太阳能电池行业分析报告Word格式.docx
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到
1,100×
1,400mm尺寸的玻璃基板产能则在薄膜太阳能电池中排名第二，占了所有薄膜的
18%；
2005年时全世界太阳能电池产能有95%属于结晶系，5%属于薄膜技术。
2009年时薄膜技
术估计达到全世界总产能的20%，2013年时估计成长到30%；
针对非晶硅的生产产能，2009年的主要四家设施供货商为AMAT、Oerlikon、ULVAC以
及EPV；
这四家设施厂商所供应的产能达到了946MW（9亿4,600万瓦），也就是所有非晶硅产能的一半；
2030年此后光伏发电的成本会连续降低，电池的变换效率将进一步提高，光伏系统组
件将发展成建筑物通用的构件，能够实现大规模的标准化应用，几乎所有新建筑都将安装光伏阵列。
欧盟希望在2030年安装的光伏发电装置增添到200GW左右，全世界可能会达到
1000GW。
欧洲联合委员会研究中心（JRC）的展望，到21世纪末，可重生能源在能源结构中将占到80%以上，此中太阳能发电占到60%以上，充足显示出其重要的战略地位。
统计显示，2002年从前国内光伏发电装机容量向来彷徨在
5MW左右。
2002年到2004
年，
国内光伏市场大幅爬升。
2008年我国太阳能电池以2050MW的产量跃居全世界第一，但
国内
装机容量仅为20MW，我国制造的太阳能电池几乎所有出口。
估计
2008年中国累计安
装量
达到115MW。
中国光伏应用仍旧以独立系统为主，并网光伏发电应用比率还很小。
据中国电力科学院展望，2010年我国电力供应缺口为
，占需求的7.7%；
2020
年
为91GW，占8.2%。
可见国内电力市场日趋增添的需求为光伏家产的应用发展供应了有
力
支撑。
国家发改委提出了2010年光伏组件及系统累计安装
450MW的目标。
估计2008-2010
太阳能光伏装机容量的年均复合增添率将达到80.86%。
到2020
年，我国光伏累计装机容
量
将达到。
科技市场调研机构isuppli2009nian9月4日发布研究报告指出，以生产量来看，
2009第3页共30页年全世界前10大太阳能电池制造商依序将为FirstSolar（市占率由
08年的7.5%爬升至12.8%）、尚德（市占率由08年的7.3%下滑至6.9%）、Sharp
Electronics（市占率由08年的7.6%下滑至6.8%）、Q-Cells（市占率由08年的8.5%下滑至
6.3%）、英利绿色能源（市占率由08年的4.2%爬升至5%）、晶澳太阳能（市占率由
08
年的
4.1%爬升至4.7%）
、SunPower（市占率由
年的3.5%爬升至4.6%）、京瓷（市占率由08年
的4.5%爬升至4.6%）、茂迪（市占率由
年的4%爬升至4.2%）、昱晶（市占率由
3.3%爬升至4.1%）
。
表12009年世界太阳能电池生产公司前十名排序二、现有各样薄膜太阳能电池的特色
薄膜（Thinfilm）
光伏电池,其薄膜厚度一般在
2～3μm。
此中包含硅薄膜型
（主要包含多
晶硅、非晶硅和微晶硅）
、化合物半导体薄膜型
（主要包含非结晶型（a-Si:
H,a-Si:
H:
F,
a-Six-Gel-x:
H
等）
、III-V
族砷化镓、磷化铟（GaAs,InP
等）、II-VI
族硫化
镉（Cds系）和磷化锌（Zn3P2）
等）。
新资料薄膜型电池
（主要包含聚合物薄膜太阳能电池和染料敏化太阳能电池）
不一样材
料研
究已经达到的应用水平以下：
资料
效率（%）
利用状况
镓硒/磷化铟/锗混淆资料
35
仅实验室
镓硒
25
除某些空间利用外还没有宽泛应用
磷化铟
22
晶硅
PV
市场中最常用的资料
多晶硅
20
宽泛应用
铜铟镓硒
TFPV
市场中份额正在增添
碲化镉
17
TF
PV场中增添快速，但大多来自一家公司
非晶硅
10
中最为常有
有机资料
4-8
还没有应用，但有几家公司正踊跃试试商业化
