可再生能源發(fā)展專項資金管理暫行辦法》第十七條規(guī)定，符合條件的可再生能源項目可得到無償資助，列入《可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展指導(dǎo)目錄》的項目可享受貸款貼息優(yōu)惠。太陽能非晶硅光電薄膜模板主要應(yīng)用于太陽能光電建筑。為了加快推廣太陽能光電建筑應(yīng)用，財政部根據(jù)《可再生能源發(fā)展專項資金管理筑應(yīng)用財政補助資金管理暫行辦法》。該辦法規(guī)定中央財政從可再生能源專項資金中安排部分資金，支持太陽能電池在城鄉(xiāng)建筑21日頒布了《金太陽示范工程財政補助資金管理暫行辦法》，規(guī)定給予符合條件的光伏發(fā)電系統(tǒng)50-70%的資金補助。太陽能產(chǎn)業(yè)已列入《當(dāng)前國家重點鼓勵發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù)目錄》，因此進(jìn)口用于自用的太陽能非晶硅電池生產(chǎn)設(shè)備免征關(guān)稅和進(jìn)口環(huán)節(jié)增值稅(詳見《國務(wù)院關(guān)于調(diào)整進(jìn)口設(shè)備稅收政策的通知》國發(fā)[1997]37號第一條第二款)太陽能電池技術(shù)還被列入我國《鼓勵進(jìn)口技術(shù)和產(chǎn)品目錄 (2009年版)》(序號A100)，太陽能產(chǎn)業(yè)被列入我國《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄(2005年本)》中鼓勵類產(chǎn)業(yè)(詳見第一類第四條第五款)，設(shè)備進(jìn)口享受貸款貼息的優(yōu)惠政策[詳見《關(guān)于發(fā)布<鼓勵類進(jìn)口技術(shù)和產(chǎn)品通知>(2009年版)》和《進(jìn)口貼息資金管理暫行辦法》第二條、第六條]。第三章我省行業(yè)技術(shù)背景、項目對我省經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展的重要意義第一節(jié)我省太陽能資源情況及光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的優(yōu)勢青海省地處中緯度地帶，平均海拔4000米左右，高原大氣蔽率低，太陽能資源十分豐富，僅次于西藏，屬第二高值區(qū)。青海省的太陽能資源我國年日照時數(shù)分布在2500-3650小時，年均木地區(qū)我國年日照時數(shù)為3600小時，是著名的“陽光地帶”，具有很高的開發(fā)利用潛力。有效地利用青海的綜合資源優(yōu)勢，大力發(fā)展太陽光伏產(chǎn)業(yè)，優(yōu)化青海省能源結(jié)構(gòu)、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、推動工業(yè)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，實現(xiàn)青海省能源、工業(yè)、經(jīng)濟(jì)和社會的可持續(xù)發(fā)展。我國西部地區(qū)，青海省的太陽能資源不是最好的、荒漠土地面積不是最大的、電網(wǎng)架構(gòu)和容量也不是最完善的。但是結(jié)合太陽能資源、土地資源、氣象、電網(wǎng)、地理、交通及光伏產(chǎn)業(yè)鏈等因素，青海的光伏發(fā)展綜合條件是全國最優(yōu)的。1)豐富的太陽能資源青海省地處青藏高原，全省均屬于太陽能資源豐富地區(qū)，太陽能資源全國第二，僅次于西藏。全年日照時數(shù)在2500~3650小時，年輻照總量5860~7540兆焦耳/平方米，折合約1623億噸標(biāo)煤，合360萬億千瓦時。太陽能資源分布均勻，海西州和玉樹州西部年輻照總量在7000兆焦耳/平方米以上，相當(dāng)于2000KWh/M2.光伏發(fā)電一年滿發(fā)小時數(shù)可達(dá)到1800小時(系統(tǒng)效率)以上。其他地區(qū)輻照量略低，但絕大部分區(qū)域也在6000兆焦耳/平方米以上。在青海省建設(shè)光伏發(fā)電系統(tǒng)，發(fā)電成本將遠(yuǎn)低于歐洲國家，同時也低于國內(nèi)大多數(shù)區(qū)域，具有良好的經(jīng)濟(jì)性。青海省豐富的太陽能資源，是除西藏外其他省份無法比擬的資源優(yōu)勢。2)土地等自然資源青海省具有建設(shè)大型光伏發(fā)電系統(tǒng)非常理想的土地資源。全省土地面積72萬平方公里，未利用土地面積為萬平方公里，僅海西州就有未利用土地20萬平方公里，主要為荒草地、鹽堿地、沙地、裸土地、裸巖石礫地等，僅柴達(dá)木盆地就有荒漠化土約萬平方公里。青海省的荒漠和戈壁相對比較集中，廣闊而且平坦，無遮擋，地質(zhì)、地形和地貌等條件非常適合于建設(shè)光伏電站。海西州是青海省降水量最小的地區(qū)，柴達(dá)木盆地比較干旱，柴達(dá)木盆地的土地等綜合自然資源非常適合于建設(shè)大型荒漠瓦，或者建設(shè)跟蹤型光伏電站1萬千瓦。以海西州四分之一未利用土地(5萬平方公里)建設(shè)光伏電站的年發(fā)電量將超過2007年全國總發(fā)電量。3)電網(wǎng)容量與架構(gòu)理想永登。建成750千伏西寧~格爾木輸變電工程、青海~西藏聯(lián)網(wǎng)KV通往新疆的±5002020年青海省電網(wǎng)與周邊的西藏、新疆、甘肅等鄰省通過小，但輸電網(wǎng)架構(gòu)非常完善，電壓等級高，電網(wǎng)四通八達(dá)。建設(shè)超大規(guī)模的光伏發(fā)電基地的電力輸變電設(shè)施基本具備。4)硅礦石資源青海省有豐富的硅礦石資源，儲量在10億噸以上，礦石質(zhì)量好，主要分布在西寧和海東地區(qū)，素有“硅石走廊”之稱。我國制造太陽電池所需的高純多晶硅材料絕大部分依靠進(jìn)口，利用青海省豐富的硅礦石資源，發(fā)展硅材料提純生產(chǎn)具有一定的優(yōu)5)電價水平較低青海省電力結(jié)構(gòu)以水電為主，電力充足且電價水平較低。對于光伏產(chǎn)業(yè)鏈中“沙子到冶金硅、多晶硅生產(chǎn)、硅錠/切片”3個耗能比較高的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，電力成本低具有較大的優(yōu)勢。6)交通設(shè)施便利絡(luò)覆蓋全省，是工業(yè)經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展的堅實基礎(chǔ)，同時也為光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和電站的建設(shè)提供了便利條件。通往海西州內(nèi)貫穿荒漠地區(qū)的公路均為二級以上，去各工業(yè)區(qū)或變電站的道路也全部為油路。青藏鐵路的建成通車也為全省的交通運輸?shù)於藦?qiáng)有力的支撐。7)完整的光伏產(chǎn)業(yè)鏈青海省具有較為完整的光伏產(chǎn)業(yè)鏈。從硅材料、硅錠/切片、太陽電池生產(chǎn)、組件封裝、平衡部件研發(fā)及生產(chǎn)、系統(tǒng)集成、銷售網(wǎng)絡(luò)及售后服務(wù)體系等光伏產(chǎn)業(yè)中各個環(huán)節(jié)都有專業(yè)的生產(chǎn)企業(yè)。同時，青海省擁有多年的光伏系統(tǒng)設(shè)計、安裝等工作基礎(chǔ)和豐富的工程應(yīng)用經(jīng)驗。青海省逐漸成為了西部光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)第二節(jié)我省光伏產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展規(guī)劃1)我省光伏產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀近年來，我省積極實施優(yōu)勢資源轉(zhuǎn)換戰(zhàn)略，在一批龍頭企業(yè)的帶動下，光伏產(chǎn)業(yè)不斷壯大。通過引進(jìn)資金和技術(shù)，使全省批多晶硅、單晶硅錠片項目的啟動和實施，為全省光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)一、產(chǎn)業(yè)發(fā)展初具規(guī)模目前，青海省光伏產(chǎn)業(yè)正在政府宏觀調(diào)控下穩(wěn)步發(fā)展。