光伏材料

发布时间：2020-03-04 01:42:07 来源：范文大全收藏本文下载本文手机版

光伏材料的发展与未来

摘要：根据对近几年光伏材料的发展和重要性作出分析和研究，并对光伏材料的主要发展方向进行进行研究，指导我们将来在研究中应从事的方向。

光键字：光伏材料太阳能电池市场分析

今年，几乎省份都出现了柴油荒现象、汽油价格也是一涨再涨。而且，据估计今年我国电力将严重缺口，而这一切已经限制了国民经济的发展，对人们的生活带来了不便，甚至可以说是已经来后造成在严重威胁。据乐观估计石油还可开采40~100年、煤炭可使用200~500年、铀还可开采65年左右、天然气能满足58年的需求。

人们对安全，清洁，高效能源的需求日益增加。且能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈。为此，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力。欧洲一些高水平的核研究机构也开始转向可再生能源。在国际光伏市场巨大潜力的推动下，各国的太阳能电池制造业争相投入巨资，扩大生产，以争一席之地。

我国也不例外，中国已经超过了日本和欧洲成为了太阳电池能第一生产大国，并且形成了国际化、高水平的光伏产业群。这对我们专业的在校大学生来说是个好消息。并且这个专业的就业率还很高。

我国76%的国土光照充沛，光能资源分布较为均匀；与水电、风电、核电等相比，太阳能发电没有任何排放和噪声，应用技术成熟，安全可靠；除大规模并网发电和离网应用外，太阳能还可以通过抽水、超导、蓄电池、制氢等多种方式储存，太阳能＋蓄能几乎可以满足中国未来稳定的能源需求。

当然，光伏产业的发展离不开材料。光伏材料又称太阳电池材料，只有半导体材料具有这种功能。可做太阳电池材料的材料有单晶硅、多晶硅、非晶硅、GaAs、GaAlAs、InP、CdS、CdTe等。用于空间的有单晶硅、GaAs、InP。用于地面已批量生产的有单晶硅、多晶硅、非晶硅。其他尚处于开发阶段。目前致力于降低材料成本和提高转换效率，使太阳电池的电力价格与火力发电的电力价格竞争，从而为更广泛更大规模应用创造条件。但随着技术的发展，有机材料也被应用于光伏发电。光伏电池的发展方向㈠硅太阳能电池

硅太阳能电池分为单晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池三种。

单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。在实验室里最高的转换效率为24.7%，规模生产时的效率为15% 多晶硅薄膜太阳能电池与单晶硅比较,成本低廉，而效率高于非晶硅薄膜电池，其实验室最高转换效率为18%,工业规模生产的转换效率为10%。

非晶硅薄膜太阳能电池成本低重量轻，转换效率较高，便于大规模生产，有极大的潜力。如果能进一步解决稳定性问题及提高转换率问题，那么，非晶硅太阳能电池无疑是太阳能电池的主要发展产品之一。㈡多元化合物薄膜太阳能电池

多元化合物薄膜太阳能电池材料为无机盐，其主要包括砷化镓III-V族化合物、硫化镉、硫化镉及铜锢硒薄膜电池等。

硫化镉、碲化镉多晶薄膜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

砷化镓（GaAs）III-V化合物电池的转换效率可达28%，抗辐照能力强,对热不敏感，适合于制造高效单结电池。

铜铟硒薄膜电池（简称CIS）适合光电转换，不存在光致衰退问题，转换效率和多晶硅一样。具有价格低廉、性能良好和工艺简单等优点，将成为今后发展太阳能电池的一个重要方向。㈢聚合物多层修饰电极型太阳能电池

有机材料柔性好，制作容易，材料来源广泛，成本底等优势，从而对大规模利用太阳能，提供廉价电能具有重要意义。㈣纳米晶太阳能电池

纳米TiO2晶体化学能太阳能电池是新近发展的，优点在于它廉价的成本和简单的工艺及稳定的性能。其光电效率稳定在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。㈤有机太阳能电池

