第一篇：3《光伏材料加工工藝》實(shí)踐報(bào)告(參考)

《光伏材料加工工藝》

實(shí)踐報(bào)告

專 業(yè) 光伏材料及應(yīng)用 學(xué)生姓名 謝 健 偉 準(zhǔn)考證號(hào)

指導(dǎo)教師 陳 立 老 師

2013 年 04 月

目錄

一、實(shí)踐目的................................................................................................................2

二、單晶硅太陽能電池簡(jiǎn)介........................................................................................2

三、太陽能電池片的化學(xué)清洗工藝............................................................................3

四、太陽能電池片制作工藝流程圖............................................................................3

五、太陽能電池組件封裝工藝流程............................................................................7

六、實(shí)踐心得................................................................................................................8

《光伏材料加工工藝》實(shí)踐報(bào)告

一、實(shí)踐目的

光伏材料是指能將太陽能直接轉(zhuǎn)換成電能的材料。光伏材料又稱太陽電池材料，只有半導(dǎo)體材料具有這種功能。可做太陽電池材料的材料有單晶硅、多晶硅、非晶硅、GaAs、GaAlAs、InP、CdS、CdTe等。用于空間的有單晶硅、GaAs、InP。用于地面已批量生產(chǎn)的有單晶硅、多晶硅、非晶硅。本實(shí)踐課程的主要目的就是學(xué)習(xí)光伏材料的加工工藝，掌握光伏材料加工的流程。

二、單晶硅太陽能電池簡(jiǎn)介

單晶硅太陽能電池,是以高純的單晶硅棒為原料的太陽能電池，是當(dāng)前開發(fā)得最快的一種太陽能電池。它的構(gòu)造和生產(chǎn)工藝已定型，產(chǎn)品已廣泛用于空間和地面。

為了降低生產(chǎn)成本，現(xiàn)在地面應(yīng)用的太陽能電池等采用太陽能級(jí)的單晶硅棒，材料性能指標(biāo)有所放寬。有的也可使用半導(dǎo)體器件加工的頭尾料和廢次單晶硅材料，經(jīng)過復(fù)拉制成太陽能電池專用的單晶硅棒。單晶硅太陽能電池將單晶硅棒切成片，一般片厚約0.3毫米。硅片經(jīng)過拋磨、清洗等工序，制成待加工的原料硅片。加工太陽能電池片，首先要在硅片上摻雜和擴(kuò)散，一般摻雜物為微量的硼、磷、銻等。擴(kuò)散是在石英管制成的高溫?cái)U(kuò)散爐中進(jìn)行。這樣就硅片上形成P>N結(jié)。然后采用絲網(wǎng)印刷法，精配好的銀漿印在硅片上做成柵線，經(jīng)過燒結(jié)，同時(shí)制成背電極，并在有柵線的面涂覆減反射源，以防大量的光子被光滑的硅片表面反射掉。因此，單晶硅太陽能電池的單體片就制成了。單體片經(jīng)過抽查檢驗(yàn)，圖1 單晶硅太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)

即可按所需要的規(guī)格組裝成太陽能電池組件（太陽能電池板），用串聯(lián)和并聯(lián)的方法構(gòu)成一定的輸出電壓和電流。最后用框架和材料進(jìn)行封裝。用戶根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可將太陽能電池組件組成各種大小不同的太陽能電池方陣，亦稱太陽能電池陣列。目前單晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率為15%左右，實(shí)驗(yàn)室成果也有20%以上的。

單晶硅太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

三、太陽能電池片的化學(xué)清洗工藝

切片要求：①切割精度高、表面平行度高、翹曲度和厚度公差小。②斷面完整性好，消除拉絲、刀痕和微裂紋。③提高成品率，縮小刀(鋼絲)切縫，降低原材料損耗。④提高切割速度，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化切割。

具體來說太陽能硅片表面沾污大致可分為三類：

1、有機(jī)雜質(zhì)沾污： 可通過有機(jī)試劑的溶解作用，結(jié)合兆聲波清洗技術(shù)來去除。

2、顆粒沾污：運(yùn)用物理的方法可采機(jī)械擦洗或兆聲波清洗技術(shù)來去除粒徑 ≥ 0.4 μm顆粒，利用兆聲波可去除 ≥ 0.2 μm顆粒。

3、金屬離子沾污：該污染必須采用化學(xué)的方法才能將其清洗掉。硅片表面金屬雜質(zhì)沾污又可分為兩大類： ①沾污離子或原子通過吸附分散附著在硅片表面。②帶正電的金屬離子得到電子后面附著（尤如“電鍍”）到硅片表面。