多晶硅提純制造業(yè)發(fā)展迅速，預(yù)計2009年亞洲硅業(yè)(青海)公司、黃河水電集團(tuán)形成年產(chǎn)3250t多晶桂生產(chǎn)能力，青海華硅能源有限公司已形成單1000r晶硅產(chǎn)能的目標(biāo)；以青海尚德尼瑪太陽能電力有限公司為主的太陽能電池組件封裝產(chǎn)業(yè)形成了50MW生產(chǎn)能力；太陽能產(chǎn)品制造業(yè)方面，已形成青海新能源(集團(tuán))有限公司為代表的20多家生產(chǎn)企業(yè)，產(chǎn)品不僅滿足青海省為中心的西部光伏電源區(qū)域市場，一些產(chǎn)品還遠(yuǎn)銷尼泊爾、蒙古、烏茲別二、產(chǎn)業(yè)鏈逐步形成目前，省內(nèi)光伏新材料產(chǎn)業(yè)的范圍覆蓋了多晶硅、單晶硅、硅切片、電池組件、系統(tǒng)集成等各個環(huán)節(jié)。以東川工業(yè)園區(qū)為主體，集聚了一批光伏產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)企業(yè)，如甘河、民和工業(yè)園可用于多晶硅生產(chǎn)原料的金屬硅高純工業(yè)硅企業(yè)和項目，亞洲硅業(yè)(青海)有限公司、青海華硅能源有限公司的多晶硅、單晶硅生產(chǎn)，青海尚德尼瑪?shù)忍柲茈姵亟M件封裝的生產(chǎn)，企業(yè)間形成了相互依存，配套協(xié)作的密切關(guān)系。通過積極引進(jìn)新一代西門子生產(chǎn)工藝技術(shù)，突破了多晶硅產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)，從材料生產(chǎn)、工藝技術(shù)、重大裝備、循環(huán)利用的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)線，形成了“金屬硅—多晶硅—單晶硅—硅片—太陽能組件—太陽能照明燈具”的產(chǎn)業(yè)鏈，太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的上下游環(huán)節(jié)已初步貫通，標(biāo)志全省以硅材料為主的光伏新材料產(chǎn)業(yè)鏈初步形成。三、產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平不斷提高結(jié)合國內(nèi)外硅產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢，在省、市相關(guān)部門的推動下，光伏新材料生產(chǎn)企業(yè)注重與高校和科研院所的產(chǎn)學(xué)研合作，加強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，提高產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平。四、市場應(yīng)用取得初步成效從市場構(gòu)成分析，省內(nèi)光伏市場以解決農(nóng)村、牧區(qū)用電的離網(wǎng)發(fā)電為主，占累計裝機(jī)容量的%，居光伏發(fā)電市場的首位；其次為戶用電源，占累計裝機(jī)容量的%。上述市場構(gòu)成反映了國家加快農(nóng)村及邊遠(yuǎn)地區(qū)電氣化的政策扶持機(jī)遇。省內(nèi)離網(wǎng)光伏電站主要應(yīng)用于鄉(xiāng)村級光伏電站、移動通訊機(jī)站、公路道班、氣象臺站等領(lǐng)域。2003年以來，國家發(fā)改委成太陽能光伏電站112座(含風(fēng)光互補電站)，解決了我國省徹底求，受益人口約4萬多人，一定程度上解決了省內(nèi)偏遠(yuǎn)地區(qū)的用電問題。2004年建成青海省第一座運行發(fā)電的并網(wǎng)光伏示范電站，為1GW，建成后將成為目前中國最大的并網(wǎng)光伏電站。由于省內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)具有相對完整的產(chǎn)業(yè)鏈，在下游特別是照明應(yīng)用領(lǐng)域已開始對接融合，全省已經(jīng)在西寧多個路段和小區(qū)采用了太陽能路燈、庭院燈、草坪燈，隨著新農(nóng)村、新牧區(qū)的建設(shè)，將在格爾木市、同德縣、花土溝鎮(zhèn)、西海鎮(zhèn)等地建設(shè)太陽能路燈示范工程，市場應(yīng)用取得了階段性的成效。2)發(fā)展方向與重點近年來，全省通過引進(jìn)資金和技術(shù)，形成了一定規(guī)模的多晶硅、單晶硅生產(chǎn)能力，奠定了高純硅材料產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，具備了發(fā)展國內(nèi)大規(guī)模的光伏產(chǎn)業(yè)條件。如何繼續(xù)加大結(jié)構(gòu)調(diào)整力度，積極貫徹落實國家產(chǎn)業(yè)政策，以資源高效利用為突破口，延長產(chǎn)業(yè)項目建設(shè)，努力擴(kuò)大工業(yè)經(jīng)濟(jì)總量，在這一領(lǐng)域跟上全球的步伐，以及能夠走在全國前列，是我省重要的課題之一。青海省光伏發(fā)電應(yīng)用的發(fā)展整體定位為：全國最大的光伏發(fā)1)2020年以前，光伏發(fā)電為全省電網(wǎng)補充電力用電需求，利用青海省現(xiàn)有電網(wǎng)架構(gòu)，補充青海電網(wǎng)電力供應(yīng)，調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，解決偏遠(yuǎn)地區(qū)用電問題，為快速發(fā)展的青海省工業(yè)和經(jīng)濟(jì)提供電力供應(yīng)保障。發(fā)展目標(biāo)為：到2020年，光伏發(fā)電總裝機(jī)占青海省電力裝機(jī)的8%，達(dá)到200萬千瓦(即2GWp)，年發(fā)電量達(dá)到34億千瓦時左右，約占全省電力規(guī)劃消耗總量的%。2)2012年~2030年，光伏發(fā)電為鄰省提供清潔型電力2021~2030年，青海省光伏發(fā)電的應(yīng)用重點是為電力緊缺(即20GWp)，年發(fā)電量達(dá)到340億千瓦時左右。3)2031年~2040年，光伏發(fā)電為華北供電2031~2040年，青海省光伏發(fā)電的應(yīng)用重點是為華北地區(qū)(即200GWp)，年發(fā)電量達(dá)到3400億千瓦時左右。4)2041年~2050年，光伏發(fā)電為全國供電千瓦(即1000GWp)，年發(fā)電量達(dá)到萬億千瓦時左右，成為全國能源基地，可以為全國提供電力。結(jié)合青海省光伏應(yīng)用的發(fā)展定位和現(xiàn)有的光伏產(chǎn)業(yè)鏈，青海省太陽光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展重點是：硅材料提純、硅錠/切片、太陽青海省已有鹽湖化工、水電、石油天然氣、有色金屬四大支柱產(chǎn)業(yè)，在2008年政府工作報告中，省政府明確提出要依托本地得天獨厚的太陽能應(yīng)用綜合資源優(yōu)勢，將太陽能產(chǎn)業(yè)打造成國內(nèi)新的產(chǎn)業(yè)支柱。這也是青海省大力發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級，形成特色經(jīng)濟(jì)框架，保證能源需求的持續(xù)增長得以滿足的迫切需要。光伏產(chǎn)業(yè)是青海省特色經(jīng)濟(jì)的首選產(chǎn)業(yè)，是拉動青海省工業(yè)和經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步發(fā)展的新增長點。大力發(fā)展青海省太陽光伏產(chǎn)業(yè)，積極引進(jìn)省外優(yōu)質(zhì)資本和國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，建設(shè)并完善具有產(chǎn)業(yè)競爭力的光伏產(chǎn)業(yè)鏈，積極進(jìn)行光伏發(fā)電產(chǎn)品測試、綜合示范應(yīng)用等能力建設(shè)，將青海省建設(shè)成為我國西部光伏產(chǎn)業(yè)基地、綜合示范基地、規(guī)模推廣應(yīng)用基地，這也將成為青海省經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長節(jié)項目對我省經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展的意義和價值本項目充分發(fā)揮薄膜晶硅電池及組件、非晶硅薄膜電池等前沿技術(shù)優(yōu)勢，加快研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化步伐，大力發(fā)展提高光電轉(zhuǎn)換效率為青海省提供了良好的發(fā)展機(jī)遇。