有机太阳能电池，就是由有机材料构成核心部分的太阳能电池。中国的太阳能电池研究比国外晚了20年，尽管最近10年国家在这方面逐年加大了投入，但投入仍然不够，与国外差距还是很大。政府已加强政策引导和政策激励。例如：太阳能屋顶计划、金太阳工程等诸多补贴扶持政策，还有在公共设施、政府办公楼等领域推广使用太阳能。在政策的支持下中国有望像美国一样，会启动一个巨大的市场。

太阳能光伏发电在不远的将来会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。预计到2030年，可再生能源在总能源结构中将占到30％以上，而太阳能光伏发电在世界总电力供应中的占比也将达到10％以上；到2040年，可再生能源将占总能耗的50％以上，太阳能光伏发电将占总电力的20％以上；到21世纪末，可再生能源在能源结构中将占到80％以上，太阳能发电将占到60％以上。这些数字足以显示出太阳能光伏产业的发展前景及其在能源领域重要的战略地位。由此可以看出，太阳能电池市场前景广阔。

我国的光伏产业发展情况

目前我国的太阳能光伏电池的发展主要有以下三个流程或终端：

1.原材料供给端:半导体产业景气减缓及原材料产能的释放,甚至太阳能级冶金硅的出现,多晶硅原材料合同价小幅波动,现货价回落,由此判断2009年后长晶切片厂锁定利润的能力增强。而各晶体硅电池片厂在竞相扩产及其它种类太阳能电池片分食市场下,不免减价竞争。面对全球景气趋缓与成熟市场的政府补贴缩水,应谨慎审视自我在光伏产业链垂直整合或垂直分工的定位,以有限资金进行有效的策略性切入来降低进料成本提高竞争力。

2.提高生产效率与效益:目前晶体硅电池片厂产能利用率与设备使用率多不理想,应该回归企业营运基本面,着力于改善实际产量/设计产能、营收额/设备资本额、营利额/设备折旧额等衡量指标。具体降低营运成本的措施可能有:工艺优化以提升光电转换效率与良品率;落实日常点检与周期性预防保养以提高内外围设备妥善率即可生产时间A/T与平均故障时间MTBF指标;完善训练机制以提高人员技术水平的平均复机时间MTTR指标;适度全自动化以提高单位时间产出及缩短生产周期;原物料与能源使用节约合理化;加强后勤管理保障及时备料与应急生产预案等等。

3.创新与研发:现有主流晶体硅电池生产工艺在最佳匹配优化及持续投产下,重复验证了其光电转换效率的局限性。在多晶供料无虞的情况下,晶体硅电池片厂中长期技术发展应以自身特色工艺需求(例如变更电池结构或生产工艺流程;引进或开发新型辅料或设备),向上游供料端要求硅片技术规格(掺杂、少子体寿命、电阻率、厚度等等)以期光电转换效率最大化与成本最优化,并联合下游组件共同开发质量保障的高阶或低阶特色产品以满足不同市场需求,创造自身企业一片蓝海。

我国目前在建的或已建的光伏产业项目主要有： 1.江西赛维多晶硅项目

投资方为江西赛维太阳能有限公司，项目地址在江西的新余市，靠近江西赛维在新余市的现有太阳能晶片工厂。江西赛维太阳能有限公司是太阳能多晶片制造公司，江西赛维太阳能向全球光电产品，包括太阳能电池和太阳能模组生产商提供多晶片。另外该公司还向单晶及多晶太阳能电池和模组生产商提供晶片加工服务。江西赛维太阳能公司计划在2008年底完成多晶硅工厂建设，预计生产能力最高可到6000吨多晶矽，到2009年底再提高到15000吨水准。

江西赛维多晶硅项目由总部位於德克萨斯州的Fluor公司负责设计、采购设备及建造，项目合同达10亿美元。 2.4.连云港多晶硅项目

2007年12月5日，总投资10亿美元、年产1万吨高纯度多晶硅项目投资协议在南京江苏议事园正式签约。该项目由TRINA SOLAR LIMITED(天合光能有限公司)在连云港市经济技术开发区投资建设。TRINA SOLAR LIMITED是一家在美国纽交所上市的国际知名光伏企业。美林集团、瑞士好能源、美国威灵顿、德意志银行等多家国际知名公司均为该公司股东。TRINA SOLAR LIMITED拟独资设立的天合光能（连云港）有限公司采用目前国际上较先进的改良西门子法生产工艺。

