光伏材料的發(fā)展和未來(lái)

1、 . . 11/11光伏材料的發(fā)展與其未來(lái) 日期：光伏材料的發(fā)展與未來(lái)摘要：根據(jù)對(duì)近幾年光伏材料的發(fā)展和重要性作出分析和研究，并對(duì)光伏材料的主要發(fā)展方向進(jìn)行進(jìn)行研究，指導(dǎo)我們將來(lái)在研究中應(yīng)從事的方向。光鍵字：光伏材料 太陽(yáng)能電池 市場(chǎng)分析今年，幾乎省份都出現(xiàn)了柴油荒現(xiàn)象、汽油價(jià)格也是一漲再漲。而且，據(jù)估計(jì)今年我國(guó)電力將嚴(yán)重缺口，而這一切已經(jīng)限制了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)人們的生活帶來(lái)了不便，甚至可以說(shuō)是已經(jīng)來(lái)后造成在嚴(yán)重威脅。據(jù)樂(lè)觀估計(jì)石油還可開采40100年、煤炭可使用200500年、鈾還可開采65年左右、天然氣能滿足58年的需求。人們對(duì)安全，清潔，高效能源的需求日益增加。且能源問(wèn)題日益成為制約國(guó)

2、際社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸。為此，越來(lái)越多的國(guó)家開始實(shí)行“計(jì)劃”，開發(fā)太陽(yáng)能資源，尋求經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新動(dòng)力。歐洲一些高水平的核研究機(jī)構(gòu)也開始轉(zhuǎn)向 HYPERLINK :/ ocn .cn/reports/2006067kezaishengnengyuan.htm t _blank 可再生能源。在國(guó)際光伏市場(chǎng)巨大潛力的推動(dòng)下，各國(guó)的太陽(yáng)能電池制造業(yè)爭(zhēng)相投入巨資，擴(kuò)大生產(chǎn)，以爭(zhēng)一席之地。我國(guó)也不例外，中國(guó)已經(jīng)超過(guò)了日本和歐洲成為了太陽(yáng)電池能第一生產(chǎn)大國(guó)，并且形成了國(guó)際化、高水平的光伏產(chǎn)業(yè)群。這對(duì)我們專業(yè)的在校大學(xué)生來(lái)說(shuō)是個(gè)好消息。并且這個(gè)專業(yè)的就業(yè)率還很高。我國(guó)76%的國(guó)土光照充沛，光能資源分布較為均勻；與

3、水電、風(fēng)電、核電等相比，太陽(yáng)能發(fā)電沒(méi)有任何排放和噪聲，應(yīng)用技術(shù)成熟，安全可靠；除大規(guī)模并網(wǎng)發(fā)電和離網(wǎng)應(yīng)用外，太陽(yáng)能還可以通過(guò)抽水、超導(dǎo)、蓄電池、制氫等多種方式儲(chǔ)存， 太陽(yáng)能蓄能 幾乎可以滿足中國(guó)未來(lái)穩(wěn)定的能源需求。當(dāng)然，光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開材料。光伏材料又稱太陽(yáng)電池材料，只有半導(dǎo)體材料具有這種功能。可做太陽(yáng)電池材料的材料有單晶硅、多晶硅、非晶硅、GaAs、GaAlAs、InP、CdS、CdTe等。用于空間的有單晶硅、GaAs、InP。用于地面已批量生產(chǎn)的有單晶硅、多晶硅、非晶硅。其他尚處于開發(fā)階段。目前致力于降低材料成本和提高轉(zhuǎn)換效率，使太陽(yáng)電池的電力價(jià)格與火力發(fā)電的電力價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)，從而為更廣泛

4、更大規(guī)模應(yīng)用創(chuàng)造條件。但隨著技術(shù)的發(fā)展，有機(jī)材料也被應(yīng)用于光伏發(fā)電。光伏電池的發(fā)展方向硅太陽(yáng)能電池硅太陽(yáng)能電池分為單晶硅太陽(yáng)能電池、多晶硅薄膜太陽(yáng)能電池和非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池三種。單晶硅太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率最高，技術(shù)也最為成熟。在實(shí)驗(yàn)室里最高的轉(zhuǎn)換效率為24.7%，規(guī)模生產(chǎn)時(shí)的效率為15%多晶硅薄膜太陽(yáng)能電池與單晶硅比較,成本低廉，而效率高于非晶硅薄膜電池，其實(shí)驗(yàn)室最高轉(zhuǎn)換效率為18%,工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的轉(zhuǎn)換效率為10%。非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池成本低重量輕，轉(zhuǎn)換效率較高，便于大規(guī)模生產(chǎn)，有極大的潛力。如果能進(jìn)一步解決穩(wěn)定性問(wèn)題與提高轉(zhuǎn)換率問(wèn)題，那么，非晶硅太陽(yáng)能電池?zé)o疑是太陽(yáng)能電池的主要發(fā)展產(chǎn)品之一。

5、多元化合物薄膜太陽(yáng)能電池多元化合物薄膜太陽(yáng)能電池材料為無(wú)機(jī)鹽，其主要包括砷化鎵III-V族化合物、硫化鎘、硫化鎘與銅錮硒薄膜電池等。硫化鎘、碲化鎘多晶薄膜電池的效率較非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池效率高，成本較單晶硅電池低，并且也易于大規(guī)模生產(chǎn)砷化鎵（GaAs）III-V化合物電池的轉(zhuǎn)換效率可達(dá)28%，抗輻照能力強(qiáng),對(duì)熱不敏感，適合于制造高效單結(jié)電池。銅銦硒薄膜電池（簡(jiǎn)稱CIS）適合光電轉(zhuǎn)換，不存在光致衰退問(wèn)題，轉(zhuǎn)換效率和多晶硅一樣。具有價(jià)格低廉、性能良好和工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，將成為今后發(fā)展太陽(yáng)能電池的一個(gè)重要方向。聚合物多層修飾電極型太陽(yáng)能電池 有機(jī)材料柔性好，制作容易，材料來(lái)源廣泛，成本底等優(yōu)勢(shì)，從而對(duì)