本項目依托企業(yè)的技術(shù)優(yōu)貿(mào)易發(fā)展外，也是走青海外貿(mào)之路、創(chuàng)名牌出口商品的重要支第四章市場分析第一節(jié)產(chǎn)品國內(nèi)外市場應(yīng)用現(xiàn)狀與未來市場預(yù)測隨著能源危機(jī)與環(huán)境污染問題越來越嚴(yán)重，社會各界對能源消耗的可持續(xù)性發(fā)展日益重視，尤其引起了各國政府對清潔的、可再生能源的關(guān)注和青睞，新型能源成為國際學(xué)術(shù)界和各國研究、開發(fā)的重點，而太陽能是新能源發(fā)展的主要方向之一。根據(jù)美國能源信息管理局的預(yù)測，到2010年，世界煤缺口將增至%；這一供應(yīng)缺口不得不用可再生能源去彌補，而利用太陽能發(fā)電將起著重要的作用。太陽能光伏發(fā)電是太陽能利用的一個主要方面，目前常用的太陽能電池有單晶硅電池、多晶硅電池和非晶硅薄膜電池。在歐美一些國家，因為政府的一些優(yōu)惠政策及單晶硅、多晶硅電池具有研發(fā)早、轉(zhuǎn)化效率高、生產(chǎn)工藝成熟等優(yōu)點，得到了一定數(shù)量的推廣。但是單晶硅、多晶硅電池組件的硅料提純、制取過程中消耗大量的電能，發(fā)電成本遠(yuǎn)高于其他能源形式。經(jīng)分析，單晶硅、多晶硅電池成本下降有兩種途徑：提高轉(zhuǎn)化率和降低硅片厚度。根據(jù)電池轉(zhuǎn)化率和硅片厚度變化趨勢可以測算多晶硅系統(tǒng)價格變化MWMW200620072008計計趨勢，最高值分別是22%和150m，這個數(shù)值接近晶硅的成本為元/kW·h，這一數(shù)據(jù)接近晶硅的成本底線，但仍不足以與煤炭等常規(guī)能源相比，市場前景日益黯淡。單晶硅、多晶硅電池的這些缺點在客觀上為非晶硅薄膜電池的發(fā)展提供了契機(jī)。當(dāng)前世界光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度驚人，光伏發(fā)電系統(tǒng)安裝量逐平均增幅40%以上，累計總裝機(jī)容量達(dá)到9000MW。在中國：國 能電池組件產(chǎn)量。薄薄膜電池世界產(chǎn)量(MW)每年增長(%)表4-2薄膜電池世界產(chǎn)量統(tǒng)計第二節(jié)相關(guān)替代產(chǎn)品及其競爭力比較(%)(非標(biāo)組件(非標(biāo)組件(非標(biāo)組件(單晶)(多晶)SuntechSTP185-24/Vb-1(單KyoceraKD215GX-LPU(鑄造多Tcoeff=℃(僅提供Voc的溫度年(多晶)(單晶)(多晶)(單晶)(單晶)(帶硅)(多晶)SuntechSTP280S-24/Vb-1(多cmVSharpU-175(單晶硅，標(biāo)準(zhǔn)類SolarWorldSunmodule(單晶硅“Shell”)BP4175IcmVEvergreenSolarEX210(帶Tcoeff5%/℃BP3220(多晶硅，標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)OCSolibro(Q-Cells)SL1-90(銅銦硒)(銅銦硒)AVANCIS100W(銅銦硒),(銅銦硒)effWürthSolarWSGOO36E080(銅銦硒)effFirstSolarFS-277(碲化鎘)Tcoeff0℃以上mVSharpNAVH128-W)(非晶硅/(非晶硅/納米硅串聯(lián))WoeffSunfilmQ20(非晶硅/納米硅(非晶硅/oeffMitsubishiHeavyMT130(非(非晶硅/oeffCalyxoCX55(碲化鎘電池)effUni-SolarPVL144(三結(jié)，非(非晶硅，Tcoeff℃(非晶硅，xxa(非晶硅/Tcoeff℃(雙結(jié)非晶Tcoeff℃池，領(lǐng)先的廠商主要包括夏普(日本)、三菱(日本)、UnitedSolar (美國)、Ersol(德國)、新奧光伏(中國)、創(chuàng)益科技(中國)和佰世德太陽能(中國)等。第三節(jié)項目產(chǎn)品國內(nèi)主要研制單位及主要生產(chǎn)廠家的研制開發(fā)情況況段能間地點保定杭州臺灣臺灣表4-4國內(nèi)非晶硅薄膜太陽能電池項目統(tǒng)計除此之外，臺灣綠能科技集團(tuán)、江西賽維百世德太陽能高科技有限公司與廊坊新奧集團(tuán)從美國應(yīng)用材料公司引進(jìn)的硅基薄膜應(yīng)用材料公司在中國西安建立的太陽能技術(shù)研發(fā)中心，把其在美國和歐洲正在進(jìn)行的尖端的太陽能研發(fā)工作引入到中國。這個中心將開展薄膜和晶體硅太陽能生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備的研發(fā)、展署太陽能光伏產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略合作備忘錄。戰(zhàn)略合作備忘錄共十個方面，主要包括：省政府邀請應(yīng)用材料公司為陜西光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要戰(zhàn)略合作伙伴，支持應(yīng)用材料公司太陽能光伏技術(shù)在陜應(yīng)用，同等條件下優(yōu)先選擇應(yīng)用材料公司作為技術(shù)、設(shè)備和服務(wù)供應(yīng)商等。應(yīng)用材料公司為陜西光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供專業(yè)咨詢，積極參與陜西太陽能光伏產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟創(chuàng)建，為推進(jìn)GW太陽能電池在陜生產(chǎn)和應(yīng)用提供先進(jìn)技術(shù)、設(shè)備和服務(wù)，為陜西相應(yīng)機(jī)構(gòu)、企業(yè)提供技術(shù)咨詢、人員培訓(xùn)，與陜西科研院所及企業(yè)共同進(jìn)行太陽能利用技術(shù)低成本開發(fā)等。司引進(jìn)德國規(guī)模最大、工藝最先進(jìn)、技術(shù)最成熟的CIGSSe類薄膜太陽電池組件生產(chǎn)商JohannaSolarTechnologyGmbH (JST)公司技術(shù)建設(shè)的CIGSSe(銅銦鎵硫硒化合物)薄膜太陽電池研發(fā)及生產(chǎn)項目在高密市孚日城北新區(qū)正式開工奠基，標(biāo)志著中國開始進(jìn)入太陽電池生產(chǎn)研發(fā)高端技術(shù)領(lǐng)域。孚日光伏在企業(yè)建立的初期采用OEM的方法將項目產(chǎn)品銷往歐洲、美國，同時積極使用自有品牌開拓、培育國內(nèi)市場。同日，孚日股份與德國ALEOSOLARAGALEO簽署合資協(xié)議，共同出資設(shè)立生產(chǎn)晶體硅太陽電池組件合資公司。億元200兆瓦薄膜非晶硅微晶硅太陽電池板項目落戶遼寧開原工業(yè)區(qū)南區(qū)的太陽能光伏產(chǎn)業(yè)園。該項目采用德國萊寶太陽能公司先進(jìn)的第五代薄膜非晶硅微晶硅太陽能疊層技術(shù)，光電轉(zhuǎn)換率達(dá)到%，，單片太陽能膜板可達(dá)平方米。電池投入批量生產(chǎn)。強(qiáng)生光電與美國第三大真空設(shè)備制造公司合作，共同研發(fā)、改進(jìn)和制造了全新技術(shù)的薄膜電池核心裝備，終于實現(xiàn)第五代薄膜電池生產(chǎn)線在中國的首次量產(chǎn)。該設(shè)備的造價僅為同類引進(jìn)設(shè)備的25%，為我國大批量擴(kuò)建低造價、高質(zhì)量的太陽能薄膜電池生產(chǎn)線、降低每瓦電池設(shè)備折舊費用創(chuàng)造了條的的首條年產(chǎn)量25兆瓦的非晶硅薄膜太陽能電池生產(chǎn)線投產(chǎn)。杭州天裕光能非晶硅薄膜太陽能電池項目總投資22億元，共建生產(chǎn)能力。能電池生產(chǎn)線及CIGS薄膜太陽能電池生產(chǎn)技術(shù)研發(fā)中心簽署合作協(xié)議。該項目是由(香港)耀飛發(fā)展(國際)有限公司和廣東信宇投資有限公司共同出資設(shè)立的，廣州市華茂能源科技有限公司進(jìn)行具體運作，項目總投資達(dá)5億美元。作為耀飛發(fā)展(國際)有限公司重要股東的川飛能源股份有限公司，目前已經(jīng)在臺ARION(愛瑞安)集團(tuán)簽訂合作協(xié)議，將在錦州投資30億元建設(shè)S州建立薄膜太陽能電池研發(fā)中心。Inc.)和中國有關(guān)部門簽訂了一份重大協(xié)議，將在未來10年內(nèi)在內(nèi)蒙古鄂爾多斯建造一座全球最大的太陽能發(fā)電站，項目投資電池生產(chǎn)商正式進(jìn)軍中國市場，同時也是美國企業(yè)首次大舉進(jìn)入域。美國第一太陽能公司此次將在鄂爾多斯市杭錦旗能源化工基方公里。