金屬離子沾污的清楚方法如下：

①用 H2O2作強(qiáng)氧化劑，使“電鍍”附著到硅表面的金屬離子氧化成金屬，溶解在清洗液中或吸附在硅片表面。

②用無害的小直徑強(qiáng)正離子（如H+），一般用HCL作為H+的來源，替代吸附在硅片表面的金屬離子，使其溶解于清洗液中，從而清除金屬離子。

③用大量去離子水進(jìn)行超聲波清洗，以排除溶液中的金屬離子。

由于SC-1是H2O2和NH4OH的堿性溶液，通過H2O2的強(qiáng)氧化和NH4OH的溶解作用，使有機(jī)物沾污變成水溶性化合物，隨去離子水的沖洗而被排除；同時(shí)溶液具有強(qiáng)氧化性和絡(luò)合性，能氧化Cr、Cu、Zn、Ag、Ni、Co、Ca、Fe、Mg等，使其變成高價(jià)離子，然后進(jìn)一步與堿作用，生成可溶性絡(luò)合物而隨去離子水的沖洗而被去除。因此用SC-1液清洗拋光片既能去除有機(jī)沾污，亦能去除某些金屬沾污。在使用SC-1液時(shí)結(jié)合使用兆聲波來清洗可獲得更好的清洗效果。

另外SC-2是H2O2和HCL的酸性溶液，具有極強(qiáng)的氧化性和絡(luò)合性，能與氧化以前的金屬作用生成鹽隨去離子水沖洗而被去除。被氧化的金屬離子與CL-作用生成的可溶性絡(luò)合物亦隨去離子水沖洗而被去除。

四、太陽能電池片制作工藝流程圖

太陽能電池片制作工藝流程如圖2所示。

圖2 晶體硅太陽能電池片制作工藝流程

具體的制作工藝說明

（1）切片：采用多線切割，將硅棒切割成正方形的硅片。

（2）清洗：用常規(guī)的硅片清洗方法清洗，然后用酸（或堿）溶液將硅片表面切割損傷層除去30－50um。

（3）制備絨面：用堿溶液對(duì)硅片進(jìn)行各向異性腐蝕在硅片表面制備絨面。（4）磷擴(kuò)散：采用涂布源（或液態(tài)源，或固態(tài)氮化磷片狀源）進(jìn)行擴(kuò)散，制成PN＋結(jié)，結(jié)深一般為0.3－0.5um。

（5）周邊刻蝕：擴(kuò)散時(shí)在硅片周邊表面形成的擴(kuò)散層，會(huì)使電池上下電極短路，用掩蔽濕法腐蝕或等離子干法腐蝕去除周邊擴(kuò)散層。

（6）去除背面PN＋結(jié)。常用濕法腐蝕或磨片法除去背面PN＋結(jié)。

（7）制作上下電極：用真空蒸鍍、化學(xué)鍍鎳或鋁漿印刷燒結(jié)等工藝。先制作下電極，然后制作上電極。鋁漿印刷是大量采用的工藝方法。

（8）制作減反射膜：為了減少入反射損失，要在硅片表面上覆蓋一層減反射膜。制作減反射膜的材料有MgF2，SiO2，Al2O3，SiO，Si3N4，TiO2，Ta2O5等。工藝方法可用真空鍍膜法、離子鍍膜法，濺射法、印刷法、PECVD法或噴涂法等。

（9）燒結(jié)：將電池芯片燒結(jié)于鎳或銅的底板上。（10）測(cè)試分檔：按規(guī)定參數(shù)規(guī)范，測(cè)試分類。

生產(chǎn)電池片的工藝比較復(fù)雜，一般要經(jīng)過硅片檢測(cè)、表面制絨、擴(kuò)散制結(jié)、去磷硅玻璃、等離子刻蝕、鍍減反射膜、絲網(wǎng)印刷、快速燒結(jié)和檢測(cè)分裝等主要步驟。這里介紹的是晶硅太陽能電池片生產(chǎn)的一般工藝與設(shè)備。