6、大規(guī)模利用太陽(yáng)能，提供廉價(jià)電能具有重要意義。納米晶太陽(yáng)能電池納米TiO2晶體化學(xué)能太陽(yáng)能電池是新近發(fā)展的，優(yōu)點(diǎn)在于它廉價(jià)的成本和簡(jiǎn)單的工藝與穩(wěn)定的性能。其光電效率穩(wěn)定在10以上，制作成本僅為硅太陽(yáng)電池的1/51/10壽命能達(dá)到20年以上。有機(jī)太陽(yáng)能電池有機(jī)太陽(yáng)能電池，就是由有機(jī)材料構(gòu)成核心部分的太陽(yáng)能電池。中國(guó)的太陽(yáng)能電池研究比國(guó)外晚了20年，盡管最近10年國(guó)家在這方面逐年加大了投入，但投入仍然不夠，與國(guó)外差距還是很大。政府已加強(qiáng)政策引導(dǎo)和政策激勵(lì)。例如：太陽(yáng)能屋頂計(jì)劃、金太陽(yáng)工程等諸多補(bǔ)貼扶持政策，還有在公共設(shè)施、政府辦公樓等領(lǐng)域推廣使用太陽(yáng)能。在政策的支持下中國(guó)有望像美國(guó)一樣，會(huì)啟動(dòng)一個(gè)巨

7、大的市場(chǎng)。 太陽(yáng)能光伏發(fā)電在不遠(yuǎn)的將來(lái)會(huì)占據(jù)世界能源消費(fèi)的重要席位，不但要替代部分常規(guī)能源，而且將成為世界能源供應(yīng)的主體。預(yù)計(jì)到2030年，可再生能源在總能源結(jié)構(gòu)中將占到30以上，而太陽(yáng)能光伏發(fā)電在世界總電力供應(yīng)中的占比也將達(dá)到10以上；到2040年，可再生能源將占總能耗的50以上，太陽(yáng)能光伏發(fā)電將占總電力的20以上；到21世紀(jì)末，可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中將占到80以上，太陽(yáng)能發(fā)電將占到60以上。這些數(shù)字足以顯示出太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景與其在能源領(lǐng)域重要的戰(zhàn)略地位。由此可以看出，太陽(yáng)能電池市場(chǎng)前景廣闊。我國(guó)的光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況目前我國(guó)的太陽(yáng)能光伏電池的發(fā)展主要有以下三個(gè)流程或終端：HYPERLI

8、NK /z/Search.e?sp=SD%1D%2241?&ch=w.search.yjjlink&cid=w.search.yjjlink原材料供給端:半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)景氣減緩與原材料產(chǎn)能的釋放,甚至HYPERLINK /z/Search.e?sp=S%3C%1BAd4L&ch=w.search.yjjlink&cid=w.search.yjjlink太陽(yáng)能級(jí)冶金硅的出現(xiàn),HYPERLINK /z/Search.e?sp=S&P.%17)X&ch=w.search.yjjlink&cid=w.search.yjjlink多晶硅原材料合同價(jià)小幅波動(dòng),現(xiàn)貨價(jià)回落,由此判斷2009年后長(zhǎng)晶切片廠鎖定利潤(rùn)

9、的能力增強(qiáng)。而各晶體硅電池片廠在競(jìng)相擴(kuò)產(chǎn)與其它種類HYPERLINK /z/Search.e?sp=S%3C%1BAd4L%25W%23H6%1C&ch=w.search.yjjlink&cid=w.search.yjjlink太陽(yáng)能電池片分食市場(chǎng)下,不免減價(jià)競(jìng)爭(zhēng)。面對(duì)全球景氣趨緩與成熟市場(chǎng)的政府補(bǔ)貼縮水,應(yīng)謹(jǐn)慎審視自我在光伏產(chǎn)業(yè)鏈垂直整合或垂直分工的定位,以有限資金進(jìn)行有效的策略性切入來(lái)降低進(jìn)料成本提高競(jìng)爭(zhēng)力。提高HYPERLINK /z/Search.e?sp=S9j%22j%172:&ch=w.search.yjjlink&cid=w.search.yjjlink生產(chǎn)效率與效益:目前晶體

10、硅電池片廠產(chǎn)能利用率與設(shè)備使用率多不理想,應(yīng)該回歸企業(yè)營(yíng)運(yùn)HYPERLINK /z/Search.e?sp=S+i!.3V&ch=w.search.yjjlink&cid=w.search.yjjlink基本面,著力于改善實(shí)際產(chǎn)量/設(shè)計(jì)產(chǎn)能、營(yíng)收額/設(shè)備資本額、營(yíng)利額/設(shè)備折舊額等衡量指標(biāo)。具體降低營(yíng)運(yùn)成本的措施可能有:工藝優(yōu)化以提升光電轉(zhuǎn)換效率與良品率;落實(shí)日常點(diǎn)檢與周期性預(yù)防保養(yǎng)以提高外圍設(shè)備妥善率即可生產(chǎn)時(shí)間A/T與平均故障時(shí)間MTBF指標(biāo);完善訓(xùn)練機(jī)制以提高人員技術(shù)水平的平均復(fù)機(jī)時(shí)間MTTR指標(biāo);適度全自動(dòng)化以提高單位時(shí)間產(chǎn)出與縮短HYPERLINK /z/Search.e?sp=S9