同時，該公司還計劃在當(dāng)?shù)赝督ㄅ涮坠S，生產(chǎn)電站所需的太陽能模塊和電池板。國杜克能源公司(DukeEnergy)在河北廊坊正式簽訂光伏能源領(lǐng)域共同開發(fā)美國的太陽能市場。根據(jù)雙方的合作協(xié)議，新奧集團(tuán)將與杜克能源在美國開展合作，利用杜克擁有的豐富市場資源，以及新奧擁有的世界上先進(jìn)的硅基薄膜太陽能電池組件及系統(tǒng)集成技術(shù)，共同開展光伏電站、光伏建筑一體化工程(BIPV)等業(yè)務(wù)。項目在深圳正式投產(chǎn)。作為“深港創(chuàng)新圈”落實發(fā)展的首個項目，也是深港兩地聯(lián)合招商的首個重大高新技術(shù)項目，杜邦太陽能薄膜電池板項目總投資億美元，研發(fā)中心設(shè)在香港科技園，生產(chǎn)基地落戶深圳光明新區(qū)。第五章項目的技術(shù)可行性分析第一節(jié)項目的基本原理及關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容非晶硅(a-Si)太陽電池是在玻璃(glass)襯底上沉積透明三層a-Si(單結(jié))，接著再蒸鍍金屬電極鋁(Al)，光從玻璃面入射，電池電流從透明導(dǎo)電膜和鋁引出，其結(jié)構(gòu)可表示為glass/TCO/pin/Al，最后用EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)、底面玻璃封裝，襯底也可以是不銹鋼片、塑料等作襯底。非晶硅頂面玻璃、SiO導(dǎo)電膜、雙結(jié)非晶硅薄膜電池(非晶硅薄膜電2池還可做成單結(jié)或三結(jié)非晶硅薄膜電池)、背電極、EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)、底面玻璃。非晶硅玻璃薄膜電池發(fā)電原理與單晶硅、多晶硅電池相似，當(dāng)太陽光照射到電池上時，電池吸收光能產(chǎn)生光生電子—空穴對，在電池內(nèi)建電場的作用下，光生電子和空穴被分離，空穴漂移到P側(cè)，電子漂移到N側(cè)，形成光生電勢，外電路接通時，產(chǎn)生電流。圖5-1非晶硅雙結(jié)玻璃薄膜電池結(jié)構(gòu)為了要了解不同于晶體硅太陽能電池的非晶硅薄膜太陽能電池的設(shè)計和操作,我們將會概述非晶硅薄膜太陽能電池的結(jié)構(gòu)和材料特性并且與單晶硅電池進(jìn)行比較。一些廣泛被應(yīng)用1.原子結(jié)構(gòu)圖5-2舉例說明不同在單晶硅和a-Si:H原子結(jié)構(gòu)的不同.每個硅原子以共價以聯(lián)結(jié)四個鄰近的原子。所有的聯(lián)結(jié)鍵有相同的長度并且各聯(lián)結(jié)鍵之間的角度是相等的。在原子結(jié)構(gòu)中，一個原子與它直接相鄰的原子的聯(lián)結(jié)數(shù)目叫做配位數(shù)。因此,在單晶硅中,所有硅原子的配位數(shù)是四;我們也能說硅能被復(fù)制而且彼此堆積。如此的規(guī)律性的原子排序用長程有序來描述。圖5-2b舉例說明a-Si:H不呈現(xiàn)出長程有序的結(jié)構(gòu)。然而，在原子規(guī)模上有相似的原子組態(tài),即有四個硅原子組成相鄰的共價鍵，在其近鄰的原子也有規(guī)則排列，但更遠(yuǎn)一些的硅原子其排列就沒有規(guī)律了。雖然a-Si:H中缺乏長程有序,但它有與單晶硅相同的短程有序作用。這一個結(jié)論已經(jīng)從SiH角度和長度上的小偏離會導(dǎo)致在超出幾個原子的距離上局部結(jié)規(guī)網(wǎng)絡(luò)。由于短程有序，通常的半導(dǎo)體能帶觀念(由倒帶和價帶表示)能仍然被用于c。在a-Si:H中相鄰原子聯(lián)結(jié)鍵角度和長度發(fā)生較大偏離時會導(dǎo)致所謂的禁帶。當(dāng)充足的能量可以滿足的時候,例如以熱能的形式，禁帶就容易地被打破。這一個過程導(dǎo)致在原子的網(wǎng)絡(luò)中的缺陷的形成。在連續(xù)的無規(guī)網(wǎng)絡(luò),缺陷的定義被有關(guān)于晶體的結(jié)構(gòu)修正。在晶體中,任何一個原子處于不合適的格子空間則形成一個缺陷。在連續(xù)的無規(guī)網(wǎng)規(guī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，任意一個原子的具體結(jié)構(gòu)特征與其近鄰是同等的，因此此缺陷是配位缺陷。當(dāng)一個原子有太多或太少束縛鍵種結(jié)構(gòu)在a-Si:H占主導(dǎo)地位，因此缺陷通常與懸掛鍵有關(guān)。子與五個近鄰原子聯(lián)結(jié)成鍵造成的。這種結(jié)構(gòu)稱為是漂浮鍵，在純凈的a-Si(非晶硅中只有硅原子而沒有其他原子),每立方厘米大約有1021個缺陷的濃度。如此大的缺陷密度材料很難作為性能優(yōu)良的設(shè)備。當(dāng)非晶硅摻雜氫沉積后(利用輝光放電)，氫原子聯(lián)結(jié)了絕大多數(shù)的硅的懸掛鍵，作用力強(qiáng)的硅氫鍵就形成了。如圖5-2，氫純化后懸掛鍵的密度從沒立方厘米1021個減少到1015-1016個，相當(dāng)于每一百萬個硅原子中存在不到一個懸掛鍵。在這種材料中，氫原子摻雜后的非晶硅薄膜電池已經(jīng)被證明具有合適的電學(xué)應(yīng)用。i.電子自旋共振一項實驗數(shù)據(jù)可以提供半導(dǎo)體中缺陷的微觀結(jié)構(gòu)的信息，包括非晶硅，那就是電子自旋共振(ESR)。電子自旋共振只aSiH缺陷的實驗標(biāo)準(zhǔn)，并且其結(jié)果被認(rèn)可準(zhǔn)確的。然而，這種方法的靈敏性被薄膜中較低的自旋密度所限制并且這種方法只提供了順磁性的缺陷信息，它無法表達(dá)出無配對電依賴于費米能級的位置，因為它影響著電子自旋產(chǎn)生的缺陷。ii.氫化的非晶硅中氫的特性氫在缺陷純化中扮演著重要角色，氫的摻雜并入和穩(wěn)定性膜的力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)等等性質(zhì)有著極大的影響。這是因為它可以鈍化非晶硅薄膜中大量存在的懸鍵，降低薄膜的缺陷密度，減少帶隙中的非輻射復(fù)合中心，從而顯著提高薄膜的式有關(guān),因此研究膜中氫的含量和結(jié)合方式與淀積工藝條件之間的關(guān)系是薄膜制備中的重要問題。紅外吸收光譜儀被廣泛應(yīng)拉伸模型(也稱為低拉伸模型，LSM)，范圍在2060-2160cm1的峰值包含內(nèi)表面上的硅氫鍵Si–H的拉伸模型(也稱為高拉伸模型，HSM)，例如空鍵、二氫化物鍵和三氫化物鍵。一個代表兩個不同“態(tài)”，即密集網(wǎng)絡(luò)和包含空隙的斷裂網(wǎng)絡(luò)。這個微觀結(jié)構(gòu)系數(shù)定義為;IR*=HSMI+ILSMHSM 氫擴(kuò)散和演變觀測技術(shù)幫助分析a-Si:H中氫的運動。核磁共振(NMR)給出了氫原子所在環(huán)境的信息。最近，據(jù)報2.態(tài)密度在半導(dǎo)體材料中反應(yīng)載流子的分布和濃度的一項重要信息是態(tài)的能量分布，也稱為態(tài)密度。對于本征晶體硅，價帶和導(dǎo)原子結(jié)構(gòu)中的長程無序，價帶和導(dǎo)帶中的能態(tài)分布到帶寬中并形成能態(tài)區(qū)域，稱為帶尾?？梢钥醋魇蔷Ц裎蓙y對晶體能帶中形成的能態(tài)區(qū)域在價帶和導(dǎo)帶之間的中間。也就是在a-Si:H中能帶密度是連續(xù)分布。能態(tài)中載流子可以認(rèn)為是自由載體(可以用波函數(shù)描述)可以拓寬到整個原子結(jié)構(gòu)，這些能態(tài)是非定態(tài)的稱為是拓寬能些態(tài)稱為是定態(tài)。結(jié)果是，描述載體運輸?shù)囊苿有栽谕ㄟ^定態(tài)是嚴(yán)重衰減。這種在定態(tài)中嚴(yán)重衰減的載體移動的特點與在拓率，Emob。在非晶硅半導(dǎo)體的能帶中，不存在嚴(yán)格意義上的價帶頂和導(dǎo)帶底，能級將能帶分為兩部分，一部分稱為擴(kuò)展態(tài)；價帶Ev，導(dǎo)帶Ec，遷移率邊，兩者之差也不再具有禁帶的意義，而被稱為遷移率隙(或能隙，光學(xué)帶隙)，它比單晶硅的帶寬要大，并且典型的能隙值為和。圖5-4典型的態(tài)密度模型繪了標(biāo)準(zhǔn)態(tài)密度分布模型。在這個模型中，價帶和導(dǎo)帶由一條能量拋物線表示，并且出現(xiàn)價帶和導(dǎo)帶的帶尾能態(tài)的指數(shù)衰減。缺陷能態(tài)由兩個相等的高斯分布曲線表示，由相關(guān)能U相互轉(zhuǎn)化，且相關(guān)能假設(shè)是一個正的常數(shù)。正如之前提到的，懸掛鍵是a-Si:H中占主導(dǎo)地位的缺陷因素。一個懸掛鍵可以以下三種電性：正電(D+)，中性(D0)，負(fù)電 (D)。