5..深南玻宜昌多晶硅项目

投资方为南玻与香港华仪有限公司、宜昌力源科技开发有限责任公司共同投资建设，项目名称宜昌南玻硅材料有限公司，它南玻集团下属控股子公司，隶属于南玻集团太阳能事业部，公司成立于2006年8月。公司位于湖北省宜昌市猇亭区，规划占地为1500亩，分

一、

二、三期工程统一规划布局，总规模为年产5000吨高纯多晶硅、450兆瓦太阳能电池组件，公司总投资约60亿人民币。宜昌南玻公司将主要从事半导体高纯硅材料、高纯超细有机硅单体、白碳黑的生产与销售以及多晶硅、单晶硅、硅片及有机硅材料的高效制取、提纯和分离等工艺技术和设备开发。首期工程年产1500吨高纯多晶硅项目即将开工。

项目一期目标为年产1500吨高纯多晶硅,于2006年10月22日奠基，一期建设计划在两年内完成。公司此前披露,一期工程拟投资7.8亿元,预计投资内部收益率可达49.48%,静态回收期(不含建设期)为2.61年。

该项目是宜昌市迄今引进的投资规模最大的工业项目,已被列入湖北省“十一五”计划的三大重点项目之一,也是广东省、深圳市对口支援三峡库区经济发展合作重点项目之一。

项目由俄罗斯国家稀有金属研究设计院与中国成达工程公司共同设计,同时融入了世界上先进的工艺及装备。它是南玻、俄罗斯国家稀有金属研究设计院、中国成达工程公司在项目技术上精诚合作的结晶。 6.洛阳中硅多晶硅项目

这是中国目前最有竞争实力的多晶硅项目之一，中硅高科技有限公司为中国恩菲控股子公司，中硅高科技有限公司是洛阳单晶硅有限责任公司、洛阳金丰电化有限公司和中国有色工程设计研究总院三方在2003年年初共同出资组建的合资公司，其中中国有色工程设计研究总院拥有多项科技成果，处于国际多晶硅工艺技术研究的前列，洛阳单晶硅有限责任公司则是国内最大的半导体材料生产厂家(代号740，与峨眉半导体厂739齐名为中国多晶硅的\"黄埔军校\")，而金丰电化有限公司是本地较有实力的企业。2003年6月，年产300吨多晶硅高技术产业化项目奠基，2005年 10月项目如期投产。目前，300吨多晶硅项目已具备达产能力。2005年12月18日，洛阳中硅高科扩建1000吨多晶硅高技术产业化项目奠基，目前已基本完成设备安装，进入单体调试阶段。2007年12月18日，洛阳中硅高科年产2000吨多晶硅扩建工程的奠基。

洛阳中硅高科年产2000吨多晶硅项目是河南省、洛阳市“十一五”期间重点支持项目，其核心装备研究列入国家“863”科技支撑计划项目，总投资14亿元，建设工期20个月，计划于2008年建成投产。

其它的还有孝感大悟县多晶硅项目，牡丹江多晶硅项目，益阳晶鑫多晶硅项目，益阳湘投吨多晶硅项目，南阳迅天宇多晶硅项目，济宁中钢多晶硅项目，曲靖爱信佳多晶硅项目等，基本上各个省份都处天大规模建设时期。光伏产业市场分析及发展前景

今年下半年起光伏产业从上游多晶硅到下游组件普遍进入大规模扩产周期，这也将带来对各种上游设备、中间材料的需求提升。这包括晶硅生产中需要铸锭炉以及晶硅切割过程中的耗材，刃料和切割液等。

随着太阳能作为一种新能源的逐渐应用，光伏材料的市场规模逐年增加，应用的范围日趋广泛。光伏材料指的是应用在太阳能发电组件上给光伏发电提供支持的化学材料，主要使用在太阳能发电设备的背板、前板、密封部位和防反射表面，包括玻璃、热聚合物和弹性塑料聚合物、密封剂以及防反射涂料。