11、j%22jFL6J&ch=w.search.yjjlink&cid=w.search.yjjlink生產(chǎn)周期;原物料與能源使用節(jié)約合理化;加強(qiáng)HYPERLINK /z/Search.e?sp=S*c7J)L0&ch=w.search.yjjlink&cid=w.search.yjjlink后勤管理保障與時(shí)備料與應(yīng)急生產(chǎn)預(yù)案等等。創(chuàng)新與研發(fā):現(xiàn)有主流晶體硅HYPERLINK /z/Search.e?sp=S%25W%23H9j%22j)%14BE&ch=w.search.yjjlink&cid=w.search.yjjlink電池生產(chǎn)工藝在最佳匹配優(yōu)化與持續(xù)投產(chǎn)下,重復(fù)驗(yàn)證了其光電轉(zhuǎn)換效率的局限

12、性。在多晶供料無(wú)虞的情況下,晶體硅電池片廠中長(zhǎng)期技術(shù)發(fā)展應(yīng)以自身特色工藝需求(例如變更電池結(jié)構(gòu)或生產(chǎn)HYPERLINK /z/Search.e?sp=S)%14BE1g%23%3C&ch=w.search.yjjlink&cid=w.search.yjjlink工藝流程;引進(jìn)或開發(fā)新型輔料或設(shè)備),向上游供料端要求硅片技術(shù)規(guī)格(摻雜、少子體壽命、HYPERLINK /z/Search.e?sp=S%25WGX2:&ch=w.search.yjjlink&cid=w.search.yjjlink電阻率、厚度等等)以期光電轉(zhuǎn)換效率最大化與成本最優(yōu)化,并聯(lián)合下游組件共同開發(fā)質(zhì)量保障的高階或低階特色產(chǎn)

13、品以滿足不同HYPERLINK /z/Search.e?sp=S:%23%11X7c&ch=w.search.yjjlink&cid=w.search.yjjlink市場(chǎng)需求,創(chuàng)造自身企業(yè)一片藍(lán)海。我國(guó)目前在建的或已建的光伏產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目主要有：賽維多晶硅項(xiàng)目投資方為賽維太陽(yáng)能，項(xiàng)目地址在的新余市，靠近賽維在新余市的現(xiàn)有太陽(yáng)能晶片工廠。賽維太陽(yáng)能是太陽(yáng)能多晶片制造公司，賽維太陽(yáng)能向全球光電產(chǎn)品，包括太陽(yáng)能電池和太陽(yáng)能模組生產(chǎn)商提供多晶片。另外該公司還向單晶與多晶太陽(yáng)能電池和模組生產(chǎn)商提供晶片加工服務(wù)。賽維太陽(yáng)能公司計(jì)劃在2008年底完成多晶硅工廠建設(shè)，預(yù)計(jì)生產(chǎn)能力最高可到6000噸多晶矽，到2009

14、年底再提高到15000噸水準(zhǔn)。賽維多晶硅項(xiàng)目由總部位於德克薩斯州的Fluor公司負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)、采購(gòu)設(shè)備與建造，項(xiàng)目合同達(dá)10億美元。4.多晶硅項(xiàng)目2007年12月5日，總投資10億美元、年產(chǎn)1萬(wàn)噸高純度多晶硅項(xiàng)目投資協(xié)議在議事園正式簽約。該項(xiàng)目由TRINA SOLAR LIMITED(天合光能)在市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)投資建設(shè)。TRINA SOLAR LIMITED是一家在美國(guó)紐交所上市的國(guó)際知名光伏企業(yè)。美林集團(tuán)、瑞士好能源、美國(guó)威靈頓、德意志銀行等多家國(guó)際知名公司均為該公司股東。TRINA SOLAR LIMITED擬獨(dú)資設(shè)立的天合光能（）采用目前國(guó)際上較先進(jìn)的改良西門子法生產(chǎn)工藝。.深南玻多晶硅項(xiàng)

15、目投資方為南玻與華儀、力源科技開發(fā)XX公司共同投資建設(shè)，項(xiàng)目名稱南玻硅材料，它南玻集團(tuán)下屬控股子公司，隸屬于南玻集團(tuán)太陽(yáng)能事業(yè)部，公司成立于2006年8月。 公司位于省市猇亭區(qū)，規(guī)劃占地為1500畝，分一、二、三期工程統(tǒng)一規(guī)劃布局，總規(guī)模為年產(chǎn)5000噸高純多晶硅、450兆瓦太陽(yáng)能電池組件，公司總投資約60億人民幣。 南玻公司將主要從事半導(dǎo)體高純硅材料、高純超細(xì)有機(jī)硅單體、白碳黑的生產(chǎn)與銷售以與多晶硅、單晶硅、硅片與有機(jī)硅材料的高效制取、提純和分離等工藝技術(shù)和設(shè)備開發(fā)。首期工程年產(chǎn)1500噸高純多晶硅項(xiàng)目即將開工。項(xiàng)目一期目標(biāo)為年產(chǎn)1500噸高純多晶硅,于2006年10月22日奠基，一期建設(shè)計(jì)