進(jìn)一步而言，對于非晶態(tài)半導(dǎo)體價帶的帶尾，如果沒有被電子占據(jù)，則呈正電性，起施主作用；如果被電子占據(jù)，則呈電中性。而對于導(dǎo)帶的帶尾，如果沒有電子占據(jù)，呈電中性；如果被電子占據(jù)，則呈負(fù)電性，起受主的作用。如果導(dǎo)帶和價帶的帶尾在能隙內(nèi)交疊，那么，費米能級就被釘扎在交疊帶尾的中央。也就是說，非晶態(tài)半導(dǎo)體的費米能級基本不隨著摻雜濃度、缺陷濃度的改變而改變。對于位于費米能級以下的導(dǎo)帶帶尾，由于都被電子占據(jù)，從而顯示負(fù)電性；而位于費米能級以上的價帶帶尾，由于沒有被電子占據(jù)，是空著的，所以顯示正電性。與晶態(tài)半導(dǎo)體中施主能級的電子可以填充空著的受主能級起到補償作用一樣，非晶態(tài)半導(dǎo)體中費米能級下的施主也會和費米能級上的受主復(fù)合，嚴(yán)重影響非晶態(tài)半導(dǎo)體的電3.光學(xué)特性a-Si:H的光學(xué)特性通常用吸收系數(shù)，折射率和光學(xué)帶寬描數(shù)的變化曲線。在可見光部分，a-Si:H吸收率大概是晶體硅的4.電學(xué)特性a-Si:H的電學(xué)特性通常由暗電導(dǎo)率，光電導(dǎo)和遷移率產(chǎn)品些特性是判別a-Si:H材料質(zhì)量的重要因素。i.暗電導(dǎo)率d導(dǎo)率需要對一個很小的電流進(jìn)行測定，為了不影響電流的測量采取除潮或擴(kuò)散雜質(zhì)的方法。因此，測量通常是在真空或惰性氣體的環(huán)境中進(jìn)行，樣品需要退火半小時到1500C來蒸發(fā)所有薄IwdIwdUld(2)2cm)，w是兩電極間的距離()，d是薄膜的厚度。ii.光電導(dǎo)率光電導(dǎo)率可以給予測量按電導(dǎo)率的樣品材料通以合適的光照進(jìn)行測量。a-Si:H的光電流可以用等式(2)進(jìn)行計算，且1cm1。光電導(dǎo)和暗電導(dǎo)的比率稱為光電靈敏度。這個系數(shù)給出了一種材料是否適合作為太陽能電池光敏材料重iii.遷移率產(chǎn)品壽命量子效率遷移率產(chǎn)品壽命十分有用，包含著a-Si:H薄膜的光吸收，運輸和再復(fù)合的數(shù)據(jù)。這個量可以根據(jù)在照射到樣品的波長相對較長的單色光測量下的光電流計算得到。通常，600nm波長的光被選為探測光束，且其值由以下式子得到：()Iphw。當(dāng)假設(shè)非晶硅中的=1時，意味g600qUl0(1R)(1exp(d))g著一個吸收的光子產(chǎn)生一個電子空穴對，遷移率產(chǎn)品壽命在5.亞穩(wěn)性在含氫的非晶硅中，氫能夠很好地和懸掛鍵結(jié)合，飽和懸掛鍵，降低其缺陷密度，去除其電學(xué)影響，達(dá)到鈍化非晶硅結(jié)構(gòu)缺陷的目的。氫的加入還可以改變非晶硅的能隙寬度，隨著非晶硅中氫含量的增加，其能隙寬度從開始逐漸增寬。如在硅烷中摻入5%-15%的氫氣，利用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積技術(shù)制但是，氫在非晶硅中也會引起負(fù)面作用。研究指出，含氫非晶硅中能夠產(chǎn)生光致亞穩(wěn)缺陷。非晶硅在長期光照下，其光電導(dǎo)和暗電導(dǎo)同時下降，然后才保持穩(wěn)定，其中暗電導(dǎo)可以下降幾個數(shù)量級，從而導(dǎo)致非晶硅太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率降原來的狀態(tài)，這種效應(yīng)被稱為是Stabler-Wronski效應(yīng)(S-W效應(yīng))。i.非晶硅薄膜的光致衰減效應(yīng)沒有摻雜的非晶硅薄膜由于其結(jié)構(gòu)缺陷,存在懸掛鍵、斷鍵、空穴等,導(dǎo)致其電學(xué)性能差而很難做成有用的光電器件。所以,必須對其進(jìn)行氫摻雜飽和它的部分懸掛鍵,降低其缺陷態(tài)密度,這樣才能增加載流子遷移率,提高載流子擴(kuò)散長度,延長載流子壽命,使其成為有用的光電器件。然而,氫化非晶硅薄膜易失去,形成大量的Si懸掛鍵,從而使薄膜的電學(xué)性能下降,而為H2,便于形成H的氣泡。硅懸掛鍵的產(chǎn)生和缺陷的形成是制2約氫化非晶硅薄膜應(yīng)用的主要原因,只有正確理解光致衰退效應(yīng)的機(jī)理,才能解決好氫化非晶硅薄膜的穩(wěn)定性問題。ii.非晶硅薄膜光致衰減效應(yīng)的影響因素不同條件制備的非晶硅薄膜的光致衰減效應(yīng)是不同的，薄究了不同條件下光致衰減的情況，指出光照強(qiáng)度、光照時的電池溫度都影響光致衰減，而且電池在500C以上光照時，還會出現(xiàn)光致衰減的飽和現(xiàn)象。但是，薄膜內(nèi)部應(yīng)力和光致衰減效應(yīng)的關(guān)系不大。由于非晶硅結(jié)構(gòu)是一種無規(guī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),具有長程無序性,所以對載流子有極強(qiáng)的散射作用,導(dǎo)致載流子不能被有效地收集。為了提高非晶硅太陽能電池轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性,一般不采取單晶硅太能電池的p-n結(jié)構(gòu)。這是因為:輕摻雜的非晶硅費米能級移動較小,如果兩邊都采取輕摻雜或一邊是輕摻雜另一邊用重?fù)诫s材料,則能帶彎曲較小,電池開路電壓受到限制;如硅材料中缺陷態(tài)密度較高,少子壽命低,電池性能會很差。因此,通常在兩個重?fù)诫s層中淀積一層未摻雜非晶硅層(i層)作為有源集電區(qū),即p-i-n結(jié)構(gòu)。非晶硅太陽能電池光生載流子主要產(chǎn)生于未摻雜的i層,與晶態(tài)硅太陽能電池載流子主要由于擴(kuò)散而移動不同,在非晶硅太陽能電池中,光生載流子由于擴(kuò)散長度小主要依靠電池內(nèi)電場作用做漂移運動。當(dāng)非晶硅電池采取pin結(jié)構(gòu)以后,電池在光照下就可以工作了,但因存在光致衰退效應(yīng),電池性能不穩(wěn)定,電池轉(zhuǎn)換效率隨光照時間逐漸衰退,所以電池的結(jié)構(gòu)與工藝還要進(jìn)一步優(yōu)化。影響非晶硅電池轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性的主要因素有:透明導(dǎo)電膜、窗口層性質(zhì)(包括窗口層光學(xué)帶隙寬度、窗口層導(dǎo)電率及摻雜濃度、窗口層激活能、窗口層的光透過率)、各層之間界面狀態(tài)(界面缺陷態(tài)密度)及能隙匹配、各層厚度(尤其i層厚度)以及太陽能電池結(jié)構(gòu)等。非晶硅薄膜電池的結(jié)構(gòu)一般采取疊層式或進(jìn)行集成或構(gòu)造異質(zhì)結(jié)等形式。iii.非晶硅薄膜光致衰減效應(yīng)的減少和消除在非晶硅薄膜太陽電池的pin結(jié)構(gòu)中，由于本征層的厚度電池中的S-W效應(yīng)，主要是要減少本征非晶硅硅層中的氫含量。在材料制備方面，研究者開發(fā)了電子回旋共振化學(xué)氣相沉積(ECR-CVD)，氫化學(xué)氣相沉積(HR-CVD)和熱絲(HW)化學(xué)氣相沉積等技術(shù)；在制備工藝方面，采用了氫等離子體化學(xué)另外，電池結(jié)構(gòu)的改變也能夠降低S-W效應(yīng)的影響。利用多帶隙疊層電池結(jié)構(gòu)，使得每個疊層子電池的本征非晶硅i層的厚度降低，相對使每個子電池的內(nèi)電場增強(qiáng)，增加了各子電池的收集效率，從而可以有效地克服部分S-W效應(yīng)的作用，如5-6雙結(jié)非晶硅電池結(jié)構(gòu)示意圖i．非晶硅的光吸收系數(shù)比晶硅大一個數(shù)量級，非晶硅電ii.電池的核心部分為PIN結(jié)(無論是單層還是多層)，可以在薄膜的生產(chǎn)過程中同時完成；iPINoC(單晶硅電池，多晶硅電池約在800oC—1400oC進(jìn)行擴(kuò)散和拉單晶)，能源消耗小；iv.非晶硅電池有較高的光電導(dǎo)，較低的暗電導(dǎo)；v.非晶硅薄膜太陽能電池能源消耗的回收期短，如下表5-單晶電單晶電池400多晶電池400非晶電池溫溫度/oC能耗回收期/年2000表5-1三種電池能耗、材耗和能量回收期vi.非晶硅太陽能電池發(fā)電最多，對于同樣峰瓦數(shù)的太陽電池，非晶硅電池可比單晶硅、多晶硅電池產(chǎn)生更多的電能，下表5-2列出了不同廠家生產(chǎn)的四種類型的太陽電池，在相同地點安裝，每千瓦電池一年內(nèi)的實際發(fā)電量數(shù)據(jù)：CorporatiCorporatioBPSolarSiemensKyoceraASEEfficiency%%%GrossCapacityofcells77306466Cellsc-Sic-Sip-Sip-Sipp-Si%961a-Si%1164a-Si%1001CIGS%963ShellUni-SolarFreeEnergyBPSolarSiemensa-Si%表5-2不同廠家的四類電池發(fā)電總量比較第二節(jié)工藝路線一般要大于105。