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太阳能电池产业报告 一、概述 21世纪人类面临经济高速增长和社会可持续发展的双重压力。现今支持社会发展的主要力量仍是以煤炭、石油、天然气为代表的化石能源。但是化石能源的过度使用已经造成了各种环境污染和温室效应等一系列负面作用。更关键的是化石能源已近罄竭，按照现在的开采使用速度，化石能源将在10年后开始减产，在50到100年间用尽。为此，各国都在争相开发研究水能、风能、核能、太阳能等可替代、可循环的清洁能源。在这些能源之中，太阳能作为一种分布广泛、取之不尽、用之不竭的绿色无污染清洁能源，是人类社会可持续发展的首选能源。 在太阳能的有效利用中；大阳能光电利用是近些年来发展最快，最具活力的研究领域， 是其中最受瞩目的项目之一。为此，人们研制和开发了太阳能电池。最早问世的太阳电池是单晶硅太阳电池。用硅来制造太阳电池，原料可谓不缺。但是提炼它却不容易，所以人们在生产单晶硅太阳电池的同时，又研究了多晶硅太阳电池和非晶硅太阳电池，至今商业规模生产的太阳电池，还没有跳出硅的系列。本文主要介绍现在应用最广泛的晶体硅太阳能电池的生产技术、上游产品多晶硅及太阳能电池的产业现状和上品公司介入太阳能行业的潜在机会。。 二、硅太阳能电池技术简介 1．太阳能电池原理 简而言之，太阳能电池发电是利用了特定半导体材料的光伏效应。光与半导体的相互左右可以产生光载流子。当产生的电子-空穴对靠半导体内形成的势垒分开到两极时，产生电势，称为光生伏打效应（简称光伏效应）。当连上外接电路时，只要足够阳光照射，就能产生源源不断的电流。半导体光电器件应该满足以下两个条件： （1） 半导体材料对入射光有足够大的吸收系数，即入射光的能量应大于半导体的禁带宽度。吸收系数大，则光的透入深度就浅，所需材料就少，比如晶体硅需要200－300um 才能吸收太阳光谱中波长较长的光。 （2） 半导体有光伏结构，必须要能形成内生电池对应的势垒。晶体硅太阳能电池是掺杂磷和硼，形成p-n 结，从而得到p-n 结势垒。 一般的半导体主要结构如下： 　　图中，正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。当硅晶体中掺入其它的杂质，如硼、磷等，当掺入硼时，硅晶体中就会存在着一个空穴，它的形成可以参照下图： 　　图中，正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。而黄色的表示掺入的硼原子，因为硼原子周围只有3个电子，所以就会产生入图所示的蓝色的空穴，这个空穴因为没有电子而变得很不稳定，容易吸收电子而中和，形成P（positive）型半导体。??? 同样，掺入磷原子以后，因为磷原子有五个电子，所以就会有一个电子变得非常活跃，形成N（negative）型半导体。黄色的为磷原子核，红色的为多余的电子。如下左图。 ??? N型半导体中含有较多的空穴，而P型半导体中含有较多的电子，当P型和N型半导体结合在一起时，在两种半导体的交界面区域里会形成一个特殊的薄层，界面的P型一侧带负电，N型一侧带正电。这是由于P型半导体多空穴，N型半导体多自由电子，出现了浓度差。N区的电子会扩散到P区，P区的空穴会扩散到N区，一旦扩散就形成了一个由N指向P的“内电场”，从而阻止扩散进行。达到平衡后，就形成了这样一个特殊的薄层形成电势差，这就是PN结。 当芯片受光后，PN结中，N型半导体的空穴往P型区移动，而P型区中的电子往N型区移动，从而形成从N型区到P型区的电流。然后在PN结中形成电势差，这就形成了电源。(如下图所示）  由于半导体不是电的良导体，电子在通过p－n结后如果在半导体中流动，电阻非常大，损耗也就非常大。但如果在上层全部涂上金属，阳光就不能通过，电流就不能产生，因此一般用金属网格覆盖p－n结（如图 梳状电极），以增加入射光的面积。 　　另外硅表面非常光亮，会反射掉大量的太阳光，不能被电池利用。为此，科学家们给它涂上了一层反射系数非常小的保护膜（如图），将反射损失减小到5％甚至更小。一个电池所能提供的电流和电压毕竟有限，于是人们又将很多电池并联或串联起来使用，形成太阳能光电板。 3．晶体硅太阳能电池制程 晶体硅的制程 改良西门子法：改良西门子法是用氯和氢合成氯化氢（或外购氯化氢），氯化氢和工业硅粉在一定的温度下合成三氯氢硅，然后对三氯氢硅进行分离精馏提纯，提纯后的三氯氢硅在氢还原炉内进行CVD反应生产高纯多晶硅。 （2）硅片切割、清洗 （3）太阳能电池板制程 4.太阳能电池系统 三、产业现状 1.硅原料产业 目前国内多晶硅生产在工艺技术和规模上与国外有较大的差距，原料消耗高、能耗高、规模小、产量低、装备差、成本高、质量不稳定、市场竞争力弱。因此多晶硅生产厂家由上世纪80年代的14家到90年代减为两家（峨嵋半导体材料厂和洛阳单