16、劃在兩年完成。公司此前披露,一期工程擬投資7.8億元,預(yù)計(jì)投資部收益率可達(dá)49.48%,靜態(tài)回收期(不含建設(shè)期)為2.61年。該項(xiàng)目是市迄今引進(jìn)的投資規(guī)模最大的工業(yè)項(xiàng)目,已被列入省“十一五”計(jì)劃的三大重點(diǎn)項(xiàng)目之一,也是省、市對(duì)口支援三峽庫(kù)區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展合作重點(diǎn)項(xiàng)目之一。項(xiàng)目由俄羅斯國(guó)家稀有金屬研究與中國(guó)成達(dá)工程公司共同設(shè)計(jì),同時(shí)融入了世界上先進(jìn)的工藝與裝備。它是南玻、俄羅斯國(guó)家稀有金屬研究、中國(guó)成達(dá)工程公司在項(xiàng)目技術(shù)上合作的結(jié)晶。6.中硅多晶硅項(xiàng)目這是中國(guó)目前最有競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力的多晶硅項(xiàng)目之一，中硅高科技為中國(guó)恩菲控股子公司，中硅高科技是單晶硅XX公司、金豐電化和中國(guó)有色工程設(shè)計(jì)研究總院三方在2003年

17、年初共同出資組建的合資公司，其中中國(guó)有色工程設(shè)計(jì)研究總院擁有多項(xiàng)科技成果，處于國(guó)際多晶硅工藝技術(shù)研究的前列，單晶硅XX公司則是國(guó)最大的半導(dǎo)體材料生產(chǎn)廠家(代號(hào)740，與峨眉半導(dǎo)體廠739齊名為中國(guó)多晶硅的黃埔軍校)，而金豐電化是本地較有實(shí)力的企業(yè)。2003年6月，年產(chǎn)300噸多晶硅高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目奠基，2005年 10月項(xiàng)目如期投產(chǎn)。目前，300噸多晶硅項(xiàng)目已具備達(dá)產(chǎn)能力。2005年12月18日，中硅高科擴(kuò)建1000噸多晶硅高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目奠基，目前已基本完成設(shè)備安裝，進(jìn)入單體調(diào)試階段。2007年12月18日，中硅高科年產(chǎn)2000噸多晶硅擴(kuò)建工程的奠基。中硅高科年產(chǎn)2000噸多晶硅項(xiàng)目是省、市

18、“十一五”期間重點(diǎn)支持項(xiàng)目，其核心裝備研究列入國(guó)家“863”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目，總投資14億元，建設(shè)工期20個(gè)月，計(jì)劃于2008年建成投產(chǎn)。其它的還有大悟縣多晶硅項(xiàng)目，多晶硅項(xiàng)目，晶鑫多晶硅項(xiàng)目，湘投噸多晶硅項(xiàng)目，迅天宇多晶硅項(xiàng)目，中鋼多晶硅項(xiàng)目，愛信佳多晶硅項(xiàng)目等，基本上各個(gè)省份都處天大規(guī)模建設(shè)時(shí)期。光伏產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)分析 與發(fā)展前景 今年下半年起HYPERLINK :/baike.ofweek /499.html光伏產(chǎn)業(yè)從上游HYPERLINK :/baike.ofweek /371.html多晶硅到下游組件普遍進(jìn)入大規(guī)模擴(kuò)產(chǎn)周期，這也將帶來(lái)對(duì)各種上游設(shè)備、中間材料的需求提升。這包括晶硅生產(chǎn)中需要

19、HYPERLINK :/baike.ofweek /968.html鑄錠爐以與晶硅切割過(guò)程中的耗材，刃料和切割液等。隨著HYPERLINK :/solar.ofweek /太陽(yáng)能作為一種HYPERLINK :/ ofweek /SEARCH/WENZHANG/新能源.HTM新能源的逐漸應(yīng)用，光伏材料的市場(chǎng)規(guī)模逐年增加，應(yīng)用的圍日趨廣泛。光伏材料指的是應(yīng)用在HYPERLINK :/ ofweek /SEARCH/WENZHANG/太陽(yáng)能發(fā)電.HTM太陽(yáng)能發(fā)電組件上給光伏發(fā)電提供支持的化學(xué)材料，主要使用在太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備的背板、前板、密封部位和防反射表面，包括玻璃、熱聚合物和彈性塑料聚合物、密封劑以

20、與防反射涂料。據(jù)Frost&Sullivan的研究，至2009年，光伏材料的全球市場(chǎng)總價(jià)值已達(dá)到13.4億美元。2006年到2009年的年復(fù)合增長(zhǎng)率11.9%。2006年光伏材料的全球市場(chǎng)總價(jià)值僅為5.4億美元。在2009年整個(gè)光伏行業(yè)中，包括玻璃和含氟聚合物的光伏前板，其市場(chǎng)占總市場(chǎng)收入的31.6%；光伏背板市場(chǎng)，主要包括HYPERLINK :/ee.ofweek /CAT-2803-OptoelectronicsDisplays.html光電產(chǎn)品，如聚合物和特種玻璃產(chǎn)品，占整個(gè)市場(chǎng)收入的36.6%。普遍用于所有HYPERLINK :/baike.ofweek /374.html太陽(yáng)能電池的

21、以層壓形式存在的密封劑，占市場(chǎng)總收入的26.3%，防反射涂料以與其他材料占據(jù)市場(chǎng)收入的5.5%。不過(guò)，隨著消費(fèi)者需求的不斷變化、終端用戶市場(chǎng)需求波動(dòng)以與市場(chǎng)對(duì)HYPERLINK :/baike.ofweek /373.html光伏組件效率的要求不斷提高，將使光伏行業(yè)發(fā)展速度略微減緩，F(xiàn)rost&Sullivan預(yù)計(jì)在2016年，光伏材料市場(chǎng)的年增長(zhǎng)率將下降到22.4%，總價(jià)值達(dá)107.6億美元。在整個(gè)光伏材料市場(chǎng)中，Isovolate AG、Coveme和Mitsui ChHYPERLINK :/baike.ofweek /615.htmlemical Fabro公司的收入在市場(chǎng)份額中排名前三

