中国薄膜太阳能电池发展现状分析.docx
中国薄膜太阳能电池发展现状分析一、中国薄膜太阳能电池发展状况我国太阳能电池设备主要是晶硅太阳能电池设备主要制造商经过2011年上半年的快速增长127.2%,并创历史同期新高后，进入下半年，由于光伏产品供大于求，库存大量积压，使得大部分光伏生产企业扩产计划推迟，大批设备订货合同不得不推迟交货，销售迅速回落。但2011年全年太阳能电池设备销售收入还是以较高的增长率增长75%o进入2012年，我国太阳能电池设备市场继续低迷，全年太阳能电池设备销售收入呈现了负增长。我国也高度重视薄膜太阳能电池技术的研发和产业化，与国际先进水平差距逐步缩小，积极有序地发展。截至2008年底，我国已建成并投产的14家薄膜太阳能电池企业的产能约达125.9MW,年产量约为46MW。截止2009年底，已开工建设和已开展前期工作宣布建设的薄膜太阳能电池项目将近40个。2011年1月，首台“中国造”代表国际尖端水平的薄膜太阳能电池关键生产设备一一等离子体增强型化学气相沉积设备(PEeVD)成功下线，打破了高端薄膜太阳能电池设备一直被国外厂商垄断的局面。2011年5月5日，中国首支CIGS薄膜太阳能集电管的面世，向业界宣告国内薄膜太阳能电池发展紧跟世界脚步。尽管近年来多晶硅价格大幅下滑，晶硅电池转换效率稳步提升，薄膜电池成本优势减弱，发展放缓。但光伏行业正逐步走向技术多元化，晶硅、薄膜、聚光技术的博弈不再局限于成本的比拼，各技术可以在各自的优势应用领域上拓展市场空间。在未来市场中，薄膜太阳能电池所占的比重将会不断增加，薄膜太阳能电池的研发将继续提速。未来光伏建筑一体化(BIPV)的推广以及国家扶持太阳能电池发展的政策陆续出台，将推动我国薄膜太阳能电池新一轮的高速发展。另外,薄膜电池已被列入我国太阳能光伏产业“十二五”规划的发展重点。二、硅基薄膜太阳能电池发展状况我国自70年代未开始研究硅基薄膜太阳电池。到80年代未，小面积电池效率达到IL2%,大面积电池效率超过8%,均达到国际同期先进水平。然而在高新技术产业化进程方面远远落后子国外，至今没有一条具有我国知识产权的硅基薄膜电池生产厂，引进的2条MW级的生产线是美国ChrOnar公司80年代初的技术装备起来的设备，无论是从电池产品的数量，还是从质量上均不能与国际大企业财团竞争。目前世界上太阳：“光伏发电制造业基本被国际超级财团所垄断，如目前硅基薄膜电池的生产厂，以及1997年至2000年扩产的商家主要是美国的联合太阳公司，Solarex公司及日本的三洋、Sharp等公司。国际社会已把我国的光伏市场当作其市场开发的潜在地区之一，不少公司已在我国进行具有商业化目的的示范工程和合作项目。为此，我们必须加快产业化步伐，保护和占领我国自己的光伏市场。硅基薄膜太阳电池产业属世界新能源高新技术领域，没有国家的大力支持是不可能发展、壮大的。因此我们建议在第十个五年计划中：确定优先发展低成本、硅基薄膜太阳电池的基本方向；重点扶植基础较好的研究单位进行攻关；在硅基薄膜太阳电池产业化过程中，政府给与资金投入，并提供无息贷款；在太阳电池的销售环节中，政府对用户进行政策性补贴，以推动新能源的利用，并保护企业界生产新能源的积极性。南开大学在硅基薄膜太阳电池的开发研究方面已有二十多年的知识积累，研究水平据国内领先、国际先进平，并具备协助实业界实现硅基薄膜太阳电池产业化的能力。现在，正与天津计委、新能源投资公司等单位合作，实施硅基薄膜电池的产业化工作。