中国薄膜太阳电池投资机会的分析

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1、...页眉一、薄膜太阳电池基础(一)定义与发电原理1、什么是薄膜太阳电池薄膜太阳能电池，指在塑胶、玻璃或是金属基板上形成可产生光电效应的薄膜。这种薄膜厚度仅需数μm，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。2、发电原理薄膜电池发电原理与晶硅相似，当太阳光照射到电池上时，电池吸收光能产生光生电子—空穴对，在电池内建电场的作用下，光生电子和空穴被分离，空穴漂移到P侧，电子漂移到N侧，形成光生电动势，外电路接通时，产生电流。(二)电池分类太阳电池有以下几种分类方法。（1）按结构分类（2）按基本材料分类....页脚...页眉（1）按用途分类....页脚...页眉薄膜光伏

2、技术的拓展呈现出多样化的特点，现已形成包括硅薄膜电池、碲化镉(CdTe)、铜铟镓锡(CuInGaSe)以及染料敏化(DSC)电池、有机薄膜电池等在内的多种类型。常见包括CdTe（碲化镉）、CIS（铜铟硒）/CIGS（铜铟硒镓）、硅基薄膜三类。硅薄膜电池依据材料微结构的不同，可分为单晶硅(mono2Si)、多晶硅(poly2Si)、非晶硅(a2Si:H)和微晶硅(μc2Si:H)薄膜电池。1、砷化镓薄膜太阳电池砷化镓是硅材料之外的另一种重要的半导体材料，它是直接能带结构材料，其禁带宽度为Eg=1.43eV，光谱相应特性好，因此，太阳能光电转换理论相对较高。而且，砷化镓的耐温特性、抗

3、辐射特性都比硅太阳电池要好。但是，相对于硅太阳电池，其生产设备复杂，耗能大，生产生命周期长，生产成本高，之前电池仅在空间应用。自2007年8月开始，砷化镓电池从卫星上的使用转变为聚光的太阳能发电站的规模应用。一般而言，砷化镓薄膜电池制备采用液相外延（LPE）、金属有机物化学气相沉积（MOCVD）等生长技术，在砷化镓单晶衬底上，生长n型和p型GaAs薄膜，构成单结、双结和多杰薄膜太阳电池结构。图1单结GaSa薄膜太阳电池结构示意图....页脚...页眉图2双结GaInP/GaAs薄膜电池结构示意图2、非晶硅薄膜太阳电池....页脚...页眉非晶硅薄膜电池与晶体硅太阳电池相比，具有重

4、量轻、工艺简单、成本低和耗能少等特点，主要应用于电子计算器、手表、路灯等消费产品。由于非晶硅材料具有独特性质，其太阳电池结构不同与晶体硅中的简单的p-n结结构，而是pin结构。非晶硅薄膜电池结构分为单结和多结叠层。对于单结电池，基本是在玻璃、不锈钢、陶瓷和塑料等柔性衬底上，制备Pin结构的非晶硅层。下图为制备在玻璃衬底上的非晶硅薄膜电池结构示意图。典型的工艺大致是：清洗和烘干玻璃衬底，在上面生长透明导电膜（TCO）后激光切割，然后在不同的生长室内生长pin非晶硅结构，经激光切割后，通过蒸发或溅射Al膜再切割制成电极，或者直接掩膜政法AL电极。图3非晶硅薄膜电池结构示意图3、多晶硅

5、薄膜太阳电池多晶硅薄膜电池衬底便宜、硅材料用料少、而且没有光衰问题，结合了晶体硅和非晶硅材料的优点。但由于晶粒较小原因，其光电转换效率仍然较低。多晶硅薄膜电池结构与晶体硅太阳电池结构相似，所不同的是硅材料形式不同。图4多晶硅薄膜电池....页脚...页眉与非晶硅薄膜电池一样，多晶硅薄膜电池制备在具有一定机械强度的低成本的衬底材料上，衬底为玻璃、晶体硅、底村度的多晶硅、SiC等。在此基础上。利用等离子化学气相沉积法、等离子体溅射沉积法、液相外延法和化学沉积法，来制备掺硼的p型多晶硅薄膜，其中化学沉积法得到了广泛应用。在形成p型多晶硅薄膜后，与晶体硅太阳电池工艺一样，可以通过扩散磷原

6、子在多晶硅薄膜上形成n型半导体层，形成p-n结，再制备减反射膜和金属电极，形成多晶硅薄膜电池。图5多晶硅薄膜电池结构示意图减反射层np衬底4、CdTe薄膜太阳电池CdTe的禁带宽度为1.45eV，生产成本低，相对光电转换效率高，可以大面积生产，是一种具有重要应用前景的薄膜太阳电池。也常被称作CdS/CdTe电池。下图为结构示意图。一般制备在玻璃衬底上，首先沉积一层SnO2....页脚...页眉薄膜，作为透明导电薄膜，再沉积一层n型CdS薄膜，作为窗口层，然后沉积高掺杂p型CdTe薄膜，最后制备金属接触层，形成完整的CdTe薄膜太阳电池。图6CdTe薄膜电池结构示意图玻璃SnO2C

7、dSCaTe背面接触除了SnO2以外，ZnO和In2O3薄膜也常常被用作导电膜。5、CIS薄膜电池铜铟硒太阳电池（简称CIS或CIGS太阳电池）是在玻璃等廉价材料衬底上沉积6-7层半导体薄膜和金属薄膜，属于技术集成度很高的化合物半导体光伏器件，CuInSe2(CIS)具有黄铜矿结构，其禁带宽度为1.02eV。如果用Ga代替1%-3%的In，就会形成与CIS薄膜材料同系列的CuInxGa1-xSe2(CIGS)薄膜，具有更适合的禁带宽度，是目前制备该系列电池主要实际应用材料。CIG