非晶硅薄膜太陽電池介紹主講人：馬海慶綱要基本概念與名詞解釋BIPV介紹太陽電池的發(fā)展及種類非晶硅太陽電池非晶硅太陽電池的結(jié)構(gòu)非晶硅太陽電池工藝流程其它太陽電池光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及前景廠區(qū)設(shè)備圖片展示太陽電池太陽電池是利用半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng),將太陽能轉(zhuǎn)換成電能的裝置。薄膜太陽電池薄膜太陽電池光電轉(zhuǎn)換材料的厚度非常薄，只有幾百納米左右，與晶硅太陽電池180微米左右的厚度而言，薄膜電池是一種非常薄的電池。太陽電池工作原理

1.基本概念與名詞解釋當(dāng)太陽光照射到太陽電池上時(shí)，電池吸收光能，產(chǎn)生電子-空穴對。電子-空穴對在內(nèi)建電場作用下分離，電池上、下表面出現(xiàn)異號電荷的積累，即產(chǎn)生“光生電壓”這就是“光生伏特效應(yīng)”。

如在電池兩側(cè)引出電極，并用導(dǎo)線連接負(fù)載，負(fù)載上就有電流通過。只要太陽光照不斷，負(fù)載上就一直有電流通過。TCO：透明導(dǎo)電氧化物薄膜FTO：摻氟氧化錫透明導(dǎo)電膜AZO：氧化鋅摻鋁透明導(dǎo)電膜BZO：氧化鋅摻硼透明導(dǎo)電膜ITO:氧化銦摻錫透明導(dǎo)電膜PECVD:等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積PVD：物理氣相沉積PVB：聚乙烯醇縮丁醛（封裝材料）EVA：乙烯醋酸乙烯（封裝材料）BIPV：光伏建筑一體化（Integrated）BAPV:光伏系統(tǒng)附著建筑上（Attached）

名詞解釋1.基本概念與名詞解釋TCOPm：在標(biāo)準(zhǔn)條件下的最大輸出功率，等于Vm*ImVoc：開路電壓，即組件在不帶任何負(fù)載下的電壓Isc：短路電流，即組件正負(fù)極短路條件下的電流Vm：為最大輸出功率點(diǎn)對應(yīng)的電壓Im：為最大輸出功率點(diǎn)對應(yīng)的電流FF：填充因子，定義為Pm/(Voc*Isc)η：光電轉(zhuǎn)換效率，定義為η=Pm/Pin=(Voc*Isc)*

FF/Pin（Pin：太陽光入射功率）Rs：串聯(lián)電阻Rsh：并聯(lián)電阻KWP：太陽能光伏電池的峰值總功率（太陽能功率）MW：兆瓦，1GW=1000MW=1000000KW名詞解釋1.基本概念與名詞解釋（一）、BIPV的含義：光伏建筑一體化BIPV（BuildingIntegratedPhotovoltaics)，是應(yīng)用太陽能發(fā)電的一種新概念，簡單的講就是將太陽能光伏發(fā)電方陣安裝在建筑的維護(hù)結(jié)構(gòu)外表面來提供電力。由于光伏方陣與建筑的結(jié)合不占用額外的地面空間，是光伏發(fā)電系統(tǒng)在城市中廣泛應(yīng)用的最佳方式，因而備受關(guān)注。（二）、BIPV產(chǎn)品應(yīng)用類型：根據(jù)光伏方陣與建筑物結(jié)合的形式不同，BIPV將分成兩大類：a、光伏方陣與建筑物的結(jié)合。b、光伏方陣與建筑物的集成。

2.BIPV的介紹-基本定義a、光伏方陣與建筑物的結(jié)合含義：

光伏方陣與建筑物的結(jié)合是將方陣依附于建筑物上，建筑物作為光伏方陣的載體，起支承作用。2.BIPV的介紹-產(chǎn)品簡介b、光伏方陣與建筑物的集成含義：

