我国太阳能电池产业研究报告—-毕业论文设计.docVIP

我国太阳能电池产业研究报告 第一章 薄膜太阳能电池概述 1.1 定义 什么是薄膜太阳能电池？ 根据名字意思，薄膜太阳能电池就是厚度非常薄的电池，大部分情况下起到光电转换作用的 薄膜都小于1 微米（也就是500 纳米左右）比较目前晶硅太阳能电池主流的180 微米或者 200 微米的电池片厚度而言，薄膜电池是一种非常薄的电池，根据发展历史及产品性能指标 的区别，薄膜电池也被定义为第二代太阳能电池，而第一代就是晶硅电池。 目前全球范围内就发展到第二代的薄膜电池，尽管也有一些学术机构定义了第三代太阳能电 池，但毕竟还处于理论研究或者实验室阶段的电池。 表 第一代 第二代 第三代太阳能电池定义一览 序号名称主要电池品种转换率备注1第一代 太阳能 电池 单晶硅电池 多晶硅电池15%-20%截至2008 年2 月全球超过90% 的太阳能电池都是第一代晶硅 电池2第二代 太阳能 电池 薄膜电池（主要有三种CdTe CIS/CIGS 硅基薄膜）5%-12%截至2008 年2 月，全球不超过 10%的太阳能电池为薄膜电池3第三代 太阳能 电池染料感光太阳电池dye-sensitized solar cell (DSC) 四层或者四层以上的叠层电 池30% 或者 以上理论研究阶段，部分产品有实验 室产出，但转换率或者性能指标 依然非常低 来源：恒州博智太阳能研究中心，2008.2 薄膜太阳能电池，顾名思义，乃是在塑胶、玻璃或是金属基板上形成可产生光电效应的薄膜， 厚度仅需数μm，因此在同一受光面积之下可较硅晶圆太阳能电池大幅减少原料的用量。薄 膜太阳能电池并非是新概念的产品，实际上人造卫星就早已经普遍采用砷化镓(GaAs)所制造 的高转换效率薄膜太阳能电池板(以单晶硅作为基板，转换效能在30%以上)。 不过，一方面因为制造成本相当高昂，另一方面除了太空等特殊领域之外，应用市场并不多， 因此直到近几年因为太阳能发电市场快速兴起后，发现硅晶圆太阳电池在材料成本上的局限 性，才再度成为产业研发中的显学。目标则是发展出材料成本低廉，又有利于大量生产的薄 膜型太阳能电池。目前已经开发出多种薄膜太阳能电池技术，具体见后文的介绍。 2008 年全球及中国薄膜太阳能电池产业深度研究报告 江苏尚泰太阳能有限公司 钱志军0511 2 1.2 分类和用途 图 薄膜电池分类（8 种）及主要应用领域 序号 名称 说明及应用领域 1 CdTe 薄膜 薄膜层为CdTe/CdS（碲化镉）材料的太阳能电池，主要用 于光伏发电。 2 CIS 铜铟硒 CIGS 铜铟硒镓 薄膜 CIS(Copper Indium Diselenide) 或是CIGS(Copper Indium Gallium Diselenide) 主要用于光伏发电。 3 硅基薄膜 硅基薄膜主要是指薄膜层带A-Si 的薄膜电池，根据设备的 生产工艺可以分为下面的几种：单结A-Si a-si/a-si 双结 a-si/uc-si 非晶/微晶 三结非晶硅等。主要用于光伏发电。 4 GaAs薄膜 GaAs Multijuction(多接面砷化镓) 在单晶矽基板上以化学气相沉积法成长GaAs 薄膜所制成的 薄膜太阳能电池，因为具有30%以上的高转换效率，很早就 被应用於人造卫星的太阳能电池板。新一代的GaAs 多接面 (将多层不同材料叠层)太阳能电池，如GaAs、Ge 和GaInP2 三接面电池，可吸收光谱范围极广，转换效率目前已可高达 39%，是转换效率最高的太阳能电池种类，而且性质稳定， 寿命也相当长。不过此种太阳能电池的价格也极为昂贵，平 均每瓦价格可高出多晶矽太阳能电池百倍以上，因此除了太 空等特殊用途之外，预期并不会成为商业生产的主流。 5 色素敏化染料 (Dye-Sensitized Solar Cell) 色素敏化感染料电池是太阳能电池中相当新颖的技术，产品 是由透明导电基板、二氧化钛(TiO2)纳米微粒薄膜、染料(光 敏化剂)、电解质和ITO 电极所组成。此种太阳能电池的优 2008 年全球及中国薄膜太阳能电池产业深度研究报告 江苏尚泰太阳能有限公司 钱志军0511 3 点在於二氧化钛和染料的材料成本都相对便宜，又可以利用 印刷的方法大量制造，基板材料也可更多元化。 不过目前主要缺点一是在於转换效率仍然相当低(平均约在 7~8%，实验室产品可达10%)，且在UV 照射和高热下会出 现严重的光劣化现象，二是在於封装过程较为困难(主要是 因为其中的电解质的影响)，因此目前仍然是以实验室产品 为主。然而，基於其低廉成本以及广泛应用层面的吸引力， 多家实验机构仍然在积极进行技术的