C/s，所以，其制備通常利用物理和化學(xué)氣相沉積技術(shù)。制備非晶硅主要利用化學(xué)氣相沉積技術(shù)，包括等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積 (PECVD)、光化學(xué)氣相沉積(photo-CVD)和熱絲化學(xué)氣相沉積(HW-CVD)等，而最常用的技術(shù)是等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積技術(shù)，即輝光放電分解氣相沉積技術(shù)。i.射頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(rf-PECVD)a-Si:H最普遍的沉積方法是射頻PECVD技術(shù)(頻率是)。等離子體的作用是提供能量使得硅和硅烷氣體分離。由等離子體中的二次電子在電場內(nèi)加速獲得能量而發(fā)生碰撞完成。a-Si:H薄膜的生長由分離的硅烷原子的反應(yīng)顆粒吸附到生長膜表小的襯底之上。在碰撞中傳遞給硅烷原子的能量由可見光輻射C2500C，低溫過程允許低價材料作為襯底，例如玻璃，不銹鋼和柔性塑料箔。ii.PECVD沉積系統(tǒng)相對簡單，主要由五部分組成(如圖1.有雙電極的不銹鋼高真空反應(yīng)室，射頻饋入裝置，基片座底加熱部件。2.氣體控制系統(tǒng)包括質(zhì)量流量控制器和幾個氣閥來控制氣體流動，而氣體用來沉積本征層和摻雜層和控制反應(yīng)室的壓。3.泵浦系統(tǒng)，通常由渦輪分子泵和回轉(zhuǎn)機(jī)械泵組成，可以控4.廢棄處理系統(tǒng)，由一個洗滌器來處理出氣口的氣體。5.一個電控制部分，由一個直流發(fā)電機(jī)或射頻發(fā)電機(jī)組成2．原子、離子和激勵源在等離子體中第二個反應(yīng)將形成活性組分并最終形成大的硅-氫基團(tuán)，被稱為粉末顆粒。中性的組分?jǐn)U散到襯底，正離子轟擊到活性膜，負(fù)離子被等離子體收集。3．激勵源與生長膜表面反應(yīng)，例如激勵源擴(kuò)散，化學(xué)鍵，氫吸4．下表面氫釋放以及硅網(wǎng)絡(luò)馳豫。圖5-7射頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)示意圖SiH激勵源通常被認(rèn)為是a-Si:H生長最主要的激勵源。3因為襯底生長被氫終止，SiH激勵源沒有形成生長薄膜但是分3布在表面擴(kuò)散直到它遇到懸掛鍵。因此SiH聯(lián)結(jié)著懸掛鍵，對3于生長有著重要作用。SiH聯(lián)結(jié)到生長表面需要合適的懸掛3鍵，而懸掛鍵產(chǎn)生于氫離開表面。氫可以由熱激發(fā)或提取獲4很少，但是它們在薄膜特性上起著重要作用。SiH和更高硅烷2激勵源比SiH有更高吸附系數(shù)并且可以直接合并到氫終端表3因此這些激勵源在等離子體中的影響應(yīng)該忽略。據(jù)估計，離子因此，沉積過程是一個氣體和表面反應(yīng)的復(fù)雜過程，可以的參考值如下：硅烷流速20-50sccm，壓強(qiáng)，襯底溫度在做提高沉積速率同時不影響材料質(zhì)量的努力。控制沉積速率的中心系數(shù)是由等離子體吸收的能量，高能量產(chǎn)生高的電子密度和溫度，便于SiH原子的分解。然而，增4加能量會導(dǎo)致更高的硅烷激勵源的產(chǎn)生并最終形成粉末，產(chǎn)生這樣一種沉積狀況。這些沉積狀況增加了的氫和SiH鍵會產(chǎn)生2質(zhì)量差的薄膜。為了在高沉積速率情況下便于形成緊密的硅網(wǎng)絡(luò)，抑制SiH鍵的形成十分重要。這可以通過降低等離子體中2的高沉積溫度是需要的，用來促進(jìn)更高硅烷態(tài)的擴(kuò)散和從生長表面清除氫。然而，吸收層的如此高沉積溫度會對太陽能電池下面各層產(chǎn)生溫度危害。在氣相高沉積速率下抑制更高硅烷激勵源和短的激勵源壽命成為一種普遍的沉積a-Si:H的方案。為了獲得更高沉積速術(shù)的參數(shù)情況。第二種方法的是研究和發(fā)展新的沉積技術(shù)，如熱絲化學(xué)氣相沉積(HW-CVD)技術(shù)，接觸反應(yīng)化學(xué)氣相沉積和熱膨脹等離子體化學(xué)氣相沉積(ETPCVD)技術(shù)。第三節(jié)項目創(chuàng)新點非晶硅薄膜太陽能電池存在的主要問題非晶硅是一種很好的太陽能電池材料，非晶硅太陽電池也得到很大發(fā)展，其商品穩(wěn)定效率已達(dá)到8%，但目前非晶硅電池仍然存在一些問題，主要集中在以下兩個方面：II.電池穩(wěn)定性不高。要提高轉(zhuǎn)化效率，就需要改進(jìn)并探索窗口材料，如：納米硅復(fù)合薄膜。此外還可采取有效方法減少i層缺陷，改善各層間的能隙匹配，改善各種界面接觸，這些都有可能提高轉(zhuǎn)化效率。而穩(wěn)定性不高的問題，則主要是由于光致衰退而引起的，即S-W效率，近年來投入了大量的精力來研究光致衰退問電場分布的計算，可看出隨i層厚度的減小，最低電場強(qiáng)度增能的改善上，而解決這些問題的一個較好的途徑就是制備疊層太陽能電池，疊層太陽電池是使用對應(yīng)于不同太陽光譜部分的不同光伏材料膜層來制作的。項目采用疊層太陽能電池改善電池穩(wěn)定性不高的問題1.透明導(dǎo)電膜(TCO)透明導(dǎo)電膜在太陽能電池上主要用作電池的透明電極,有些還可同時作為減反射膜。不同透明導(dǎo)電膜的電學(xué)、光學(xué)以及結(jié)構(gòu)等都不相同,亦對太陽能電池的光電特性和輸出特性(如電池的內(nèi)外量子效率、短路電流、開路電壓、填充因子等)產(chǎn)生比ITO作前電極的短路電流要大,而開路電壓要低一些。一般,在太陽能電池中對透明導(dǎo)電膜的要求是載流子濃度高、帶隙寬度大、光電特性好、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、較低的電阻率、機(jī)械強(qiáng)度高以及優(yōu)良的耐磨損性等。2.窗口層性質(zhì)提高非晶硅太陽能電池轉(zhuǎn)換效率一般要求窗口材料光學(xué)帶隙寬且較低的電阻率和激活能。寬的光學(xué)帶隙可以減少對入射光的吸收,進(jìn)而增大電池的短路電流;低的激活能有利于增大電池的內(nèi)建電勢和開路電壓;低的電阻率可以減小電池的串聯(lián)電阻,從而改善其填充因子。為了減少入射光在窗口層處的損失,要求窗口層盡可能地薄,減少對光的吸收,但窗口層過薄,會降低p-i結(jié)內(nèi)建電場,這對提高開路電壓不利。一般對于非晶硅/晶硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池降低窗口層的摻雜濃度有利于光生載流子的傳輸與收集,但為了增加電池內(nèi)電勢和減小串聯(lián)電阻,窗口摻雜濃度要適當(dāng)調(diào)高,然而高摻雜將導(dǎo)致電池“死層”出現(xiàn),一由于界面處容易產(chǎn)生缺陷、懸掛鍵等復(fù)合中心,所以界面態(tài)狀況對電池的開路電壓和填充因子有非常顯著的影響,對界面有效地處理利于薄膜的沉積和減少界面的復(fù)合損失,利于提高電池的短路電流和開路電壓VOC,因此高效率太陽能電池必須盡可能降低界面層的缺陷態(tài)密度。另外,對于非晶硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池,當(dāng)兩個能帶不匹配的電池層界面之間由于能帶不連續(xù),在界面處易形成界面勢壘和引起漏電流以及形成懸掛鍵等,為了緩和這種情形可以在界面處插入一層緩沖層,它起到帶隙過渡作用和改善異質(zhì)結(jié)界面晶格失配問題,還可以降低界面態(tài)密度,鈍化結(jié)處表面懸掛鍵,調(diào)節(jié)能帶偏移,利于光生載流子的為緩沖層,電池通常具有較高的開路電壓,但降低了電流的收集,因此為改善電流收集,也可采用納米微晶作為緩沖層。非晶硅電池各層厚度的選擇要以提高電池轉(zhuǎn)換效率和電池的穩(wěn)定性為出發(fā)點。一般非晶硅電池的結(jié)構(gòu)均采取pin結(jié)構(gòu),pn內(nèi)建電場達(dá)到i層厚度內(nèi)所需最小電場,集的作用,i層太薄無法產(chǎn)生足夠的光生載流子,太厚則會出現(xiàn)由于空穴擴(kuò)散長度很小,決定了光電導(dǎo)主要來自耗盡層的貢獻(xiàn),光生載流子的生成主要在i層。耗盡層寬度愈寬則光電流愈大,素。另外,耗盡層寬度與間隙態(tài)密度g(E)有關(guān),g(E)愈低則耗盡層寬度愈大,但g(E)的降低必然導(dǎo)致耗盡區(qū)的加寬。