为加快产业化步伐，我们拟：引进国外关键设备，利用国内科技成果，建立90年代国际先进水平的硅基薄膜电池生产线。加强产品的二次开发，不断拓宽应用领域，以有利于企业开拓市场，并带动相关企业的发展。硅基薄膜太阳电池产业属高新技术产业，其发展和壮大需要坚持不懈的努力和政府强有力的政策支持。希望国家制定更加有效的措施和规划，在政策导向、财政、税收等方面给予高新技术产业更大的支持与保护，以促进我国硅基薄膜电池产业的发展与技术进步，迎接国际的挑战。三、中国多晶硅薄膜太阳电池的发展状况我国晶体硅薄膜电池的研究仍处于实验室阶段。1982年长春应用化学研究所韩桂林等人用CVD法制备出晶体硅薄膜电池，并研究了多晶硅薄膜的生长规律和其基本的物理特性。具体制备工艺如下：在系统中采用高频加热石墨，系统抽真空后通窗气以驱除残留气体，加热石墨至所需温度,随即通入混合气体，在IlOO°C-1250下，SiCU被H2还原，使硅沉积在衬底上。1998年北京市太阳能研究所赵玉文等报道了SiH2C12为原料气体，采用快速热化学气相沉积(RTCVD)工艺在石英反应器中沉积生成多晶硅薄膜，同时研究了薄膜的生长特性、微结构，并研制出多晶硅薄膜太阳能电池，电池结构为金属栅线/p÷多晶膜/n多晶硅膜/n+C-硅/金属接触。采用扩硼形成p+层，结深约为Ium,电池面积为lcm2,AMl15>100mV/cm2条件下，无减反射涂层，电池转换效率为4.54%,Jsc=14.3mAcm2,V=0.460V,FF=0.67o其具体制备工艺条件如下：气源为H2和SiH2C12的混合物，石英管内配有石墨样品托架，采用程控光源将石墨样品托架加热到1200oCo试验所用衬底为重掺杂磷非活性单晶硅片或非硅质底材，在1030。C下薄膜生长速率为IOnm/s。我国晶体硅薄膜太阳电池研究水平与国际水平相差较大，应加速发展。在廉价衬底上形成高质量的多晶硅薄膜，研究衬底与硅膜之间夹层,用以阻挡杂质向硅膜扩散，并研制出具有较高转换效率的多晶硅薄膜电池，在近期内使其转换效率能达到W%左右，为工业化生产做准备,以期成本能降低到1美元/W左右。综上所述，多晶硅薄膜太阳电池在提高太阳电池效率、节约能源和大幅度降低成本方面都具有极其诱人的前景。但由于对多晶硅薄膜材料的研究不深，膜生长技术的不完善,以及薄膜多晶方式在原理上的限制，致使我国的多晶硅薄膜电池还处于实验室阶段。实践证明，科学难题的解决需要长期坚持不懈的努力，而不是急功近利的短期行为。只要从战略高度出发，锲而不舍，就一定会达到成功的彼岸。四、20122014年中国薄膜太阳能电池生产发展新情况与晶体硅电池的“龙虎斗”中，薄膜电池开局不利。光伏应用市场的快速发展造成对太阳级多晶硅材料的需求旺盛，而薄膜电池尚在发展，市场份额会逐年扩大。虽然，薄膜电池有很大的发展潜力，原材料成本低、方便大规模制造,但由于电能转化率低，因此综合成本要高于晶体硅电池。同时，随着晶体硅的价格回落，薄膜电池考验光伏企业技术和资金的支持。不过，这并不意味着薄膜电池败局已定。薄膜电池与晶硅电池最主要的区别在于转换效率、衰减、占地面积、柔性等。在国际市场硅原材料持续紧张的背景下，薄膜太阳电池已成为国际光伏市场发展的新趋势和新热点。当前，晶硅电池占据85%以上的市场份额,而剩余的15%则由薄膜电池包揽，其中硅基薄膜电池的比重约为10%,CIGS和磁化镉等类型薄膜电池的比重约为5%o尽管薄膜电池未占主体，但是较之传统晶硅电池，薄膜电池可谓标准的潜力股。