1、硅片檢測(cè)

硅片是太陽能電池片的載體，硅片質(zhì)量的好壞直接決定了太陽能電池片轉(zhuǎn)換效率的高低，因此需要對(duì)來料硅片進(jìn)行檢測(cè)。該工序主要用來對(duì)硅片的一些技術(shù)參數(shù)進(jìn)行在線測(cè)量，這些參數(shù)主要包括硅片表面不平整度、少子壽命、電阻率、P/N型和微裂紋等。該組設(shè)備分自動(dòng)上下料、硅片傳輸、系統(tǒng)整合部分和四個(gè)檢測(cè)模塊。其中，光伏硅片檢測(cè)儀對(duì)硅片表面不平整度進(jìn)行檢測(cè),同時(shí)檢測(cè)硅片的尺寸和對(duì)角線等外觀參數(shù)；微裂紋檢測(cè)模塊用來檢測(cè)硅片的內(nèi)部微裂紋；另外還有兩個(gè)檢測(cè)模組，其中一個(gè)在線測(cè)試模組主要測(cè)試硅片體電阻率和硅片類型，另一個(gè)模塊用于檢測(cè)硅片的少子壽命。在進(jìn)行少子壽命和電阻率檢測(cè)之前，需要先對(duì)硅片的對(duì)角線、微裂紋進(jìn)行檢測(cè)，并自動(dòng)剔除破損硅片。硅片檢測(cè)設(shè)備能夠自動(dòng)裝片和卸片，并且能夠?qū)⒉缓细衿贩诺焦潭ㄎ恢茫瑥亩岣邫z測(cè)精度和效率。

2、表面制絨

單晶硅絨面的制備是利用硅的各向異性腐蝕，在每平方厘米硅表面形成幾百萬個(gè)四面方錐體也即金字塔結(jié)構(gòu)。由于入射光在表面的多次反射和折射，增加了光的吸收，提高了電池的短路電流和轉(zhuǎn)換效率。硅的各向異性腐蝕液通常用熱的堿性溶液，可用的堿有氫氧化鈉，氫氧化鉀、氫氧化鋰和乙二胺等。大多使用廉價(jià)的濃度約為1%的氫氧化鈉稀溶液來制備絨面硅，腐蝕溫度為70-85℃。為了獲得均勻的絨面，還應(yīng)在溶液中酌量添加醇類如乙醇和異丙醇等作為絡(luò)合劑，以加快硅的腐蝕。制備絨面前，硅片須先進(jìn)行初步表面腐蝕，用堿性或酸性腐蝕液蝕去約20～25μm，在腐蝕絨面后，進(jìn)行一般的化學(xué)清洗。經(jīng)過表面準(zhǔn)備的硅片都不宜在水中久存，以防沾污，應(yīng)盡快擴(kuò)散制結(jié)。

3、擴(kuò)散制結(jié)

太陽能電池需要一個(gè)大面積的PN結(jié)以實(shí)現(xiàn)光能到電能的轉(zhuǎn)換，而擴(kuò)散爐即為制造太陽能電池PN結(jié)的專用設(shè)備。管式擴(kuò)散爐主要由石英舟的上下載部分、廢氣室、爐體部分和氣柜部分等四大部分組成。擴(kuò)散一般用三氯氧磷液態(tài)源作為擴(kuò)散源。把P型硅片放在管式擴(kuò)散爐的石英容器內(nèi)，在850---900攝氏度高溫下使用氮?dú)鈱⑷妊趿讕胧⑷萜?，通過三氯氧磷和硅片進(jìn)行反應(yīng)，得到磷原子。經(jīng)過一定時(shí)間，磷原子從四周進(jìn)入硅片的表面層，并且通過硅原子之間的空隙向硅片內(nèi)部滲透擴(kuò)散，形成了N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體的交界面，也就是PN結(jié)。這種方法制出的PN結(jié)均勻性好,方塊電阻的不均勻性小于百分之十,少子壽命可大于10ms。制造PN結(jié)是太陽電池生產(chǎn)最基本也是最關(guān)鍵的工序。因?yàn)檎荘N結(jié)的形成，才使電子和空穴在流動(dòng)后不再回到原處，這樣就形成了電流，用導(dǎo)線將電流引出，就是直流電。