22、位。其中Isovolate主要經(jīng)營(yíng)太陽(yáng)能電池背板，其市場(chǎng)份額為10.4%，占總份額的十分之一；Coveme公司和Mitsui Chemical Fabro分別經(jīng)營(yíng)背板組件和密封劑，其市場(chǎng)份額均為8.9%。對(duì)于生產(chǎn)銷售密封劑為主的STR Solar和制造背板組件的MadHYPERLINK :/ee.ofweek /CAT-2801-ICDesign.htmlico公司，也以7.3%和7.0%的市場(chǎng)份額在光伏材料行業(yè)占據(jù)著重要的地位。不過(guò)，截止目前，光伏材料市場(chǎng)主要由歐洲和美國(guó)公司主導(dǎo)，同時(shí)一些日本和中國(guó)的企業(yè)也在不斷地?cái)U(kuò)大其全球業(yè)務(wù)。印度、中國(guó)已成為光伏材料發(fā)展的新市場(chǎng)和新的制造國(guó)家。2009年

23、，全球圍存在著超過(guò)350家供應(yīng)光伏材料的公司，其中包括了像AGE Solar、Bridgestone和Isovolate AG等跨國(guó)公司，也包括了許多的地區(qū)性公司。行業(yè)的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合和兼并、收購(gòu)等現(xiàn)象也層出不窮。HYPERLINK :/baike.ofweek /371.html多晶硅是HYPERLINK :/baike.ofweek /499.html光伏HYPERLINK :/baike.ofweek /374.html太陽(yáng)能電池的主要組成組分。根據(jù)有關(guān)分析數(shù)據(jù)表明，近5年多晶硅已出現(xiàn)高的增長(zhǎng)率，并且將呈現(xiàn)繼續(xù)增長(zhǎng)的重要潛力。PHOTON咨詢公司指出，HYPERLINK :/solar.ofw

24、eek /太陽(yáng)能市場(chǎng)以十分強(qiáng)勁的態(tài)勢(shì)增長(zhǎng)，并將持續(xù)保持，20052010年的年均增長(zhǎng)率超過(guò)50%，但是多晶硅供應(yīng)商的市場(chǎng)機(jī)遇受到價(jià)格、供應(yīng)和需求巨大變化的影響。后危機(jī)時(shí)代太陽(yáng)能模塊設(shè)施增長(zhǎng)的強(qiáng)勁復(fù)致使多晶硅市場(chǎng)吃緊。2010年8月，國(guó)OCI公司與國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展集團(tuán)簽約備忘錄，將共同投資84億美元（包括其他事項(xiàng)），將在國(guó)郡山新增能力，這將使OCI公司總的多晶硅制造能力翻二番以上。Hemlock公司正在美國(guó)田納西州Clarksville建設(shè)投資為12億美元的多晶硅制造廠，而瓦克化學(xué)公司正在德國(guó)Nnchritz建設(shè)投資為8億歐元（10億美元）的太陽(yáng)能級(jí)多晶硅制造裝置。按照PHOTON咨詢公司的2010年

25、年度太陽(yáng)能市場(chǎng)報(bào)告，在現(xiàn)行政策和經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，預(yù)計(jì)多晶硅供應(yīng)在20102014年的年均增長(zhǎng)率為16%，將達(dá)到2014年29萬(wàn)噸/年。能力增長(zhǎng)主要受到主要生產(chǎn)商的擴(kuò)能所HYPERLINK :/ee.ofweek /CAT-2809-Interfacebusdriverclockswitch.html驅(qū)動(dòng)，這些生產(chǎn)商包括美國(guó)HemlockHYPERLINK :/baike.ofweek /602.html半導(dǎo)體公司、OCI公司和瓦克化學(xué)公司。分析指出，光伏部門受刺激政策的拉動(dòng)，正在擴(kuò)能之中，預(yù)計(jì)多晶硅供應(yīng)的年均增長(zhǎng)率可望達(dá)43%，將使其能力達(dá)到2014年近50萬(wàn)噸。目前正在研究的或已經(jīng)應(yīng)該到工業(yè)中的

26、光伏材料的制備：1.有機(jī)光伏材料的制備：1.1原料與試劑所用溶劑采用通常的方法純化和干燥溴噻吩 ，二溴噻吩和金屬鎂片為 Alfa Aesar公司產(chǎn)品 鎳催化劑， 氯磺酰異氰酸酯和苝四甲酸二酐( )均為 Aldrich公司產(chǎn)品，直接使用，：， 三噻吩 （ ）， ：，：， 四噻吩 （ ）和， 四噻吩基噻吩 為自行合成 1.2 測(cè)定紫外光譜的測(cè)定采用美國(guó)熱電公司的 Helios 型光譜儀設(shè)計(jì)、合成了新型齊聚噻吩衍生物 ， 和 以， 和 分別作為電子給體材料 作為電子受體材料組裝了 異質(zhì)結(jié)有機(jī)光伏器件 對(duì)這些器件的光分別為 . ， 和 如表所示伏性能進(jìn)行了研究 研究發(fā)現(xiàn) 以，和 分別作為電子給體材料的