据Frost&Sullivan的研究，至2009年，光伏材料的全球市场总价值已达到13.4亿美元。2006年到2009年的年复合增长率11.9%。2006年光伏材料的全球市场总价值仅为5.4亿美元。

在2009年整个光伏行业中，包括玻璃和含氟聚合物的光伏前板，其市场占总市场收入的31.6%；光伏背板市场，主要包括光电产品，如聚合物和特种玻璃产品，占整个市场收入的36.6%。普遍用于所有太阳能电池的以层压形式存在的密封剂，占市场总收入的26.3%，防反射涂料以及其他材料占据市场收入的5.5%。

不过，随着消费者需求的不断变化、终端用户市场需求波动以及市场对光伏组件效率的要求不断提高，将使光伏行业发展速度略微减缓，Frost&Sullivan预计在2016年，光伏材料市场的年增长率将下降到22.4%，总价值达107.6亿美元。

在整个光伏材料市场中，Isovolate AG、Coveme和Mitsui Chemical Fabro公司的收入在市场份额中排名前三位。其中Isovolate主要经营太阳能电池背板，其市场份额为10.4%，占总份额的十分之一；Coveme公司和Mitsui Chemical Fabro分别经营背板组件和密封剂，其市场份额均为8.9%。对于生产销售密封剂为主的STR Solar和制造背板组件的Madico公司，也以7.3%和7.0%的市场份额在光伏材料行业占据着重要的地位。

不过，截止目前，光伏材料市场主要由欧洲和美国公司主导，同时一些日本和中国的企业也在不断地扩大其全球业务。印度、中国已成为光伏材料发展的新市场和新的制造国家。2009年，全球范围内存在着超过350家供应光伏材料的公司，其中包括了像AGE Solar、Bridgestone和Isovolate AG等跨国公司，也包括了许多的地区性公司。行业内的强强联合和兼并、收购等现象也层出不穷。

多晶硅是光伏太阳能电池的主要组成组分。根据有关分析数据表明，近5年多晶硅已出现高的增长率，并且将呈现继续增长的重要潜力。

PHOTON咨询公司指出，太阳能市场以十分强劲的态势增长，并将持续保持，2005~2010年的年均增长率超过50%，但是多晶硅供应商的市场机遇受到价格、供应和需求巨大变化的影响。后危机时代太阳能模块设施增长的强劲复苏致使多晶硅市场吃紧。

2010年8月，韩国OCI公司与韩国经济发展集团签约备忘录，将共同投资84亿美元（包括其他事项），将在韩国郡山新增能力，这将使OCI公司总的多晶硅制造能力翻二番以上。Hemlock公司正在美国田纳西州Clarksville建设投资为12亿美元的多晶硅制造厂，而瓦克化学公司正在德国Nünchritz建设投资为8亿欧元（10亿美元）的太阳能级多晶硅制造装置。

按照PHOTON咨询公司的2010年年度太阳能市场报告，在现行政策和经济环境下，预计多晶硅供应在2010~2014年的年均增长率为16%，将达到2014年29万吨/年。能力增长主要受到主要生产商的扩能所驱动，这些生产商包括美国Hemlock半导体公司、OCI公司和瓦克化学公司。

分析指出，光伏部门受刺激政策的拉动，正在扩能之中，预计多晶硅供应的年均增长率可望达43%，将使其能力达到2014年近50万吨。目前正在研究的或已经应该到工业中的光伏材料的制备： 1.有机光伏材料的制备： 1.1原料与试剂

所用溶剂采用通常的方法纯化和干燥．２－溴噻吩，３，４－二溴噻吩和金属镁片为 Alfa Aesar公司产品．镍催化剂，Ｎ－氯磺酰异氰酸酯和苝四甲酸二酐(ＰＴＣＤＡ)均为 Aldrich公司产品，直接使用．２，２′：５′，２″ －三噻吩（３Ｔ），２，２ ′：５′，２″：５″，２″′ －四噻吩（４Ｔ）和２，３，４，５－四噻吩基噻吩ＸＴ为自行合成． 1.2 测定