（一）、多晶硅薄膜光伏电池
从70
年月中期人们就已经开始在低价衬底上堆积多晶硅薄膜
但因为生长的硅膜晶
粒太小,
未能制成有价值的太阳能电池。
当前制备多晶硅薄膜电池多采纳化学气相堆积法
包括低压化学气相堆积（
LPCVD）和等离子增添强学气相堆积（
PECVD）工艺,此外还有液
相外延法（LPPE）和溅射堆积法。
化学气相堆积主假如以
SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4或SiH4
为反响气体,在必定的保护
气氛下反响生成硅原子并堆积在加热的衬底上
衬底资料一般采纳
Si、SiO2、Si3N4
等。
可是,在非硅衬底上很难形成较大的晶粒
并且简单在晶粒间形成缝隙。
解决这一问题方法
是先用LPCVD在衬底上沉一层较薄的非晶硅层
再将这层非晶硅层退火
获取较大的晶粒,
而后再在这层籽晶上堆积厚的多晶硅薄膜
这就是再结晶技术
当前采纳的技术主要有固
相结晶法和中区熔再结晶法。
多晶硅薄膜电池除采纳了再结晶工艺外
此外采纳了几乎所
有制备单
晶硅光伏电池的技术
这样制得的光伏电池变换效率显然提高。
液相外延（LPE）
法的原理是经过将硅熔融在母体里
降低温度析出硅膜。
因为多晶硅薄
膜电池所使用的硅远较单晶硅少
又无效率衰败问题
并且能够在
低价衬底资料上制备
其成本远低于单晶硅电池
而效率高于非晶硅薄膜电池，可能成为薄
膜太阳能电池中间发
展速度最快的一个品种。
（二）非晶硅薄膜太阳能电池
非晶硅太阳电池是
1976年出现的新式薄膜太阳能电池
它与单晶硅和多晶硅太阳能电
池
的制作方法完好不一样
硅资料耗费少、电耗低。
制造非晶硅太阳能电池最常有的方法有辉
光
放电法、反响溅射法、化学气相堆积法、电子束蒸发法
和热分解硅烷法等。
辉光放电法是将一石英容器抽成真空
充入氢气或氩气稀释的硅烷
用射频电源加热,
使
硅烷电离,
形成等离子体。
非晶硅膜就堆积在被加热的衬底上。
若硅烷中掺人适当的氢化
磷
或氢化硼,
即可获取N型或P型的非晶硅膜。
衬底资料一般用玻璃或不锈钢板。
这类制备
非晶硅薄膜的工艺
主要取决于严格控制气压、
流速和射频功率,
对衬底的温度的要求也很
严格。
非晶硅太阳能电池有各样不一样的结构
此中有一种经典的结构叫
PiN型,
它是在衬底
上先堆积一层掺磷的
N型非晶硅,
再堆积一层未混杂的
i
层,而后再
堆积一层掺硼的
P
型非晶硅,
最后用电子束蒸发一层减反射膜
并蒸镀银电极。
此种制作工
艺,
能够采纳一
连串堆积室,
在生产中构成连续程序
以实现大量量生产。
同时,
非晶硅太阳能电池很薄,
能够制成叠层式,
或采纳集成电路的方法制造
在一个平面上,
用适合的掩模
工艺,一次
制作多个串连电池
以获取较高的电压。
非晶硅能够生长在很薄的不锈钢和塑料衬底上
制备出超轻量级的太阳能电池。
这类电
池拥有很高的电功率
/重量比,
第一被用在太阳功率飞机上
并在1990
年达成了初次超越
美国的飞翔,
创建了太阳功率飞翔的新记录。
当前,
非晶硅太阳能电池存在的问题是光电变换效率偏低
国际先进水平为
10%左右,
且不够稳固,
常有变换效率衰降的现象
限制着非晶硅电池作为大型太阳能电源
只好应
用于弱光电源。
非晶硅太阳能电池还存在稳固性秒高等弊端，直接影响了它的实质应用。
因为非晶硅光学禁带为
1.7eV，使得资料自己对太阳辐射光谱的长波地区不敏感，这样一
来就限制了非晶硅太阳能电池获得更的高的变换效率。
别的，其光电效率会跟着光照的时
间的连续
而衰减，即所谓的光致衰败效应，使得电池性能不稳固。
解决这些问题的门路就
是制备叠层
太阳能电池，叠层太阳能电池是由在制备的单结太阳能电池上淀积一个或多个
多电池制得
的。
当前，非晶硅薄膜太阳能电池的研究获得两大进展：
第一，三叠层结构非
晶硅太阳能电
池变换效率达到
13%，创下新的记录；
第二，三叠层太阳能电池年生产能力
达5MW。
美国
联合太阳能公司（
VSSC）制得的单结太阳能电池最高变换效率为