27、有機(jī)光伏器件的光電轉(zhuǎn)換效率分別為1.15 ，2.24 ，2.10， 2.74 ，0.58和0.65電子給體材料中基團(tuán)的引入可以提高器件的光電轉(zhuǎn)換效率多晶硅的提純辦法2.1三氯氫硅氫還原法 三氯氫硅氫還原法亦稱西門子法,是德國(guó)Siemens公司于1954年發(fā)明的一項(xiàng)制備高純多晶硅技術(shù)。 該技術(shù)采用高純?nèi)葰涔?SiHCl)作為原料,氫氣作為還原劑,采用西門子法或流化床的方式生長(zhǎng)多晶硅。此法有以下3個(gè)關(guān)鍵工序。硅粉與氯化氫在流化床上進(jìn)行反應(yīng)以形成SiHCl,反應(yīng)方程式為:Si+3HClSiHCl+H2(2)對(duì)SiHCl3進(jìn)行分餾提純,以獲得高純甚至10-9級(jí)(ppb)超純的狀態(tài):反應(yīng)中除了生成中間

28、化合物SiHCl外,還有附加產(chǎn)物,如SiCl、 SiH2Cl2和FeCl3、 BCl3、 PCl3等雜質(zhì),需要精餾提純。 經(jīng)過(guò)粗餾和精餾兩道工藝,中間化合物SiHCl的雜質(zhì)含量可以降到10-710-10數(shù)量級(jí)。(3)將高純SiHCl用H2通過(guò)化學(xué)氣相沉積(CVD)還原成高純多晶硅,反應(yīng)方程式為 :SiHCl+H2Si+3HCl或2SiHClSi+2HCl+SiCl該工序是將置于反應(yīng)室的原始高純多晶硅細(xì)棒(直徑5mm6mm,作為生長(zhǎng)籽晶)通電加熱到1100以上,加入中間化合物SiHCl和高純H2,通過(guò)CVD技術(shù)在原始細(xì)棒上沉積形成直徑為150mm200mm的多晶硅棒,從而制得電子級(jí)或太陽(yáng)級(jí)多晶硅

29、。2.2 硅烷熱分解法1956年英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)電訊實(shí)驗(yàn)所成功研發(fā)出了硅烷(SiH4)熱分解制備多晶硅的方法,即通常所說(shuō)的硅烷法。1959年日本的石冢研究所也同樣成功地開發(fā)出了該方法。后來(lái),美國(guó)聯(lián)合碳化物公司(Union Carbide)采用歧化法制備SiH4,并綜合上述工藝加以改進(jìn),誕生了生產(chǎn)多晶硅的新硅烷法。 這種方法是通過(guò)SiHCl4將冶金級(jí)硅轉(zhuǎn)化成硅烷氣的形式。制得的硅烷氣經(jīng)提純后在熱分解爐中分解,生成的高純多晶硅沉積在加熱到850以上的細(xì)小多晶硅棒上,采用該技術(shù)的有美國(guó)ASIMI和SGS(現(xiàn)為REC)公司。 同樣,硅烷的最后分解也可以利用流化床技術(shù)得到顆粒狀高純多晶硅。 目前采用此技術(shù)生產(chǎn)粒

30、狀多晶硅的公司有:挪威的REC、 德國(guó)的Wacker、 美國(guó)的Hemlock和MEMC公司等。硅烷氣的制備方法多種多樣,如SiCl4氫化法、 硅合金分解法、 氫化物還原法、 硅的直接氫化法等,其主要優(yōu)點(diǎn)在于硅烷易于提純,熱分解溫度低等。 雖然該法獲得的多晶硅純度高,但綜合生產(chǎn)成本較高,而且硅烷易燃易爆,生產(chǎn)操作時(shí)危險(xiǎn)性大。2.3 物理提純法長(zhǎng)期以來(lái),從冶金級(jí)硅提純制備出低成本太陽(yáng)能級(jí)多晶硅已引起業(yè)人士的極大興趣,有關(guān)人員也進(jìn)行了大量的研究工作,即采用簡(jiǎn)單廉價(jià)的冶金級(jí)硅提純過(guò)程以取代復(fù)雜昂貴的傳統(tǒng)西門子法。 為達(dá)到此目的,常采用低成本高產(chǎn)率的物理提純法(亦稱冶金法),具體方法是采用不同提純工藝的

31、優(yōu)化組合對(duì)冶金級(jí)硅進(jìn)行提煉進(jìn)而達(dá)到太陽(yáng)能級(jí)硅的純度要求。 其中每一種工藝都可以將冶金級(jí)硅中的雜質(zhì)含量降低1個(gè)數(shù)量級(jí)。晶硅太陽(yáng)電池向高效化和薄膜化方向發(fā)展晶硅電池在過(guò)去20年里有了很大發(fā)展，許多新技術(shù)的采用和引入使太陽(yáng)電池效率有了很大提高。在早期的硅電池研究中，人們探索各種各樣的電池結(jié)構(gòu)和技術(shù)來(lái)改進(jìn)電池性能，如背表面場(chǎng)，淺結(jié)，絨面，氧化膜鈍化，TiPd金屬化電極和減反射膜等。后來(lái)的高效電池是在這些早期實(shí)驗(yàn)和理論基礎(chǔ)上的發(fā)展起來(lái)的。單晶硅高效電池單晶硅高效電池的典型代表是斯但福大學(xué)的背面點(diǎn)接觸電池（PCC），新南威爾士大學(xué)（UNSW）的鈍化發(fā)射區(qū)電池（PESC，PERC，PERL以與德國(guó)Fraum

32、hofer太陽(yáng)能研究所的局域化背表面場(chǎng)（LBSF）電池等。我國(guó)在“八五”和“九五”期間也進(jìn)行了高效電池研究，并取得了可喜結(jié)果。近年來(lái)硅電他的一個(gè)重要進(jìn)展來(lái)自于表面鈍化技術(shù)的提高。從鈍化發(fā)射區(qū)太陽(yáng)電池（PESC）的薄氧化層（10nm）發(fā)展到PCCPERCPER1。電池的厚氧化層（110nm）。熱氧化鈍化表面技術(shù)已使表面態(tài)密度降到10卜cm2以下，表面復(fù)合速度降到100cms以下。此外，表面V型槽和倒金字塔技術(shù)，雙層減反射膜技術(shù)的提高和陷光理論的完善也進(jìn)一步減小了電池表面的反射和對(duì)紅外光的吸收。低成本高效硅電池也得到了飛速發(fā)展。（1）新南威爾士大學(xué)高效電池（A）鈍化發(fā)射區(qū)電池（PESC）：PESC