紫外光谱的测定采用美国热电公司的 Helios －γ型光谱仪．

设计、合成了新型齐聚噻吩衍生物３Ｔ－ＣＮ，３Ｔ－２ＣＮ，４Ｔ－ＣＮ，４Ｔ－２ＣＮ，ＸＴ和ＸＴ－２ＣＮ．以３Ｔ－ＣＮ，３Ｔ－２ＣＮ，４Ｔ－ＣＮ，４Ｔ－２ＣＮ，ＸＴ和ＸＴ－２ＣＮ分别作为电子给体材料ＰＴＣＤＡ作为电子受体材料组装了ｐ－ｎ异质结有机光伏器件对这些器件的光分别为１.５１％，２．２４％２．１０％２．７４％０．５８％和６５％如表１所示．

伏性能进行了研究．研究发现以３Ｔ－ＣＮ，３Ｔ－２ＣＮ，４Ｔ－ＣＮ，４Ｔ－２ＣＮ，ＸＴ和ＸＴ－２ＣＮ分别作为电子给体材料的有机光伏器件的光电转换效率分别为1.15％，2.24％，2.10％， 2.74％，0.58％和0.65％．电子给体材料中－ＣＮ基团的引入可以提高器件的光电转换效率． 2.多晶硅的提纯办法 2.1三氯氢硅氢还原法

三氯氢硅氢还原法亦称西门子法,是德国Siemens公司于1954年发明的一项制备高纯多晶硅技术。该技术采用高纯三氯氢硅(SiHCl)作为原料,氢气作为还原剂,采用西门子法或流化床的方式生长多晶硅。此法有以下3个关键工序。 (1)硅粉与氯化氢在流化床上进行反应以形成SiHCl,反应方程式为: Si+3HCl→SiHCl+H2 (2)对SiHCl3进行分馏提纯,以获得高纯甚至10-9级(ppb)超纯的状态:反应中除了生成中间化合物SiHCl外,还有附加产物,如SiCl、SiH2Cl2和FeCl

3、BCl

3、PCl3等杂质,需要精馏提纯。经过粗馏和精馏两道工艺,中间化合物SiHCl的杂质含量-7-10可以降到10～10数量级。

(3)将高纯SiHCl用H2通过化学气相沉积(CVD)还原成高纯多晶硅,反应方程式为 :SiHCl+H2→Si+3HCl或2SiHCl→Si+2HCl+SiCl该工序是将置于反应室的原始高纯多晶硅细棒(直径5mm～6mm,作为生长籽晶)通电加热到1100℃以上,加入中间化合物SiHCl和高纯H2,通过CVD技术在原始细棒上沉积形成直径为150mm～200mm的多晶硅棒,从而制得电子级或太阳级多晶硅。 2.2 硅烷热分解法

1956年英国标准电讯实验所成功研发出了硅烷(SiH4)热分解制备多晶硅的方法, 即通常所说的硅烷法。1959年日本的石冢研究所也同样成功地开发出了该方法。后来,美国联合碳化物公司(Union Carbide)采用歧化法制备SiH4,并综合上述工艺加以改进,诞生了生产多晶硅的新硅烷法。这种方法是通过SiHCl4将冶金级硅转化成硅烷气的形式。制得的硅烷气经提纯后在热分解炉中分解,生成的高纯多晶硅沉积在加热到850℃以上的细小多晶硅棒上,采用该技术的有美国ASIMI和SGS(现为REC)公司。同样,硅烷的最后分解也可以利用流化床技术得到颗粒状高纯多晶硅。目前采用此技术生产粒状多晶硅的公司有:挪威的REC、德国的Wacker、美国的Hemlock和MEMC公司等。硅烷气的制备方法多种多样,如SiCl4 氢化法、硅合金分解法、氢化物还原法、硅的直接氢化法等,其主要优点在于硅烷易于提纯,热分解温度低等。虽然该法获得的多晶硅纯度高,但综合生产成本较高,而且硅烷易燃易爆,生产操作时危险性大。 2.3 物理提纯法长期以来,从冶金级硅提纯制备出低成本太阳能级多晶硅已引起业内人士的极大兴趣,有关人员也进行了大量的研究工作,即采用简单廉价的冶金级硅提纯过程以取代复杂昂贵的传统西门子法。为达到此目的,常采用低成本高产率的物理提纯法(亦称冶金法),具体方法是采用不同提纯工艺的优化组合对冶金级硅进行提炼进而达到太阳能级硅的纯度要求。其中每一种工艺都可以将冶金级硅中的杂质含量降低1个数量级。