光伏方陣與建筑物的集成是光伏組件以一種建筑材料的形式出現(xiàn)，光伏方陣成為建筑不可分割的一部分（如光電采光屋頂及光伏幕墻等）。

光電采光屋頂光伏幕墻2.BIPV的介紹-產(chǎn)品簡介從光伏方陣與建筑墻面、屋頂?shù)慕Y(jié)合來看，主要為屋頂光伏電站和墻面光伏電站。而從光伏組件與建筑的集成來講，主要有光電幕墻、光電采光頂、光電遮光板等形式。目前光伏建筑一體化（BIPV)主要有八種形式，如下表2.BIPV的介紹-主要形式第一代太陽電池晶體硅電池第二代太陽電池薄膜太陽電池第三代太陽電池有機(jī)太陽電池3.太陽電池發(fā)展及種類晶體硅電池薄膜電池聚光電池新技術(shù)單晶硅電池多晶硅電池硅帶非晶/微晶硅電池多晶硅薄膜碲化鎘銅銦鎵硒硒化鎵硫化銦其他染料敏化電池有機(jī)結(jié)構(gòu)電池其他其他太陽能電池3.太陽電池發(fā)展及種類3.太陽電池發(fā)展及種類長1245mm寬635mm厚7.5mm(不包括接線盒)重量約

14.4Kg面積0.79m2

夾膠材料PVB前板玻璃3.2mmTCOglass后板玻璃4.0mm白玻璃模塊工作溫度-30℃-+70℃穩(wěn)定功率平均值Pmax(W)75W±5%4.非晶硅薄膜太陽電池我司未來產(chǎn)品1.非晶硅鍺標(biāo)準(zhǔn)組件2.彩色透光組件我司未來產(chǎn)品通過不同色彩的PVB制作出不同彩色組件，主要有藍(lán)色、綠色、黃色、桔色。3.背電極透光組件我司未來產(chǎn)品通過P6調(diào)整激光刻畫透光線條的寬度來調(diào)整組件的透光率，同時(shí)犧牲轉(zhuǎn)換效率。4.拼接組件我司未來產(chǎn)品5.中空組件我司未來產(chǎn)品6.異形組件我司未來產(chǎn)品204.1非晶硅太陽電池的優(yōu)點(diǎn)材料和制造工藝成本低大面積自動(dòng)化生產(chǎn),有很大的效率提升空間易實(shí)現(xiàn)柔性電池美觀、耐用、特別適合與建筑一體化（BIPV)晶體硅非晶硅21薄膜硅電池在BIPV中的優(yōu)勢獲得最佳的采光及裝飾效果弱光效應(yīng)好、溫度系數(shù)小

組件歸一化效率隨溫度的變化資料來源：EPIA

組件效率隨入射光強(qiáng)的變化光強(qiáng)組件溫度轉(zhuǎn)換效率（%）歸一化轉(zhuǎn)換效率發(fā)電量多

不同類型電池相同裝機(jī)額年發(fā)電量對比資料來源：EPIA24能源回收期短產(chǎn)能（MW/年）

能量回收時(shí)間（年）多晶硅薄膜非晶硅資料來源：EPIA

25非晶硅太陽電池的效率相對較低，實(shí)驗(yàn)室穩(wěn)定最高轉(zhuǎn)換效率只有13%左右；在實(shí)際生產(chǎn)線上，非晶硅太陽電池的效率也不超過10%；非晶硅太陽電池存在光致衰退效應(yīng)（S-W效應(yīng)），到目前為止仍然沒有根本解決。薄膜太陽電池光衰退測試(資料來源:應(yīng)用材料)4.2非晶硅太陽電池的缺點(diǎn)光老化時(shí)間（小時(shí)）組件效率（%）玻璃接線盒a-SiAZO+AlEVA背板玻璃FTO玻璃接線盒a-Si背電極PVB背板玻璃FTO前電極+背電極-

單結(jié)雙結(jié)三結(jié)效率：5%-6%效率：6%-7%效率：7%-8%效率：10%-11%效率：10%-11%效率：13%-14%量產(chǎn)階段研發(fā)階段a-Si:Ha-Si:Ha-Si:Ha-Si:Ha-Si:Ha-Si:Ha-Si:Ha-Si:Ha-SiGe:Ha-Si:Ha-Si:Hμ-Si:Ha-Si:Ha-SiGe:Ha-SiGe:Ha-Si:Ha-SiGe:Hμ-Si:H5.非晶硅太陽電池的結(jié)構(gòu)6.非晶硅太陽電池工藝流程非晶硅薄膜電池工藝演示拼接組件異形組件兩種組件都需要進(jìn)行“芯片排片”及“敷設(shè)二”6.1磨邊玻璃TCO（透明導(dǎo)電膜）1）對導(dǎo)電玻璃的四個(gè)邊及角進(jìn)行磨邊和倒角處理，防止其因邊緣應(yīng)力較大而破裂2）避免透明導(dǎo)電玻璃因邊緣鋒銳造成接觸設(shè)備的磨損3）避免后續(xù)操作人員及作業(yè)人員的割傷磨邊機(jī)TCO玻璃磨邊前磨邊后6.2清洗+激光刻線一P1玻璃TCO（透明導(dǎo)電膜）用1064nm波長的激光對導(dǎo)電膜進(jìn)行分割，預(yù)形成多個(gè)子電池，用于后續(xù)串聯(lián)。1064nm波長激光的能量可以刻透TCO鍍膜層，而不會對玻璃造成損傷。清洗機(jī)P1激光刻線機(jī)6.3預(yù)熱+PECVD（等離子體化學(xué)氣相沉積）N：layer：SiH4+PH3+H2i：layer:a-Si:H→SiH4+H2、