4、去磷硅玻璃

該工藝用于太陽能電池片生產(chǎn)制造過程中，通過化學(xué)腐蝕法也即把硅片放在氫氟酸溶液中浸泡，使其產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)生成可溶性的絡(luò)和物六氟硅酸，以去除擴(kuò)散制結(jié)后在硅片表面形成的一層磷硅玻璃。在擴(kuò)散過程中，POCL3與O2反應(yīng)生成P2O5淀積在硅片表面。P2O5與Si反應(yīng)又生成SiO2和磷原子，這樣就在硅片表面形成一層含有磷元素的SiO2，稱之為磷硅玻璃。去磷硅玻璃的設(shè)備一般由本體、清洗槽、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)械臂、電氣控制系統(tǒng)和自動(dòng)配酸系統(tǒng)等部分組成，主要?jiǎng)恿υ从袣浞?、氮?dú)狻嚎s空氣、純水，熱排風(fēng)和廢水。氫氟酸能夠溶解二氧化硅是因?yàn)闅浞崤c二氧化硅反應(yīng)生成易揮發(fā)的四氟化硅氣體。若氫氟酸過量，反應(yīng)生成的四氟化硅會(huì)進(jìn)一步與氫氟酸反應(yīng)生成可溶性的絡(luò)和物六氟硅酸。

5、等離子刻蝕 由于在擴(kuò)散過程中，即使采用背靠背擴(kuò)散，硅片的所有表面包括邊緣都將不可避免地?cái)U(kuò)散上磷。PN結(jié)的正面所收集到的光生電子會(huì)沿著邊緣擴(kuò)散有磷的區(qū)域流到PN結(jié)的背面，而造成短路。因此，必須對(duì)太陽能電池周邊的摻雜硅進(jìn)行刻蝕，以去除電池邊緣的PN結(jié)。通常采用等離子刻蝕技術(shù)完成這一工藝。等離子刻蝕是在低壓狀態(tài)下，反應(yīng)氣體CF4的母體分子在射頻功率的激發(fā)下，產(chǎn)生電離并形成等離子體。等離子體是由帶電的電子和離子組成，反應(yīng)腔體中的氣體在電子的撞擊下，除了轉(zhuǎn)變成離子外，還能吸收能量并形成大量的活性基團(tuán)。活性反應(yīng)基團(tuán)由于擴(kuò)散或者在電場(chǎng)作用下到達(dá)SiO2表面，在那里與被刻蝕材料表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并形成揮發(fā)性的反應(yīng)生成物脫離被刻蝕物質(zhì)表面，被真空系統(tǒng)抽出腔體。

6、鍍減反射膜

拋光硅表面的反射率為35%,為了減少表面反射,提高電池的轉(zhuǎn)換效率,需要沉積一層氮化硅減反射膜?，F(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)中常采用PECVD設(shè)備制備減反射膜。PECVD即等離子增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積。它的技術(shù)原理是利用低溫等離子體作能量源，樣品置于低氣壓下輝光放電的陰極上，利用輝光放電使樣品升溫到預(yù)定的溫度，然后通入適量的反應(yīng)氣體SiH4和NH3，氣體經(jīng)一系列化學(xué)反應(yīng)和等離子體反應(yīng)，在樣品表面形成固態(tài)薄膜即氮化硅薄膜。一般情況下，使用這種等離子增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積的方法沉積的薄膜厚度在70nm左右。這樣厚度的薄膜具有光學(xué)的功能性。利用薄膜干涉原理，可以使光的反射大為減少，電池的短路電流和輸出就有很大增加，效率也有相當(dāng)?shù)奶岣摺?/p>