晶硅太阳电池向高效化和薄膜化方向发展

晶硅电池在过去20年里有了很大发展，许多新技术的采用和引入使太阳电池效率有了很大提高。在早期的硅电池研究中，人们探索各种各样的电池结构和技术来改进电池性能，如背表面场，浅结，绒面，氧化膜钝化，Ti／Pd金属化电极和减反射膜等。后来的高效电池是在这些早期实验和理论基础上的发展起来的。单晶硅高效电池

单晶硅高效电池的典型代表是斯但福大学的背面点接触电池（PCC），新南威尔士大学（UNSW）的钝化发射区电池（PESC，PERC，PERL以及德国Fraumhofer太阳能研究所的局域化背表面场（LBSF）电池等。

我国在“八五”和“九五”期间也进行了高效电池研究，并取得了可喜结果。近年来硅电他的一个重要进展来自于表面钝化技术的提高。从钝化发射区太阳电池（PESC）的薄氧化层（＜10nm）发展到PCC／PERC／PER1。电池的厚氧化层（110nm）。热氧化钝化表面技术已使表面态密度降到

10卜cm2以下，表面复合速度降到100cm／s以下。此外，表面V型槽和倒金字塔技术，双层减反射膜技术的提高和陷光理论的完善也进一步减小了电池表面的反射和对红外光的吸收。低成本高效硅电池也得到了飞速发展。（1）新南威尔士大学高效电池

（A）钝化发射区电池（PESC）：PESC电池1985年问世，1986年V型槽技术又被应用到该电池上，效率突破20％。V型槽对电他的贡献是：减少电池表面反射；垂直光线在V型槽表面折射后以41”角进入硅片，使光生载流子更接近发射结，提高了收集效率，对低寿命衬底尤为重要；V型槽可使发射极横向电阻降低3倍。由于PESC电他的最佳发射极方块电阻在150 Ω／口以上，降低发射极电阻可提高电池填充因子。

在发射结磷扩散后，„m厚的Al层沉积在电他背面，再热生长10nm表面钝化氧化层，并使背面Al和硅形成合金，正面氧化层可大大降低表面复合速度，背面Al合金可吸除体内杂质和缺陷，因此开路电压得到提高。早期PESC电池采用浅结，然而后来的研究证明，浅结只是对没有表面钝化的电他有效，对有良好表面钝化的电池是不必要的，而氧化层钝化的性能和铝吸除的作用能在较高温度下增强，因此最佳PEsC电他的发射结深增加到1µm左右。值得注意的是，目前所有效率超过20％的电池都采用深结而不是浅结。浅结电池已成为历史。

PEsC电池的金属化由剥离方法形成Ti-pd接触，然后电镀Ag构成。这种金属化有相当大的厚／宽比和很小的接触面积，因此这种电池可以做到大子83％的填充因子和20．8％（AM1．5）的效率。

（B）钝化发射区和背表面电池（PERC）：铝背面吸杂是PEsC电池的一个关键技术。然而由于背表面的高复合和低反射，它成了限制PESC电池技术进一步提高的主要因素。PERC和PERL电池成功地解决了这个问题。它用背面点接触来代替PEsC电他的整个背面铝合金接触，并用TCA（氯乙烷）生长的110nm厚的氧化层来钝化电他的正表面和背表面。TCA氧化产生极低的界面态密度，同时还能排除金属杂质和减少表面层错，从而能保持衬底原有的少子寿命。由于衬底的高少子寿命和背面金属接触点处的高复合，背面接触点设计成2mm的大间距和2001Lm的接触孔径。接触点间距需大于少子扩散长度以减小复合。这种电池达到了大约700mV的开路电压和22．3％的效率。然而，由于接触点间距太大，串联电阻高，因此填充因子较低。