a-SiGe:H→SiH4+GeH4+H2P：layer:SiH4+TMB+CH4+H2

glassFTOp1i1(a-Si:H)n1p2i2(a-SiGe:H)n2p3i3(a-SiGe:H)n3AZOAl基本原理：借助射頻使含有薄膜組成原子的氣體電離，在局部形成等離子體，而等離子體化學(xué)活性很強(qiáng)，很容易發(fā)生反應(yīng)，在TCO導(dǎo)電玻璃上沉積出P、i、n層薄膜。6.3預(yù)熱+PECVD（等離子體化學(xué)氣相沉積）玻璃TCOa-SiTCO玻璃a-Si:Ha-SiGe:Ha-SiGe:HPPPIIINNN等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法（PECVD）形成三結(jié)PIN太陽電池P結(jié)：非晶硅摻入硼元素I結(jié)：非晶硅本征層，第二第三結(jié)中摻入少量鍺元素N結(jié)：非晶硅摻入磷元素PECVD沉積室PECVD預(yù)熱室6.4激光刻線二P2玻璃TCOa-Si用532nm波長的激光對非晶硅層進(jìn)行劃刻，刻出子電池之間的串聯(lián)溝道。532nm波長激光的能量可以刻透非晶硅層，而不會對導(dǎo)電玻璃上的TCO鍍層造成損傷。P2激光刻線機(jī)6.5PVD（物理氣相沉積)PVD(PhysicalVapourDeposition)1、共10個(gè)腔體，分別為進(jìn)片-隔離-緩沖-濺射4個(gè)-緩沖-隔離-出片；2、四種靶材，依次為：AZO、Ni-Cr、Ag、Al?；驹恚涸谡婵諚l件下利用輝光放電過使Ar氣在過程程形成的荷能粒子轟擊靶材表面，使被轟擊出的粒子在基片上形成薄膜。Ar沉積Si的TCO玻璃放置靶材6.5PVD（物理氣相沉積)玻璃TCOa-Si背電極物理氣相沉積法（PVD）形成背電極1）沉積電池芯片的背電極，有效收集光電載流子。2）減少出射光，有效提高光在非晶硅薄膜中的吸收利用率。3）填充P2激光形成的凹槽，作為連接子電池正負(fù)電極的內(nèi)連導(dǎo)線。PVD系統(tǒng)玻璃TCOa-Si背電極6.6激光刻線三P3激光作用等效電路用532nm波長的激光對背電極和非晶硅薄膜進(jìn)行刻劃，同時(shí)使第n個(gè)單元的非晶硅層與第n+1個(gè)單元的背電極隔離，連續(xù)的非晶硅薄膜層被劃分為若干單元,并且在單元之間建立了串聯(lián)連接。電池片電壓為所有子電池電壓之和，電流為子電池中最小電流。第n個(gè)子電池第n+1個(gè)子電池P3激光刻線機(jī)玻璃TCOa-Si背電極6.7激光掃邊P4用1064nm波長的激光對芯片四周邊緣指定范圍進(jìn)行所有膜層的去除，保證電池組件與外接的電氣絕緣性。激光掃邊機(jī)引流條絕緣膠帶匯流條6.8匯流+引流+電極引出1）在各子基板的正負(fù)極粘貼引流導(dǎo)條，作為正負(fù)極引出線2）串接或并接各引流條到匯流條，引出最終的正負(fù)極端子作為電池的正負(fù)極。引流條玻璃TCOa-Si背電極6.9PVB敷設(shè)PVB4mm背板玻璃0.76mmPVB3.2mmTCO玻璃PVB敷設(shè)臺玻璃TCOa-Si背電極6.10合片+輥壓+高壓釜PVB背板玻璃4mm背板玻璃0.76mmPVB3.2mmTCO玻璃高壓釜組件規(guī)格為1245mm，寬635mm6.11成品包裝非晶硅太陽電池組件接線盒晶體硅太陽電池7.其它太陽電池單晶硅電池片結(jié)構(gòu)多晶硅電池片結(jié)構(gòu)單晶硅電池組件多晶硅電池組件碲化鎘薄膜電池碲元素相對貧乏劇毒元素鎘作為原材料碲化鎘薄膜電池結(jié)構(gòu)示意圖碲化鎘薄膜電池組件銅銦鎵硒薄膜電池（CIGS)原材料銦是非常稀缺的資源工藝復(fù)雜產(chǎn)品性能對材料配比敏感提高產(chǎn)品良率困難CIGS薄膜電池結(jié)構(gòu)示意圖CIGS薄膜電池種類電池類型試驗(yàn)效率商業(yè)效率優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)晶硅電池單晶硅25.0%15-17%轉(zhuǎn)換效率高、壽命較長、穩(wěn)定性好、公害小高成本、原材料難以獲得、不適合低日照水平、不適合光伏建筑一體化多晶硅20.3%14-16%轉(zhuǎn)換效率高、壽命較長、穩(wěn)定性好、公害小高成本、原材料難以獲得、不適合低日照水平、不適合光伏建筑一體化薄膜電池非晶硅16.3%8-10%弱光效應(yīng)好，成本相對較低。