同時,隨著寬度的增大,因而i層厚度的控制在非晶硅電池制造過程中尤為關(guān)鍵。同時電池的p、n層厚度要滿足使進(jìn)入電池且能量足以產(chǎn)生電子空穴對的光子透過率為零,提高入射光子吸收率,但電池總厚度不能過厚,越厚,p、n層之間形成的內(nèi)建電場越小,電子空穴越難被電極吸收,同時電池越厚電池性能衰退也越目前非晶硅太陽能電池的主要缺點是光電轉(zhuǎn)換效率低和存在光致衰退效應(yīng)?？梢酝ㄟ^不斷優(yōu)化非晶硅太陽能電池結(jié)構(gòu)以達(dá)到改善其性能的目的。常采用的非晶硅太陽能電池結(jié)構(gòu)有疊層非晶硅太陽能電池和集成型非晶硅太陽能電池。疊層太陽能電池是在制備的pin層單結(jié)太陽能電池上再沉積一個或多個pin子電池,各個子電池對太陽光譜的不同區(qū)域都設(shè)計成最佳響應(yīng)匹配,以最大限度地吸收太陽光能量。集成型非晶硅太陽能電池是由若干分立小電池組合而成的,類似于太陽能電池組合板。集成型太陽能電池可以有效避免“電池尺寸效應(yīng)”。所謂“電池尺寸效應(yīng)”即人們在研究太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率與面積之間關(guān)系時,發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)換效率會隨電池面積的增大而衰減。對一塊有確定面積的集成電池襯底,其集成度越高,單個電池的面積就越小,整個透明電極的功率損耗也就越小,但有效電池面積的損失就越大,因此,將大面積電池分割為小面積電池必存在一最佳值。人們通過優(yōu)化非晶硅太陽能電池各層厚度可以增強(qiáng)內(nèi)建電場減少光生載流子復(fù)合幾率,同時可以增加載流子遷移率和提高電池穩(wěn)定性。在提高太陽光吸收率方面,人們可以對非晶硅太陽能電池實施表面減射技術(shù)和光陷阱技術(shù)以及制作絨面結(jié)構(gòu),增加電池內(nèi)部太陽光的光程以提高太陽光吸收率。另外,人們結(jié)合非晶硅和晶體硅電池各自優(yōu)點把非晶硅沉積在單晶硅或多晶硅或微晶硅襯底上制成異質(zhì)結(jié)太陽能電池亦可提高非晶硅Si/c-SiHIT電池效率具有高效率、穩(wěn)定、低成本的特性,而且方法優(yōu)化非晶硅電池結(jié)構(gòu)成為研發(fā)非晶硅電池的重點。第四節(jié)非晶硅薄膜太陽電池主要技術(shù)參數(shù)a)對于產(chǎn)品度系數(shù)度系數(shù)%/℃%/℃長寬(mm)(mm)1249640(W)-℃參數(shù)功率(V)(V)厚(V)b材料(1)GB/T19064-2003家用太陽能光伏電源系統(tǒng)技術(shù)條件和(2)GB/T2297-1989太陽能光伏能源系統(tǒng)術(shù)語；NYT部分:技術(shù)條件)；NYT部分:實驗方法)；GBT件(第1部分:光伏電流-電壓特性的檢GBT太陽電池的要求)；(7)IEC904光電裝置；(8)IECll94獨立的光電系統(tǒng)的特性參數(shù)。第六章建設(shè)規(guī)模與產(chǎn)品方案第一節(jié)建設(shè)規(guī)模建設(shè)規(guī)模建設(shè)規(guī)模確定的依據(jù)項目即將啟動。青海西藏及地區(qū)，也是太陽能電膜疊層太陽電池，在較低的溫度 (200℃左右)下可直接沉積在玻璃了、不銹鋼、塑料膜等廉價襯底整體性能已經(jīng)達(dá)到國際同類先第二節(jié)產(chǎn)品方案產(chǎn)品技術(shù)方案產(chǎn)品設(shè)計的基礎(chǔ)研究，通過本階段和產(chǎn)業(yè)化做好必要 (1)由非晶硅薄膜太陽能電池材料的原子結(jié)構(gòu)出發(fā)，明確其光電轉(zhuǎn)， (2)利用射頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(rf-PECVD)技術(shù)進(jìn)行制(3)研究光致衰退(S-W效應(yīng))的原理并根據(jù)目前國際認(rèn)可的解決(4)利用雙結(jié)，多結(jié)非晶硅疊層裝置可提高薄膜太陽能電池的轉(zhuǎn)換(5)非晶硅薄膜電池溫度系數(shù)低，弱光性能強(qiáng)的特點，直接使得在產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)流、填充因子、光電換效率，即將光能轉(zhuǎn)ASTMD材料腐蝕的標(biāo)準(zhǔn)實驗ASTMEa可燃性的標(biāo)準(zhǔn)實驗下國家標(biāo)準(zhǔn)：《太陽電池型號命名方法(GB/T2296-2001)》；《太陽能光伏能源系統(tǒng)術(shù)語(GB2297－89)》；《單體硅太陽電池總規(guī)范(GB/T12632-90)》；《地面用太陽電池標(biāo)定的一般規(guī)定(GB/T6497-86)》；《地面用太陽能電池電性能測試方法(GB6495－86)》；《光伏器件(GB/－96)》；第2部分《太陽電池溫度系數(shù)測試方法(SJ/T10459-93)》；《地面用晶體硅太陽電池質(zhì)量分等標(biāo)準(zhǔn)(SJ/)》；第三節(jié)主要研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化前期工作非晶硅薄膜電池由于沒有晶體硅所需要的周期性原子排列要求,材料與襯底間的晶格失配問題,右)下可直接沉積在玻璃、不銹鋼、塑料膜上,工藝簡單,單片電池面積大,便于工業(yè)化能減少能量回收時間,降低生產(chǎn)成本。短程有序,原子之間的鍵合類似晶體硅,形成的是一種共價無規(guī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),它含有一定量的結(jié)構(gòu)缺陷、懸掛鍵、斷鍵等,率低、擴(kuò)散長度小、壽命短,所以這種材料是不適的。為了降低非晶硅中缺陷態(tài)密度,使之成,人們發(fā)現(xiàn)通過對其氫化處理后非晶硅材料中大的電荷收集。因此為了把非晶硅材料做成有硅材料的光學(xué)帶隙為,材料本身對太陽輻射光譜的長波區(qū)域不敏感,了非晶硅太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率,解決這個問題的層太陽能電池,一方面增加太陽光利用率,另一方陽能電池效率。但是,非晶硅薄膜太陽能電池光電。第四節(jié)提升市場競爭力的技術(shù)創(chuàng)新目標(biāo)影為重要，從產(chǎn)品性能1.提高非晶硅太陽電池的傳換效率。效率的提高可以從提高對璃襯底上的太陽電池(亦稱“頂層式”太陽電池)，影響光散射特性的透明導(dǎo)電膜(TCO)前電極的表面形態(tài)就顯得至關(guān)重要；對于沉積在不透明載體上的太陽電池(亦稱“底層式”太陽電池)，后接觸器的反膜太陽電池更進(jìn)一步發(fā)展與層和介于摻雜層和內(nèi)置層之2.消除非晶硅薄膜太陽能電池光電效率會隨著光照時間延續(xù)而衰減的影響，即消除所謂的光致衰退(Staebler-Wronskieffect)影響。這種影響可以使得初期非晶硅太陽電池組件的性的吸收層可以有效抑制光致衰退效，薄的吸收層必須依賴于3.為了降低非晶硅薄膜太陽電池組件制備的成本，限制在非晶加的光誘導(dǎo)衰減成為了沉等離子體增強(qiáng)的化學(xué)氣相沉積(PECVD)技術(shù)，以下幾種沉積技術(shù)也被探究具有可以制造出體增強(qiáng)的化學(xué)氣相沉積技化的熱等離子體化學(xué)氣相沉積4.大批量生產(chǎn)工藝的選擇。盡管a-Si:H薄膜太陽能電池各層的但是成品還包括很多制造步驟影響太陽能組件的總費用。這包括：透明導(dǎo)電膜(TCO)前電池系統(tǒng)的激光劃片，封裝和計取決于應(yīng)用的制造步驟和種主要的a-Si:H薄膜太陽能電池沉多室過程和連續(xù)式的卷對卷(roll-to-roll)制小，來減少每單位面積的成分的沉積過程信任度，高的。的卷對卷(roll-to-roll)技術(shù)是合物封裝技術(shù)被應(yīng)用來保封裝成為了模塊加工中花費最aSiH度和利用度也具有經(jīng)操作性強(qiáng)，能源消耗的回收期現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，非晶硅薄膜太陽在玻璃上直接沉積非普通的屋頂瓦規(guī)模相硅薄膜太陽電池還可源，可用于汽車頂棚第六節(jié)項目產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)壽命期的角色?；陔H市場也處于術(shù)水平已經(jīng)處于國內(nèi)領(lǐng)的市場競爭第七章廠址選擇第一節(jié)廠址選擇地點與地理位置土地利用現(xiàn)狀路八年開發(fā)建設(shè)，建成區(qū)面完善中。