（C）钝化发射区和背面局部扩散电池（PERL）：在背面接触点下增加一个浓硼扩散层，以减小金属接触电阻。由于硼扩散层减小了有效表面复合，接触点问距可以减小到250µm、接触孔径减小到10µm而不增加背表面的复合，从而大大减小了电他的串联电阻。PERL电池达到了702mV的开路电压和23．5％的效率。PERC和PER1。电池的另一个特点是其极好的陷光效应。由于硅是间接带隙半导体，对红外的吸收系数很低，一部分红外光可以穿透

2电池而不被吸收。理想情况下入射光可以在衬底材料内往返穿过4n次，n为硅的折射率。PER1。电池的背面，由铝在SiO2上形成一个很好反射面，入射光在背表面上反射回正表面，由于正表面的倒金字塔结构，这些反射光的一大部分又被反射回衬底，如此往返多次。Sandia国家实验室的P。Basore博士发明了一种红外分析的方法来测量陷光性能，测得PERL电池背面的反射率大于95％，陷光系数大于往返25次。因此PREL电他的红外响应极高，也特别适应于对单色红外光的吸收。在1．02µm波长的单色光下，PER1。电他的转换效率达到45．1％。这种电池AM0下效率也达到了20．8％。

（D）埋栅电池：UNSW开发的激光刻槽埋栅电池，在发射结扩散后，用激光在前面刻出20µm宽、40µm深的沟槽，将槽清洗后进行浓磷扩散。然后在槽内镀出金属电极。电极位于电池内部，减少了栅线的遮蔽面积。电池背面与PESC相同，由于刻槽会引进损伤，其性能略低于PESC电池。电他效率达到19．6％。

（2）斯但福大学的背面点接触电池（PCC）点接触电他的结构与PER1。电池一样，用TCA生长氧化层钝化电池正反面。为了减少金属条的遮光效应，金属电极设计在电池的背面。电池正面采用由光刻制成的金字塔（绒面）结构。位于背面的发射区被设计成点状，50µm间距，10µm扩散区，5µm接触孔径，基区也作成同样的形状，这样可减小背面复合。衬底采用n型低阻材料（取其表面及体内复合均低的优势），衬底减薄到约100µm，以进一步减小体内复合。这种电他的转换效率在AM1．5下为22．3％。

（3）德国Fraunhofer太阳能研究所的深结局部背场电池（LBSF）

LBSF的结构与PERL电池类似，也采用TCA氧化层钝化和倒金字塔正面结构。由于背面硼扩散一般造成高表面复合，局部铝扩散被用来制作电池的表面接触，2cmX2cm电池电池效率达到23．3％（Voc=700mV，Isc－～41．3mA，FF一0．806）。

+ （4）日本sHARP的C一Si／µc-Si异质pp结高效电池

SHARP公司能源转换实验室的高效电池，前面采用绒面织构化，在SiO2钝化层上沉积SiN为A只乙后面用RF-PECVD掺硼的µc一Si薄膜作为背场，用SiN薄膜作为后表面的钝化层，Al层通过SiN上的孔与µcSi薄膜接触。5cmX5cm电他在AM1．5条件下效率达到21．4％（Voc＝669mV，Isc＝40.5mA，FF=0．79）。

（5）我国单晶硅高效电池

天津电源研究所在国家科委“八五”计划支持下开展高效电池研究，其电池结构类似UNSw的V型槽PEsC电池，电池效率达到20．4％。北京市太阳能研究所“九五”期间在北京市政府支持下开展了高效电池研究，电池前面有倒金字塔织构化结构，2cmX2cm电池效率达到了19．8％，大面（5cmX5cm）激光刻槽埋栅电池效率达到了18．6％。二十一世纪光伏材料的发展趋势和展望