9.3%，三叠
层电池最高转换效率为13%。
估计效率衰降问题战胜后,非晶硅太阳电池将促使太阳能利用的大发展,因为它成本低,重量轻,应用更加方便,它能够与房子的屋面联合构成住户的独立电源。
（三）多元化合物薄膜太阳能电池
在发展硅系太阳能电池的同时
为了避开硅系太阳能电池存在的广泛问题
人们也在
研制其余资料的太阳能电池。
这此中主要包含砷化镓
III-V
族化合物、硫化镉及铜铟硒
薄膜电池等。
砷化镓III-V
化合物及铜铟硒薄膜电池因为拥有较高的变换效率遇到人们的广泛重视。
砷化镓属于III-V
族化合物半导体资料
其能隙1.4eV,
并且耐高温性强,在二百多度
的温度下,
光电变换性能仍不遇到太大的影响
并且因为其最高光电变换
效率约30%,
特别适合做高温聚光太阳电池。
所以
是一种很理想的电池资料。
已研究的砷化镓系列太
阳能电池
有单晶砷化镓、多晶砷化镓、镓铝砷———砷化镓异质结、金属
-半导体砷化镓、
金属2绝
缘体2
半导体砷化镓太阳能电池等。
砷化镓等
化合物薄膜电池的制备近似硅半导体资料的制备
有晶体生长法、直
接拉制法、气相生长法、液相外延法等。
除砷化镓外,其余III-
V化合物如GaSb、GaInP
等电池资料也获取了开发。
1998
年德国费莱堡太阳能系统研究所制得的砷化镓太阳能电池
转换效率为
24.2%,为欧洲最高记录。
初次制备的
GaInP
电池变换效率已经达到为
14.
7%。
此外,
该研究所还采纳堆叠结构制备
GaAs,GaSb电池,
该电池是将
2个独立的电池堆
叠在一起,GaAs
作为上电池,下电池用的是
GaSb,所获取的电池效率达到
31.1%。
铜铟硒CuInSe2
简称CIS。
是以铜、铟、硒三元化合物半导体为基本资料制成的太阳
能
电池。
它是一种多晶薄膜结构
CIS
资料的能降为
1.leV,适于太阳光的光电变换。
此外
CIS薄膜太阳能电池不存在光致衰败问题。
CIS电池薄膜的制备一般采纳真空镀膜、
硒化法、
电堆积、电泳法或化学气相堆积法等工艺来制备
资料耗费少,
成本低,
性能稳固,光电
变换效率在10%以上。
真空蒸镀法是采纳各自的蒸起源蒸镀铜、
铟和硒。
硒化法是使用H2
Se叠层膜硒化,
但这类方法很难获取组分均匀的
CIS。
近来还发展用铜铟硒薄膜加在非
晶硅薄膜
之上,构成叠层太阳能电池,
提高了太阳能电池的效率
并战胜了非晶硅光电效
率的衰降问
题。
CIS薄膜电池从
80年月最先
8%的变换效率发展到当前的
15%左右。
预
计到2000
年CIS
电池的变换效率将达到
20%,
相当于多晶硅太阳能电池。
CIS
作为太
阳能电池的半导体
资料,
拥有价钱便宜、性能优秀和工艺简单等长处。
铜铟硒薄膜太阳能
电池对宇宙射线的耐受性比其余电池高，是一种成本低、质量轻的宇宙用
太阳能电池，可
作为人造卫星的电源等。
1954年雷诺兹发现了硫化镉拥有光生伏打效应。
1960年采纳真空蒸镀法制得硫化镉太
阳能电池,
光电变换效率为
3.5%。
1964年美国制成的硫化镉太阳能电池
光电变换效率
提高到4%～6%。
除了烧结型的块状硫化镉太阳能电池外
人们更侧重研究簿膜型硫化镉
太阳能电池。
它是用硫化亚铜为阻拦层
构成异质结,
按硫化镉资料的理论计算,其光电
变换效率可达16.4%。
只管非晶硅薄膜电池在国际上有较大影响
可是到现在有些国家仍指
望发展硫化镉太阳能电池,因为它在制造工艺上比较简单
设施问题简单解决。
镉碲薄膜
电池在薄膜电池中历史是最久的,典型的CdTe光电池结构的主体是由约
2μm层的p
型
CdTe层与后
仅0.1μm的n型CdS形成。
CdS层的上沿先联合TCO,再连结基材CdTe上
沿接合背板,
以形成一个光电池架构。
CdTe光电池的制备方法当前有多种工艺能够采纳。
最常有的方法有溅镀法、化学蒸镀、
ALE、丝网印刷、电流堆积、化学发射、密集聚积升华法等
此中电流堆积法是最廉价的方
法
之一,堆积操作需要的温度较低
所耗用碲元素也最少