應(yīng)用范圍廣，材料器件同步，大面積自動(dòng)化生產(chǎn),有很大的效率提升空間。轉(zhuǎn)化率相對較低所需電池面積大碲化鎘16.5%9-15%成本最低，轉(zhuǎn)換效率一般，利于建筑一體化。有毒、污染環(huán)境、回收有困難銅銦鎵硒19.2%11-12%成本低、轉(zhuǎn)換效率一般、利于建筑一體化壽命相對較短、其中必備元素銦屬于微量元素，難以獲得，對環(huán)境有一定污染，且銦儲量不足，限制行業(yè)規(guī)模。市場上主要的太陽電池對比8.光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及前景光伏產(chǎn)業(yè)從九十年代末期的呱呱墜地，到新世紀(jì)以后的突飛猛進(jìn)，再到國際“雙反”時(shí)期的步履艱難，短短十幾年內(nèi)經(jīng)歷了其它行業(yè)幾十年甚至上百年才歷經(jīng)的坎坷歷程。但這樣“驚心動(dòng)魄”的磨煉并沒有讓其倒下，而是讓這個(gè)如太陽一樣充滿能量的產(chǎn)業(yè)在歷經(jīng)險(xiǎn)阻以后，依舊浴火重生。從簡單的來料加工到形成包括硅材料及硅片、光伏電池及組件、逆變器及控制設(shè)備的完整光伏制造產(chǎn)業(yè)體系;從光伏制造大國到光伏裝機(jī)世界第一，我國光伏產(chǎn)業(yè)走出了一條極具特點(diǎn)的發(fā)展之路。放眼未來，隨著清潔能源在全球占據(jù)越來越重要的地位，具有社會、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)等巨大綜合效益的中國光伏產(chǎn)業(yè)的崛起之勢已經(jīng)不可阻擋。8.1光伏產(chǎn)業(yè)是朝陽產(chǎn)業(yè)，發(fā)展前景廣闊一發(fā)展可再生、環(huán)保型的新能源，從根本上解決困擾人類的能源、環(huán)境及氣候問題已經(jīng)在全球范圍內(nèi)達(dá)成共識，是人類可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢。二與其他能源相比，光伏發(fā)電具有明顯的優(yōu)越性，必將成為今后替代能源主流。高度的清潔性，發(fā)電過程中無損耗、無廢物、無廢氣、無噪音、無毒害、無污染，不會導(dǎo)致“溫室效應(yīng)”和全球性氣候變化。絕對的安全性，利用太陽光能發(fā)電，對人、動(dòng)物、植物無任何傷害或損害。普遍的實(shí)用性，不需開采和運(yùn)輸，凡是有陽光照射的地方就能實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電，容易實(shí)現(xiàn)分布式發(fā)電。資源的充足性，人類只要利用太陽每天光照的5%，就可以滿足全球所需能源。三光伏發(fā)電的成本能達(dá)到商業(yè)化競爭的水平。常規(guī)電價(jià)隨著資源開采難度增加和環(huán)境成本提高呈上升趨勢；光伏發(fā)電的成本隨著技術(shù)進(jìn)步而下降。專家預(yù)測光伏的發(fā)電成本達(dá)到同常規(guī)電價(jià)一致（14-15美分/度）的時(shí)間大約在2016年。四歐、美、日各國在各自的新能源中長期發(fā)展路線圖中，都把光伏發(fā)電放在重要位置。2007年初，歐盟提出新的可再生能源發(fā)展目標(biāo)，到2050年光伏發(fā)電總裝機(jī)容量將達(dá)到440GW；2035至2040年達(dá)到總量的一半，即220GW。美國的發(fā)展目標(biāo)是到2030年太陽能電池累計(jì)銷售量上升到200GW。