90年代以来，在可持续发展战略的推动下，可再生能源技术进入了快速发展的阶段。据专家预测，下世纪中叶太阳能和其它可再生能源能够提供世界能耗的50％。

光伏建筑将成为光伏应用的最大市场

太阳能光伏系统和建筑的完美结合体现了可持续发展的理想范例，国际社会十分重视。国际能源组织（IEA）＋ 1991和1997相继两次起动建筑光伏集成计划，获得很大成功，建筑光伏集成有许多优点：①具有高技术、无污和自供电的特点，能够强化建筑物的美感和建筑质量；②光伏部件是建筑物总构成的一部分，除了发电功能外，还是建筑物耐候的外部蒙皮，具有多功能和可持续发展的特征；③分布型的太阳辐射和分布型的建筑物互相匹配；④建筑物的外壳能为光伏系统提供足够的面积；⑤不需要额外的昂贵占地面积，省去了光伏系统的支撑结构，省去了输电费用；③PV阵列可以代替常规建筑材料，从而节省安装和材料费用，例如昂贵的外墙包覆装修成本有可能等于光伏组件的成本，如果安装光伏系统被集成到建筑施工过程，安装成本又可大大降低；①在用电地点发电，避免传输和分电损失（5一10％），降低了电力传输和电力分配的投资和维修成本，建筑光伏集成系统既适用于居民住宅，也适用商业、工业和公共建筑，高速公路音障等，既可集成到屋顶，也可集成到外墙上；既可集成到新设计的建筑上，也可集成到现有的建筑上。光伏建筑集成近年来发展很炔，许多国家相继制定了本国的光伏屋顶计划。建筑自身能耗占世界总能耗的1／3，是未来太阳能光伏发电的最大市场。光伏系统和建筑结合将根本改变太阳能光伏发电在世界能源中的从属地位，前景光明。

PV产业向百兆瓦级规模和更高技术水平发展

目前PV组件的生产规模在5一20Mw／年，下世纪将向百兆瓦级甚至更大规模发展。同时自动化程度、技术水平也将大大提高，电池效率将由现在的水平（单晶硅13％一15％，多晶硅11％一13％）向更高水平（单晶硅18％一20％，多晶硅16％一18％）发展，同时薄膜电池在不断研究开发，这些都为大幅度降低光伏发电成本提供了技术基础。

下世纪前半期光伏发电将超过核电

专家预计，下世纪前半期的30一50年代，光伏发电将超过核电。1997年世界发电总装机容量约2000GW，其中核电约400GW，约占20％，世界核电目前是收缩或维持，而我国届时核能将发展到约100GW，这就意味着世界光伏发电届时将达到500GW左右。1998年世界光伏发电累计总装机容量800MW，以2040年计算，这要求光伏发电年增长率达16．5％，这是一个很实际的发展速度，前提是光伏系统安装成本至少能和核能相比。 PV发电成本下降趋势

美国能源部1996年关于PV联网系统市场价格下降趋势预测表明，每年它将以9％速率降低。1996年pv系统的平均安装成本约7美元／Wp，预计2005年安装成本将降到3美元／Wp，PV发电成本）11美元／kWh；2010年PV发电成本降到6美分／kWh，系统安装成本约1．7美元／Wp。

降低成本可通过扩大规模、提高自动化程度和技术水平、提高电池效率等途径实现。可行性研究指出，500MW／年的规模，采用现有已经实现商业化生产的晶硅技术，可使PV组件成本降低到：欧元左右（其中多晶硅电池组件成本0．91欧元／Wp），如果加上技术改进和提高电池效率等措施，组件平均成本可降低到1美元／Wp。在这个组件成本水平上，加上系统其它部件成本降低，发电成本6美分／kWh是能实现的。考虑到薄膜电池，未来降低成本的潜力更大，因此在下世纪前10一30年把PV系统安装成本降低到与核电可比或更低是完全可能的。

参考文献：

1.太阳能光伏产业发展战略研究报告（摘要）作者：信息产业部电子科技委《太阳能光伏产业发展战略研究》课题组中国集成电路年6期

2.现在中国的多晶硅项目包括现有、已投产、在建的多晶硅项目

3.中国光伏产业发展研究梁学善 2010-08-31 投票新兴产业能源/环境有机太阳能

4.电池材料研究新进展New Progre in Study of Organic Solar ...作者：张天慧- 2011 5.太阳能光伏发电材料技术发展分析中国产业竞争情报网

6.各国赛跑发展领军光伏材料市场

中国新能源网

2010-8-2

7.光伏材料市场增长114% 2015年将达169亿美元 OFweek-太阳能光伏网

2011-02-12

8.全球光伏材料市场高增长可期将达32.5亿美元

中国证券报