7、絲網(wǎng)印刷

太陽電池經(jīng)過制絨、擴(kuò)散及PECVD等工序后，已經(jīng)制成PN結(jié)，可以在光照下產(chǎn)生電流，為了將產(chǎn)生的電流導(dǎo)出，需要在電池表面上制作正、負(fù)兩個(gè)電極。制造電極的方法很多，而絲網(wǎng)印刷是目前制作太陽電池電極最普遍的一種生產(chǎn)工藝。絲網(wǎng)印刷是采用壓印的方式將預(yù)定的圖形印刷在基板上，該設(shè)備由電池背面銀鋁漿印刷、電池背面鋁漿印刷和電池正面銀漿印刷三部分組成。其工作原理為：利用絲網(wǎng)圖形部分網(wǎng)孔透過漿料，用刮刀在絲網(wǎng)的漿料部位施加一定壓力，同時(shí)朝絲網(wǎng)另一端移動(dòng)。油墨在移動(dòng)中被刮刀從圖形部分的網(wǎng)孔中擠壓到基片上。由于漿料的粘性作用使印跡固著在一定范圍內(nèi)，印刷中刮板始終與絲網(wǎng)印版和基片呈線性接觸，接觸線隨刮刀移動(dòng)而移動(dòng)，從而完成印刷行程。

8、快速燒結(jié)

經(jīng)過絲網(wǎng)印刷后的硅片，不能直接使用，需經(jīng)燒結(jié)爐快速燒結(jié)，將有機(jī)樹脂粘合劑燃燒掉，剩下幾乎純粹的、由于玻璃質(zhì)作用而密合在硅片上的銀電極。當(dāng)銀電極和晶體硅在溫度達(dá)到共晶溫度時(shí)，晶體硅原子以一定的比例融入到熔融的銀電極材料中去，從而形成上下電極的歐姆接觸，提高電池片的開路電壓和填充因子兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，使其具有電阻特性，以提高電池片的轉(zhuǎn)換效率。燒結(jié)爐分為預(yù)燒結(jié)、燒結(jié)、降溫冷卻三個(gè)階段。預(yù)燒結(jié)階段目的是使?jié){料中的高分子粘合劑分解、燃燒掉，此階段溫度慢慢上升；燒結(jié)階段中燒結(jié)體內(nèi)完成各種物理化學(xué)反應(yīng)，形成電阻膜結(jié)構(gòu)，使其真正具有電阻特性，該階段溫度達(dá)到峰值；降溫冷卻階段，玻璃冷卻硬化并凝固，使電阻膜結(jié)構(gòu)固定地粘附于基片上。

9、外圍設(shè)備

在電池片生產(chǎn)過程中，還需要供電、動(dòng)力、給水、排水、暖通、真空、特汽等外圍設(shè)施。消防和環(huán)保設(shè)備對(duì)于保證安全和持續(xù)發(fā)展也顯得尤為重要。一條年產(chǎn)50MW能力的太陽能電池片生產(chǎn)線，僅工藝和動(dòng)力設(shè)備用電功率就在1800KW左右。工藝純水的用量在每小時(shí)15噸左右，水質(zhì)要求達(dá)到中國電子級(jí)水GB/T11446.1-1997中EW-1級(jí)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。工藝?yán)鋮s水用量也在每小時(shí)15噸左右，水質(zhì)中微粒粒徑不宜大于10微米，供水溫度宜在15-20℃。真空排氣量在300M3/H左右。同時(shí)，還需要大約氮?dú)鈨?chǔ)罐20立方米，氧氣儲(chǔ)罐10立方米?？紤]到特殊氣體如硅烷的安全因素，還需要單獨(dú)設(shè)置一個(gè)特氣間，以絕對(duì)保證生產(chǎn)安全。另外，硅烷燃燒塔、污水處理站等也是電池片生產(chǎn)的必備設(shè)施。

五、太陽能電池組件封裝工藝流程

組件線又叫封裝線，封裝是太陽能電池生產(chǎn)中的關(guān)鍵步驟，沒有良好的封裝工藝，多好的電池也生產(chǎn)不出好的組件板。電池的封裝不僅可以使電池的壽命得到保證，而且還增強(qiáng)了電池的抗擊強(qiáng)度。產(chǎn)品的高質(zhì)量和高壽命是贏得可客戶滿意的關(guān)鍵，所以組件板的封裝質(zhì)量非常重要。