也是工业界采纳的主要方法。
综
上所述,只管多元化合物薄膜太阳能电池的效率较非晶硅薄膜太阳能电池效率高
成本较
单晶硅电池低,并且也易于大规模生产
但因为其构成元素多半剧毒
会对环境造成严重
的污染,有的素比较罕有。
这类电池其实不是晶体硅太阳能电池最理想的代替品。
（四）聚合物薄膜太阳能电池
在太阳能电池中以聚合物取代无机资料是刚才开始的一个太阳能电池的研究方向。
其原
理是利用不一样氧化复原型聚合物的不一样氧化复原电势
在导电资料（电极）表面进行多层复
合,制成近似无机P—N结的单导游电装置。
此中一个电极的内层由复原电位较低的聚合物
修饰,外层聚合物的复原电位较高
电子转移方向只好由内层向外层转移
;
另一个电极的修
饰正好相反,
并且第1个电极上
2种聚合物的复原电位均高于后者的
2种聚合物的复原电位。
当2个修饰电极放入含有光敏化剂的电解液中时
光敏化剂吸光后产生的电子转移到复原
电位较低的电极上,
复原电位较低电极上累积的电子不可以向外层聚合物转移
只好经过外
电路经过复原电位较高的电极回到电解液
因别的电路中有光电流产生。
聚合物薄膜太阳能电池的制备的重点步骤是聚合物半导体的层的形成。
当前主要有
3
种技术1）真空技术是当前制备薄膜广泛采纳的方法之一
主要包含真空镀膜溅射和分子
束外延生长技术;
（2）
溶液办理成膜技术。
常用的溶液成膜技术主要有电化学堆积技术、
甩膜技术、铸膜技术、预聚物转变技术、
Langmuir2Blodgett
技术、分子组装技术、印刷
技术等;
（3）
单晶技术。
制备聚合物半导体单晶的方法有
:
电化学法、扩散法随和相法。
因为有机资料柔性好,制作简单,资料根源宽泛,成本底等优势,进而对大规模利用太阳能,供应低价电能拥有重要意义。
新式有机薄膜太阳能电池在原有的两层结构中间加
入一种混淆薄膜，变为三层结构，这样就增添了产生电能的分子之间的接触面积，进而大大提高了太阳能变换率。
可折叠薄膜的太阳能电池是一种利用非晶硅联合PIN光电二极管技术加工而成的薄膜太阳能电池。
此系列产品拥有柔嫩便携、耐用、光电变换效率高等特色；
可宽泛应用于电子
花费品、远程监控/通信、军事、野外/
室内供电等领域。
有机薄膜太阳能电池使用塑料等质柔和软的资料为基板，
所以人们对它的适用化期望很
高。
研究人员表示，经过进一步研究，有望开发出变换率达
20%、可投入实质使用的有机
薄
膜太阳能电池。
专家以为,将来5年内薄膜太阳能电池将大幅降低成本，
届时这类薄膜太阳
能电池将宽泛用于腕表、计算器、窗帘甚至服饰上。
（五）染料敏化太阳能电池
染料敏化电池的原理是
TiO2
表面吸附一层对可见光拥有优秀的汲取性能的染料光敏
化剂后,染料分子在可见光的作用下
经过汲取光能而跃迁到激发态
经过染料分子和
TiO2表面的互相作用
电子跃迁到较低能级的导带
进入TiO2
导带的电子被导电电极薄
膜采集,经过外回路,
回到反电极产生光电流。
染料敏化薄膜太阳能电池主要由以下几部分构成
透明导电玻璃、纳米TiO2
多孔半导
体薄膜、染料光敏化剂、电解质和反电极。
透明导电玻璃作为导电电极
就是在一般玻璃上
镀上一层掺F或Sb的SnO2的透明导电膜,也能够是ITO薄膜,
在导电膜和玻璃之间最好
扩散一层几纳米的SiO2。
正、负电极电子的传输和采集主假如经过导电玻璃进行的
其制
备方法主要有:
磁控溅射、化学气相堆积等。
光阳极往常是由纳米
多孔半导体薄膜组
成。
好多成熟的薄膜制备方法都能够用于制备光阳极。
反电极也称为岁月极
是有透明半导
体膜构成,主要用于采集电子和催化作用
加快I-/I-3
以及阴极电子之间电子互换速度。
另外,岁月极中厚厚的一层铂还起光反射作用。
染料的性能决定电池的光电变换效率。
电
解质主要作用是传输
I-3
和I-。
纳米晶TiO2太阳能电池的长处在于它低价的成本和简单的工艺及稳固的性能。
其光电
效率稳固在10%以上,
制作成本仅为硅太阳电池的
1/5～1/10,
寿命能达到20
年以上。
（六）柔性光伏电池
升级会员 