33、電池1985年問(wèn)世，1986年V型槽技術(shù)又被應(yīng)用到該電池上，效率突破20。V型槽對(duì)電他的貢獻(xiàn)是：減少電池表面反射；垂直光線在V型槽表面折射后以41”角進(jìn)入硅片，使光生載流子更接近發(fā)射結(jié)，提高了收集效率，對(duì)低壽命襯底尤為重要；V型槽可使發(fā)射極橫向電阻降低3倍。由于PESC電他的最佳發(fā)射極方塊電阻在150 口以上，降低發(fā)射極電阻可提高電池填充因子。在發(fā)射結(jié)磷擴(kuò)散后，m厚的Al層沉積在電他背面，再熱生長(zhǎng)10nm表面鈍化氧化層，并使背面Al和硅形成合金，正面氧化層可大大降低表面復(fù)合速度，背面Al合金可吸除體雜質(zhì)和缺陷，因此開路電壓得到提高。早期PESC電池采用淺結(jié)，然而后來(lái)的研究證明，淺結(jié)只是對(duì)沒(méi)有表

34、面鈍化的電他有效，對(duì)有良好表面鈍化的電池是不必要的，而氧化層鈍化的性能和鋁吸除的作用能在較高溫度下增強(qiáng)，因此最佳PEsC電他的發(fā)射結(jié)深增加到1m左右。值得注意的是，目前所有效率超過(guò)20的電池都采用深結(jié)而不是淺結(jié)。淺結(jié)電池已成為歷史。 PEsC電池的金屬化由剝離方法形成Ti-pd接觸，然后電鍍Ag構(gòu)成。這種金屬化有相當(dāng)大的厚寬比和很小的接觸面積，因此這種電池可以做到大子83的填充因子和208（AM15）的效率。（B）鈍化發(fā)射區(qū)和背表面電池（PERC）：鋁背面吸雜是PEsC電池的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。然而由于背表面的高復(fù)合和低反射，它成了限制PESC電池技術(shù)進(jìn)一步提高的主要因素。PERC和PERL電池成功

35、地解決了這個(gè)問(wèn)題。它用背面點(diǎn)接觸來(lái)代替PEsC電他的整個(gè)背面鋁合金接觸，并用TCA（氯乙烷）生長(zhǎng)的110nm厚的氧化層來(lái)鈍化電他的正表面和背表面。TCA氧化產(chǎn)生極低的界面態(tài)密度，同時(shí)還能排除金屬雜質(zhì)和減少表面層錯(cuò)，從而能保持襯底原有的少子壽命。由于襯底的高少子壽命和背面金屬接觸點(diǎn)處的高復(fù)合，背面接觸點(diǎn)設(shè)計(jì)成2mm的大間距和2001Lm的接觸孔徑。接觸點(diǎn)間距需大于少子擴(kuò)散長(zhǎng)度以減小復(fù)合。這種電池達(dá)到了大約700mV的開路電壓和223的效率。然而，由于接觸點(diǎn)間距太大，串聯(lián)電阻高，因此填充因子較低。（C）鈍化發(fā)射區(qū)和背面局部擴(kuò)散電池（PERL）：在背面接觸點(diǎn)下增加一個(gè)濃硼擴(kuò)散層，以減小金屬接觸電阻。

36、由于硼擴(kuò)散層減小了有效表面復(fù)合，接觸點(diǎn)問(wèn)距可以減小到250m、接觸孔徑減小到10m而不增加背表面的復(fù)合，從而大大減小了電他的串聯(lián)電阻。PERL電池達(dá)到了702mV的開路電壓和235的效率。PERC和PER1。電池的另一個(gè)特點(diǎn)是其極好的陷光效應(yīng)。由于硅是間接帶隙半導(dǎo)體，對(duì)紅外的吸收系數(shù)很低，一部分紅外光可以穿透電池而不被吸收。理想情況下入射光可以在襯底材料往返穿過(guò)4n2次，n為硅的折射率。PER1。電池的背面，由鋁在SiO2上形成一個(gè)很好反射面，入射光在背表面上反射回正表面，由于正表面的倒金字塔結(jié)構(gòu)，這些反射光的一大部分又被反射回襯底，如此往返多次。Sandia國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的P。Basore博士發(fā)

37、明了一種紅外分析的方法來(lái)測(cè)量陷光性能，測(cè)得PERL電池背面的反射率大于95，陷光系數(shù)大于往返25次。因此PREL電他的紅外響應(yīng)極高，也特別適應(yīng)于對(duì)單色紅外光的吸收。在102m波長(zhǎng)的單色光下，PER1。電他的轉(zhuǎn)換效率達(dá)到451。這種電池AM0下效率也達(dá)到了208。（D）埋柵電池：UNSW開發(fā)的激光刻槽埋柵電池，在發(fā)射結(jié)擴(kuò)散后，用激光在前面刻出20m寬、40m深的溝槽，將槽清洗后進(jìn)行濃磷擴(kuò)散。然后在槽鍍出金屬電極。電極位于電池部，減少了柵線的遮蔽面積。電池背面與PESC一樣，由于刻槽會(huì)引進(jìn)損傷，其性能略低于PESC電池。電他效率達(dá)到196。（2）斯但福大學(xué)的背面點(diǎn)接觸電池（PCC） 點(diǎn)接觸電他的結(jié)