二期規(guī)劃面積平囊有限公司等一批企業(yè)入品有限公司、青海昆侖油第二節(jié)場址建設(shè)條件(一)地理位置高，東南低，東西狹長，形南路直通蘭西高速公(二)地形、地貌即冷龍嶺－－大通河－－達(dá)坂山－－湟水－－拉雞(脊)(三)氣候條件長，雨水少，蒸發(fā)量風(fēng)向及冬季盛行風(fēng)向均為東s，m/s，m2，(四)工程地質(zhì)與水文地質(zhì)近項目點的資料地層結(jié)構(gòu)從上至下由新生界(代)第四系(紀(jì))全新統(tǒng)(世)①層雜填土(Q4a1)、②層黃土狀土(Q4a1)、③層飽和黃土(Q4a1)、組成。達(dá)300~600毫700毫米。降水分配也很不均勻，一般土起隔水作用，積聚外部建設(shè)條件(一)水資源及供水地，素有“中華水塔”之利用總量億立方米。目前西量僅為全國人均占有量的寧市區(qū)內(nèi)雖暫時不存在缺但是，從局部看，部分?jǐn)?二)給排水現(xiàn)有的自來水管網(wǎng)，項目所在地的自來水總設(shè)規(guī)模分期逐步施工，水處理后的工業(yè)污水均由污理，項目產(chǎn)出污水經(jīng)過處理(三)電力供應(yīng)(四)燃料供應(yīng)(五)交通運輸條件用地，集中布置有貨創(chuàng)造了良好的條件。(六)電信作為項目區(qū)內(nèi)生產(chǎn)、管通信線路從附近的電以滿足不同層次企業(yè)(七)征地、拆遷、移民安置條件第三節(jié)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)條件長%；完成財政一般預(yù)算收入億元，年均增長%；累計引均增長%；累計合同利用外資萬美元，年均增%。表7-1西寧市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表單位：萬元固定資產(chǎn) 元)資料來源：西寧經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)管委會內(nèi)部數(shù)據(jù)目前，區(qū)內(nèi)還沒有形成一個全國性的有關(guān)開發(fā)區(qū)的法律體系，在法律法規(guī)方面開發(fā)區(qū)主要依據(jù)國家法律。政策方面有省、市政府的大力支持。開發(fā)區(qū)遵照誠信為本、共同發(fā)展的原則與國家政策性銀行、各大商業(yè)性銀行和投融資機(jī)構(gòu)建立合作關(guān)系。截止2006年底，累計落實銀行貸款億元，累計償還貸款本金億元，累計支付借款利息7009萬元。中國農(nóng)業(yè)銀行對開發(fā)區(qū)給予10億元的特別授信。但是由于缺乏人才和技術(shù)，開發(fā)區(qū)的管理也相應(yīng)處于初級水平。海關(guān)、工商、稅務(wù)、公安等體系均處在籌建中，體制還尚不健全。第八章技術(shù)方案、設(shè)備方案和工藝方案第一節(jié)技術(shù)方案本項目實施過程中，將在完成相關(guān)基礎(chǔ)研發(fā)和產(chǎn)品設(shè)計的基礎(chǔ)上，完善和改進(jìn)各關(guān)鍵技術(shù)，并進(jìn)行工業(yè)化放大研究，通過本階段的研究開發(fā)，為實現(xiàn)項目產(chǎn)品的產(chǎn)品化、系列化和產(chǎn)業(yè)化做好必要的準(zhǔn)備。具體為：(1)由非晶硅薄膜太陽能電池材料的原子結(jié)構(gòu)出發(fā)，明確其光電轉(zhuǎn)換機(jī)理，在試驗中各層膜結(jié)構(gòu)、厚度，氫摻雜濃度等因素影響下，得出最優(yōu)方案；(2)利用射頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(rf-PECVD)技(3)研究光致衰退(S-W效應(yīng))的原理并根據(jù)目前國際認(rèn)可的解決辦法，采用疊層裝置盡量消除光致衰退效應(yīng)的影 (4)利用雙結(jié)，多結(jié)非晶硅疊層裝置可提高薄膜太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率的機(jī)制，并設(shè)計最優(yōu)方案； (5)非晶硅薄膜電池溫度系數(shù)低，弱光性能強(qiáng)的特點，直接使得在相同的測試條件下，與相同功率的晶體硅太陽電池相比，年總發(fā)電量高10%-15%。第二節(jié)生產(chǎn)工藝流程生產(chǎn)工藝流程本項目的產(chǎn)業(yè)化過程中，將根據(jù)本項目產(chǎn)業(yè)化研發(fā)取得的成果，制定出的相關(guān)技術(shù)條件和性能指標(biāo)，制定部件生產(chǎn)、制造、裝配和檢測工藝流程，制訂非晶硅薄膜太陽能電池的裝配、檢測、調(diào)試生產(chǎn)工藝。生產(chǎn)工藝主要由玻璃準(zhǔn)備、二氧化錫切割、非晶硅沉積、非晶硅切割、鋁沉積、鋁切割、中間測試、封裝、檢測等工序組成，工藝流程如下：工藝說明工藝由兩塊635mm×1245mm×3mm的玻璃開始。薄膜沉積在覆蓋了氧化物的透明導(dǎo)電膜玻璃(“板”)上，第二塊清潔的浮法玻璃作為電池的蓋(“蓋”)。板和蓋經(jīng)過非晶硅集成制造系統(tǒng)的處理生產(chǎn)出非晶硅光伏組件。本工段的第一步是玻璃的磨邊和鉆孔。磨邊機(jī)通過兩條濕砂皮帶將玻璃的邊進(jìn)行打磨，以減少玻璃的應(yīng)力。使用玻璃鉆孔機(jī)在蓋上鉆1個孔，此孔在工藝的以后工序中將用于組件的電路連接。鉆孔機(jī)從玻璃的兩邊鉆，然后擴(kuò)大此孔以清除碎屑和減少應(yīng)力。鉆完孔的玻璃要再次通過磨邊機(jī)進(jìn)行處理。磨邊以后，板和蓋均要經(jīng)過玻璃清洗機(jī)的5個步驟的清洗。清洗后，蓋先存放起來，到封裝工段時再使用。在本工段中，按照預(yù)定的尺寸將二氧化錫層劃刻成獨立的部分。尺寸由相應(yīng)的組件電壓和電流特征決定。非晶硅沉積工段是將活性薄膜半導(dǎo)體層沉積到玻璃片覆蓋了二氧化錫層并已切割完的玻璃板上進(jìn)行沉積。這種制造方法具有產(chǎn)品一致性好、生產(chǎn)率高、時間短、氣體利用率高、品質(zhì)一致性好等特點。通過激光系統(tǒng)按照與二氧化錫切割相對應(yīng)的尺寸對非將組件的鋁背電極沉積在經(jīng)過了非晶硅切割后的玻璃板上。這種背電極也起背反射器的作用，將未充分吸收的光能反射回組件以產(chǎn)生更多的電流，并輸出電流。與上述的二氧化錫、非晶硅切割一樣，鋁切割也按相同的尺寸，用激光系統(tǒng)將背反射層進(jìn)行切割。用光檢測儀對玻璃板進(jìn)行測試。將通過中間測試的玻璃板裝入退火爐，溫度在預(yù)定的時間內(nèi)升高到一預(yù)定值。此工段是質(zhì)量控制階段，用于在封裝前修正玻璃板上氧化錫/鋁電極的穩(wěn)定性。板從退火爐封裝工段共包括了8個工序，將處理后的板和蓋結(jié)合在一起形成最終的非晶硅光伏組件。a.邊絕緣系統(tǒng)形成的邊界可阻止水汽涔入到組件的活b.箔焊接系統(tǒng)是在玻璃板上安裝鋁箔條。鋁箔條既可作為電流連接的導(dǎo)體，又可作為與外部相連的機(jī)械裝置。涂抹機(jī)是通過使用EVA膜作為封裝材料層壓在電池板上，從而形成板/EVA/蓋的三層結(jié)構(gòu)形式。d.將板/EVA/蓋的三層結(jié)構(gòu)形式放置在預(yù)熱爐內(nèi)，均e.預(yù)熱完成后，板/EVA/蓋的三層結(jié)構(gòu)形式被放置在EVA層壓機(jī)上，通過熱塑膜將三層粘結(jié)在一起。f.電站用于準(zhǔn)備電線連接，并在組件背面做連接。g.機(jī)械站用于安裝機(jī)械固定件，并在組件背面做電力h.修復(fù)爐用于粘結(jié)機(jī)械固定件和電力接線的材料固定面。第三節(jié)主要設(shè)備選型為保證本項目實施，將新添一批生產(chǎn)、檢測設(shè)備(詳見表8-1)。本著高水平高起點的原則，在選擇添置生產(chǎn)檢測設(shè)備時，國內(nèi)能滿足要求的盡量采用國產(chǎn)設(shè)備，國內(nèi)達(dá)不到要求的選用進(jìn)口先進(jìn)設(shè)備，生產(chǎn)檢測設(shè)備的采購將采用招投標(biāo)方式，優(yōu)先選擇綜合性價比高的廠家。本項目所需主要生產(chǎn)設(shè)備(供應(yīng)情況見表8-1)。#名稱玻璃清洗機(jī)系統(tǒng)(SnO2)結(jié)非晶硅薄膜沉積系統(tǒng)4裝載盒載盒車6預(yù)熱爐卻爐8特氣存儲裝置非晶硅薄膜沉積系統(tǒng)F件111KPE8KPE8KPE2KPE2KPE1BOC2KPE2Advanced2BOC€€1化鋅濺射系統(tǒng)1€1€€11anced17激光刻劃系統(tǒng)(Al)封1裝1120預(yù)熱站1EVA壓機(jī)1層壓機(jī)真空部件123退火爐(包括兩輛爐車)3KPE€78,093€234,279組件測試€364,22824組件光(I-V)測試儀2KPE€179,614€359,22825四探針