日本的發(fā)展目標(biāo)是到2030年光伏發(fā)電量將達(dá)到居民電力消耗的50％，累計(jì)安裝容量約為100GW。由此推算，到2030年西方三大經(jīng)濟(jì)體光伏發(fā)電總裝機(jī)容量將超過400GW，是2007年當(dāng)年全球安裝量2.4GW的166倍。五發(fā)展中大國也會隨著經(jīng)濟(jì)實(shí)力的提高，越來越重視新能源的發(fā)展。我國從2006年起開始實(shí)施《可再生能源法》，制定了《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》，規(guī)劃太陽能發(fā)電總?cè)萘?010年達(dá)到300MW，2020年達(dá)到1800MW。光伏產(chǎn)業(yè)高端化發(fā)展的趨勢更加明顯，整個(gè)行業(yè)將向低成本、高質(zhì)量的方向發(fā)展。高昂的上網(wǎng)電價(jià)一直是制約光伏產(chǎn)品應(yīng)用的一大瓶頸。技術(shù)進(jìn)步是降低光伏發(fā)電成本、提高光能利用效率、促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)和市場發(fā)展的決定性因素。幾十年來圍繞著降低成本的各種研究開發(fā)取得了顯著成就。表現(xiàn)在多晶硅生產(chǎn)成本大幅下降、硅片厚度持續(xù)降低、電池效率不斷提高、產(chǎn)業(yè)化技術(shù)不斷改進(jìn)等方面。為了進(jìn)一步降低成本，實(shí)現(xiàn)具有商用價(jià)值與競爭能力的目標(biāo)，國內(nèi)外正在產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)研究開發(fā)新的生產(chǎn)工藝。光伏發(fā)電設(shè)備造價(jià)下降的另一個(gè)途徑是產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的規(guī)模化經(jīng)營和管理水平的提高。8.2光伏產(chǎn)業(yè)高端化發(fā)展的趨勢更加明顯在國際上，許多國家認(rèn)為新能源是新一輪產(chǎn)業(yè)革命的方向，把新能源提高到國際競爭的戰(zhàn)略制高點(diǎn)的位置，將更加重視光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展。在國內(nèi)，近幾年光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展風(fēng)起云涌，產(chǎn)業(yè)鏈的上、中游都形成了較大生產(chǎn)規(guī)模、較強(qiáng)資金實(shí)力、較高研發(fā)水平的優(yōu)勢企業(yè)，它們具備資金、技術(shù)、品牌以及管理優(yōu)勢，在未來幾年將主導(dǎo)市場。產(chǎn)業(yè)競爭的特點(diǎn)：一是強(qiáng)勢企業(yè)在競爭中處于有利地位。強(qiáng)勢企業(yè)往往憑借資金實(shí)力，通過長期合作，或者直接投資上游原料生產(chǎn)，來保證原料穩(wěn)定供應(yīng)。二是金融危機(jī)將引發(fā)光伏產(chǎn)業(yè)重新洗牌、優(yōu)化結(jié)構(gòu)。材料、設(shè)備價(jià)格下降有利于降低光伏發(fā)電成本，促進(jìn)光伏發(fā)電的推廣應(yīng)用；光伏市場供需關(guān)系的改變，迫使企業(yè)加強(qiáng)管理、提高技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量；劣勢企業(yè)退出，加快了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整，有利于促進(jìn)產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展；8.3光伏產(chǎn)業(yè)競爭日趨激烈光伏建筑一