null薄膜太阳电池发展趋势
The Current Technology and Future Trends of Thin Film Solar Cells薄膜太阳电池发展趋势
The Current Technology and Future Trends of Thin Film Solar Cells李云博士 (Dr. Yun Li)
2010年10月31日 null提纲（Outline）
引言 (Introduction)
薄膜太阳电池 (Thin film PV cell)
硅基薄膜电池 (Si-based thin film PV cell)
化合物半导体薄膜电池 (Compound thin film PV cell)
染料敏化TiO2电池 (Dye sensitized PV cell)
有机电池 (Organic thin film PV cell)
薄膜太阳能电池的发展趋势 (Future trends)null发展光伏产业的历史机遇-必要性
伏产业的历史机遇 – 必要性能源：人类发展的根本需求
保护地球环境、维护全球气候稳定- 刻不容缓
世界和平近年原油价格趋势图null2050年，全球每年共需约800兆兆兆焦耳再生能源，才能稳定大气中CO2浓度，太阳能是地球上唯一能满足这种规模要求的可再生能源。
地球上几乎所有地方都能使用太阳能
约1%面积使用太阳能，即可满足发达国家的全部能源需求单位：兆兆兆焦耳。目前全球能源年总需求约为400兆兆兆焦耳。太阳能:唯一的兆兆瓦量级再生能源null发展光伏产业的历史机遇-巨大规模2050年，太阳能在能源结构中将占到25%以上
总产值将达到100万亿元（人民币）
null光伏电池在中国4个火力发电机组就可达2.4GW三峡26台发电机组，总发电功率20GW 2010年中国发电装机容量将达到580 GW左右，其中火电380 GW
光伏发电每度电平均成本为2元人民币，水电及煤电每度却只需要0.2元~0.3元。
两头在外，污染严重产能过剩论null晶体硅技术多晶硅目前晶体硅光伏电池占整个光伏市场份额约85%光伏电池的分类薄膜技术有机薄膜染料敏化非晶硅碲化镉铜铟镓硒非晶单节非晶微晶叠层非晶锗硅叠层新型概念单晶硅薄膜光伏电池发展迅猛停留在研究室阶段null多晶硅太阳电池环境污染大,副产品——四氯化硅是高毒物质用改良西门子法生产多晶硅，目前国外领先企业的综合电耗在150千瓦时/千克以下，而我国部分企业由于
工艺
钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程
水平相对落后，综合电耗达到200-300千瓦时/千克。“38号文”提出：“到2011年前，淘汰综合电耗大于200千瓦时/千克的多晶硅产能。太阳能级多晶硅还原电耗小于60千瓦时/千克”我国多晶硅产能超过3万吨, 2009年9月国务院发布了“国发[2009]38号文件(以下简称“38号文”)风电设备、多晶硅等新兴产业则被定性为“出现了重复建设倾向”null硅材料硅片光伏电池片光伏电池组件原材料生产薄膜电池组件晶体硅制造过程中能耗较高，排放较大
薄膜电池产业链较短，用材少，能耗低、无排放，制造成本很低薄膜电池的前景-薄膜与晶硅电池产业链比较晶
硅
电
池薄
膜
电
池薄膜电池的前景 -更早达到电网等价点的技术薄膜电池的前景 -更早达到电网等价点的技术高效薄膜太阳能技术将提供更低的发电成本，早于晶体硅达到电网等价点，从而掀起光伏发电的革命null转化效率，非晶为5-6%，非晶微晶为8.5%-10%
在产品商业化方面，是最成熟的技术
没有原材料供应的发展瓶颈，主要原料为玻璃和硅烷气体
具有最成熟、最具规模化的生产设备量产转换率 10%
镉具有毒性
一些主流市场较难进入（屋顶系统）
碲产量较少，将会成为瓶颈
没有工业化的生产设备
量产转化效率10%以上
需要突破一些关键技术才能达到批量生产水平
铟的短缺可能会成为该技术发展的瓶颈
不具备成形的大规模生产设备
硅基薄膜碲化镉铜铟镓硒三种主要薄膜电池技术的比较nulla-Si 是Si-H(约10％)的一种合金。1976年－RCA实验室－D.Carlson和 C.Wronski ，最初的效率小于1% 非晶硅(a-Si)薄膜太阳能电池
资源丰富，环境安全
直接能带，光的吸收系数高，活性层只需要1m厚，省材料
沉积温度低，成本衬底上，如玻璃、不锈钢和塑料膜上等
电池/组件一次完成，生产程序简单
开路电压高，1.5-2.0 eV, 可调
可透光，容易和建筑结合, BIPV
衬底可以是柔性材料
效率低，同等功率面积大
不稳定－ 光衰减(S-W效应)
设备昂贵，建厂成本高 优点缺点null非晶硅(a-Si)薄膜太阳能电池（续）已发展到第四代
非晶硅/微晶硅双结叠层电池
全国有六十多家已经/正在上马
国产设备会大幅降低成本不同层有不同的能带宽度
吸收不同波段的太阳光
提高了效率
双结还有助于提高光稳定性null非晶/微晶硅薄膜电池 在玻璃基板上真空镀膜而成
叠层薄膜电池共有20层不同材料组成，总 厚度为0.002mm，仅是晶硅电池1%厚度
薄膜电池可以根据用户需求调节透光率，符合光 伏建筑一体化的需要null薄膜电池工艺链null第一太阳能碲化镉电池2009年9月8日，美国First Solar公司(简称第一太阳能)宣布将在中国内蒙古建设一座拥有2千兆瓦发电能力的光伏发电厂。 占地64平方公里，项目投资额高达数十亿美元。目前公布的最新成本是每瓦85美分,是行业中最低的。目标是在2014年的时候将每瓦成本降低到52美分-63美分左右。薄膜太阳能光伏板能源转换效率目前11.1%成功经验：
长期的经验积累，30年的光伏历史
自己直接生产设备
为了成本不惜牺牲部分效率蒸汽转移沉积法 （Vapor Transport Deposition）
成膜速度低
材料利用率低2009年第一太阳能用了世界的~50%的碲化镉，生产规模1GWnull其他碲化镉电池公司理论效率可达24%，还有潜力可挖掘nullNanosolar 电池公司 用纳米颗粒制成墨水，然后用印刷的方法沉积在柔性材料上，实现了大规模的生产
2009年9月640MW工厂在德国竣工，但目前实际产能自由10-20MW，速度可调
效率高达16.4%在最好的电池，平均大于11%2007年绿色技术产品最佳科技成果null铜铟镓硒CIGS电池null一种光电化学电池。1991年瑞士Grätzel 将染料敏化引入该种电池，效率达到7.1%，成为太阳电池前沿热点之一。目前这种电池的实验室效率达到 11％.染料敏化光伏电池（Dye sensitized cell)价格相对低廉，制作工艺简单，拥有潜在的高光电转换效率
但稳定性差，大规模制造工艺不成熟，效率低null目前大多处于实验室阶段，尚不具备大规模商业化条件，但未来发展空间很大。Konarka有机光伏电池 （OPV）Heliateknull太阳能近期中国发展趋势单晶多晶硅未来几年仍是主流，大批企业会被整合下马
非晶硅国产化会大幅度降低成本，会大幅抢占份额
化合物半导体薄膜技术垄断性强，引进成本高，材料限制多，不会在短期形成气候
染料敏化TiO2电池稳定性差，工艺不成熟
有机电池效率低，工艺不成熟null化合物半导体薄膜电池
浙公网安备 33021202002483