38、構(gòu)與PER1。電池一樣，用TCA生長(zhǎng)氧化層鈍化電池正反面。為了減少金屬條的遮光效應(yīng)，金屬電極設(shè)計(jì)在電池的背面。電池正面采用由光刻制成的金字塔（絨面）結(jié)構(gòu)。位于背面的發(fā)射區(qū)被設(shè)計(jì)成點(diǎn)狀，50m間距，10m擴(kuò)散區(qū)，5m接觸孔徑，基區(qū)也作成同樣的形狀，這樣可減小背面復(fù)合。襯底采用n型低阻材料（取其表面與體復(fù)合均低的優(yōu)勢(shì)），襯底減薄到約100m，以進(jìn)一步減小體復(fù)合。這種電他的轉(zhuǎn)換效率在AM15下為223。（3）德國(guó)Fraunhofer太陽(yáng)能研究所的深結(jié)局部背場(chǎng)電池（LBSF） LBSF的結(jié)構(gòu)與PERL電池類似，也采用TCA氧化層鈍化和倒金字塔正面結(jié)構(gòu)。由于背面硼擴(kuò)散一般造成高表面復(fù)合，局部鋁擴(kuò)散被用來(lái)

39、制作電池的表面接觸，2cmX2cm電池電池效率達(dá)到233（Voc=700mV，Isc413mA，F(xiàn)F一0806）。（4）日本sHARP的C一Sic-Si異質(zhì)pp+結(jié)高效電池 SHARP公司能源轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)室的高效電池，前面采用絨面織構(gòu)化，在SiO2鈍化層上沉積SiN為A只乙后面用RF-PECVD摻硼的c一Si薄膜作為背場(chǎng)，用SiN薄膜作為后表面的鈍化層，Al層通過(guò)SiN上的孔與cSi薄膜接觸。5cmX5cm電他在AM15條件下效率達(dá)到214（Voc669mV，Isc40.5mA，F(xiàn)F=079）。（5）我國(guó)單晶硅高效電池電源研究所在國(guó)家科委“八五”計(jì)劃支持下開展高效電池研究，其電池結(jié)構(gòu)類似UNSw的

40、V型槽PEsC電池，電池效率達(dá)到204。市太陽(yáng)能研究所“九五”期間在市政府支持下開展了高效電池研究，電池前面有倒金字塔織構(gòu)化結(jié)構(gòu)，2cmX2cm電池效率達(dá)到了198，大面（5cmX5cm）激光刻槽埋柵電池效率達(dá)到了186。二十一世紀(jì)光伏材料的發(fā)展趨勢(shì)和展望 90年代以來(lái)，在可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的推動(dòng)下，可再生能源技術(shù)進(jìn)入了快速發(fā)展的階段。據(jù)專家預(yù)測(cè)，下世紀(jì)中葉太陽(yáng)能和其它可再生能源能夠提供世界能耗的50。光伏建筑將成為光伏應(yīng)用的最大市場(chǎng)太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)和建筑的完美結(jié)合體現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展的理想例，國(guó)際社會(huì)十分重視。國(guó)際能源組織（IEA） 1991和1997相繼兩次起動(dòng)建筑光伏集成計(jì)劃，獲得很大成功，建筑光

41、伏集成有許多優(yōu)點(diǎn)：具有高技術(shù)、無(wú)污和自供電的特點(diǎn)，能夠強(qiáng)化建筑物的美感和建筑質(zhì)量；光伏部件是建筑物總構(gòu)成的一部分，除了發(fā)電功能外，還是建筑物耐候的外部蒙皮，具有多功能和可持續(xù)發(fā)展的特征；分布型的太陽(yáng)輻射和分布型的建筑物互相匹配；建筑物的外殼能為光伏系統(tǒng)提供足夠的面積；不需要額外的昂貴占地面積，省去了光伏系統(tǒng)的支撐結(jié)構(gòu)，省去了輸電費(fèi)用；PV陣列可以代替常規(guī)建筑材料，從而節(jié)省安裝和材料費(fèi)用，例如昂貴的外墻包覆裝修成本有可能等于光伏組件的成本，如果安裝光伏系統(tǒng)被集成到建筑施工過(guò)程，安裝成本又可大大降低；在用電地點(diǎn)發(fā)電，避免傳輸和分電損失（5一10），降低了電力傳輸和電力分配的投資和維修成本，建筑光伏集成系統(tǒng)既適用于居民住宅，也適用商業(yè)、工業(yè)和公共建筑，高速公路音障等，既可集成到屋頂，也可集成到外墻上；既可集成到新設(shè)計(jì)的建筑上，也可集成到現(xiàn)有的建筑上。光伏建筑集成近年來(lái)發(fā)展很炔，許多國(guó)家相繼制定了本國(guó)的光伏屋頂計(jì)劃。建筑自身能耗占世界總能耗的13，是未來(lái)太陽(yáng)能光伏發(fā)電的最大市場(chǎng)。光伏系統(tǒng)和建筑結(jié)合將根本改變太陽(yáng)能光伏發(fā)電在世界能源中的從屬地位，前景光明。PV產(chǎn)業(yè)向百兆瓦級(jí)規(guī)模和更高技術(shù)水平發(fā)展目前PV組件的生產(chǎn)規(guī)模在5一20Mw年，下世紀(jì)將向百兆瓦級(jí)甚至更大規(guī)模發(fā)展。同時(shí)自動(dòng)化程度、技術(shù)水平也將大大提高，電池效率將由現(xiàn)在的水平（單晶硅13一15，