● 二种目前进展迅速、最具市场前途的薄膜太阳能电池制造技术 铜铟镓硒（CIGS）太阳能电池制造技术 非晶硅/微晶硅（αSi/μSi）叠层太阳能电池制造技术
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TCO膜
非晶硅薄膜技术
蓝色电池
（α-Si合金）
绿色电池
（α-SiGe合金）
红色电池
（α-SiGe合金）
多结电池 总厚度＜1μm
背反射层
光伏技术介绍
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一、产业及技术背景
太阳能
太阳光伏
太阳光热
太阳电池
电池组件
光伏材料
光伏设备
光伏系统
涉及面广、技术含量高、用途广泛
涉及物理、化学、光学、材料、化工、电子、通讯、 机械等专业
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光 伏（PV）技 术 的 现 状 与 发 展 趋 势
◆ 光伏产业链中，光伏电池的制造是核心环节，其作用犹如微电子产业链中的芯片制造一样。 光伏电池制造技术研发有二大目标：一是提高太阳能电池的光电转换效率，二是降低其生产 成本。为达到这二个目标，就需要寻求高性能的光电转换材料和适合于规模生产的制造工艺技术。
硅用量 g/Wp 12
10
7.5
8
6
150
4
2 0 2010
（EPIA SG IV 2007）
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薄膜太阳能电池制造技术
● 硅料短缺和降低成本的推动，各类薄膜太阳能电池制造技术的研发及产业化步伐正 在加快
● 用淀积在（玻璃板或不锈钢板）衬底上的薄膜半导体材料制作太阳能电池 常用的薄膜材料有：非晶硅 非晶硅/微晶硅（αSi/μSi） 碲化镉（CdTe） 铜铟硒（CIS）或铜铟镓硒（CIGS）等 通常在1米大小的衬底上淀积1至数微米厚的薄膜制作太阳能电池
各 种 PV 电 池 的 光 电 转 换 效 率 比 较
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设备
● 光伏市场的需求推动了光伏产业的发展，也给作为光伏产业链中重要一环的光 伏设备行业的发展创造了极好的机遇。太阳能电池产业正处于转折时期，PV设备市场总 值2010年将达到30亿美元 (225亿人民币），薄膜技术设备市场的增长速率将远高于晶 硅技术设备（AM公司太阳能电池制造设备计划在07财年获得4亿美元订单，到今年7月 已获超过2亿美元合同）
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新概念技术 薄膜技术 晶硅技术
不同技术太阳能电池占有的市场份额
不同的技术产品会在PV 不同的应用领域（联网系统、独立离网系统、消费电子 产品等）找到其用途。
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技术
材料
晶硅技术
单晶 多晶
CIGS
CdTe
薄膜技术
非晶Si：H）（稳定后）
纳米/微晶/多晶-Si
多结多晶
新兴技术
染敏电池 有机电池
多结+光集聚器
实验室最高效率% 24.3(1997) 20.5(2003) 19.2(2003) 17(2000) 12.8(1998) 16.4(2001) 14.8(2004) 11(1997) 4.8(2004) 40.7(2007)
目前规模生产效率% 14-17 13-15 10 8-10 6-7 8 8-13
是目前主流的太阳能电池制造技术 硅材料资源丰富，研究比较透彻 借助半导体制造工艺（如扩散、刻蚀、镀膜等），技术成熟 晶硅太阳能电池转换效率高（sc-Si 16-17%，mc-Si 14-15%） 制造成本高
制造晶硅太阳能电池的主要流程为： 硅片清洗、制绒 → 扩散 → 刻蚀 → 去磷硅玻璃（PSG）→ 镀膜（SiN） → 丝网印刷 → 焊接、烧结 → 测试分档
p-区
+
耗尽区 下电极
晶硅太阳能电池的基本结构
（PV-en.ppt）
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硅片厚度μm 12 300
300
250
200
150
100
50 0
2004
11 10
硅片厚度 μm 硅用量 g/Wp
9
240
8.5
8
200 180 170 160
2005
2006
2007
2008
2009
PV 硅 片 厚 度 及 硅 用 量 进 展
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8
25000 MW
20000
2006-2015不同PV技术的市场份额
硅基 90%→77% 薄膜等 10% →23%
15000
10000
5000
0
2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015
总量 2078.1 2650.7 3432.4 4513.6 6090.9 8134.4 10759 14074 18223 23528 硅基 1862.5 2346.7 3003.8 3904.9 5232.6 6907 8979.2 11493 14482 18102 薄膜等 215.5 304 428.7 608.7 864.3 1227.4 1779.7 2580.5 3741.8 5425.6
● 薄膜技术可以减少材料使用量，加工过程需要的人员和能耗也少，有望提高规模生 产效率。近十年来，薄膜技术在改进太阳能电池的光电转换效率，降低成本方面的 进展迅猛，非晶硅薄膜太阳能电池已经工业化生产，非晶硅/微晶硅和铜铟镓硒光伏 电池的制造近年来已由中试生产向工业化规模生产转化，已开发出专门的加工工艺、 生产技术和专用制造设备，正很快地切入市场
趋势——使用廉价硅料（电子级→太阳能级；单晶→多晶） 薄硅片（＜200μm）的加工工艺技术（电池片、组件的封装集成） 进一步提高光电转换效率（电池：20%→25%；组件：16%→22%）
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光子 抗反射膜
~0,2µm ~220µm
++++++++++
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上电极
- n-区
柔性不锈钢带衬底
United Solar Ovonic公司的三结非晶硅薄膜太阳能电池示意图 ★ 将具有不同光吸收特性的材料连续地一层叠一层淀积，成为三结结构，提高光电转换效率 低照度下的效率、组件效率稳定性及在高温下的损失均比晶硅技术电池组件优 ★ η= 6-8%（高照度），7-9%（低照度）
(United Solar Ovonic)
◆ 从技术开发的成熟程度和市场占有率区分，光伏（PV）技术大体上可列出以下三代 第一代PV技术 用晶硅（单晶硅和多晶硅）技术制造太阳能电池 第二代PV技术 用薄膜技术制造太阳能电池 第三代PV技术 新颖的革命性的概念、材料及开发新技术
◆ 三代PV技术的比较、发展趋势、市场份额
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பைடு நூலகம்硅太阳能电池制造技术