太陽能電池組件封裝工藝流程如下：

電池檢測(cè)→正面焊接→檢驗(yàn)→背面串接→檢驗(yàn)→敷設(shè)（玻璃清洗、材料切割、玻璃預(yù)處理、敷設(shè)→層壓→去毛邊（去邊、清洗）→裝邊框（涂膠、裝角鍵、沖孔、裝框、擦洗余膠）→焊接接線盒→高壓測(cè)試→組件測(cè)試→外觀檢驗(yàn)→包裝入庫

在這里簡(jiǎn)單的介紹一下工藝的作用。

1、電池測(cè)試：由于電池片制作條件的隨機(jī)性，生產(chǎn)出來的電池性能不盡相同，所以為了有效的將性能一致或相近的電池組合在一起，所以應(yīng)根據(jù)其性能參數(shù)進(jìn)行分類；電池測(cè)試即通過測(cè)試電池的輸出參數(shù)（電流和電壓）的大小對(duì)其進(jìn)行分類。以提高電池的利用率，做出質(zhì)量合格的電池組件。

2、正面焊接：是將匯流帶焊接到電池正面（負(fù)極）的主柵線上，匯流帶為鍍錫的銅帶，我們使用的焊接機(jī)可以將焊帶以多點(diǎn)的形式點(diǎn)焊在主柵線上。焊接用的熱源為一個(gè)紅外燈（利用紅外線的熱效應(yīng)）。焊帶的長(zhǎng)度約為電池邊長(zhǎng)的2倍。多出的焊帶在背面焊接時(shí)與后面的電池片的背面電極相連

3、背面串接：背面焊接是將36片電池串接在一起形成一個(gè)組件串，我們目前采用的工藝是手動(dòng)的，電池的定位主要靠一個(gè)膜具板，上面有36個(gè)放置電池片的凹槽，槽的大小和電池的大小相對(duì)應(yīng)，槽的位置已經(jīng)設(shè)計(jì)好，不同規(guī)格的組件使用不同的模板，操作者使用電烙鐵和焊錫絲將“前面電池”的正面電極（負(fù)極）焊接到“后面電池”的背面電極（正極）上，這樣依次將36片串接在一起并在組件串的正負(fù)極焊接出引線。

4、層壓敷設(shè)：背面串接好且經(jīng)過檢驗(yàn)合格后，將組件串、玻璃和切割好的EVA、玻璃纖維、背板按照一定的層次敷設(shè)好，準(zhǔn)備層壓。玻璃事先涂一層試劑（primer）以增加玻璃和EVA的粘接強(qiáng)度。敷設(shè)時(shí)保證電池串與玻璃等材料的相對(duì)位置，調(diào)整好電池間的距離，為層壓打好基礎(chǔ)。（敷設(shè)層次：由下向上：玻璃、EVA、電池、EVA、玻璃纖維、背板）。

5、組件層壓：將敷設(shè)好的電池放入層壓機(jī)內(nèi)，通過抽真空將組件內(nèi)的空氣抽出，然后加熱使EVA熔化將電池、玻璃和背板粘接在一起；最后冷卻取出組件。層壓工藝是組件生產(chǎn)的關(guān)鍵一步，層壓溫度層壓時(shí)間根據(jù)EVA的性質(zhì)決定。我們使用快速固化EVA時(shí)，層壓循環(huán)時(shí)間約為25分鐘。固化溫度為150℃。

6、修邊：層壓時(shí)EVA熔化后由于壓力而向外延伸固化形成毛邊，所以層壓完畢應(yīng)將其切除。

7、裝框：類似與給玻璃裝一個(gè)鏡框；給玻璃組件裝鋁框，增加組件的強(qiáng)度，進(jìn)一步的密封電池組件，延長(zhǎng)電池的使用壽命。邊框和玻璃組件的縫隙用硅酮樹脂填充。各邊框間用角鍵連接。

8、焊接接線盒：在組件背面引線處焊接一個(gè)盒子，以利于電池與其他設(shè)備或電池間的連接。

9、高壓測(cè)試：高壓測(cè)試是指在組件邊框和電極引線間施加一定的電壓，測(cè) 試組件的耐壓性和絕緣強(qiáng)度，以保證組件在惡劣的自然條件（雷擊等）下不被損壞。

10、組件測(cè)試：測(cè)試的目的是對(duì)電池的輸出功率進(jìn)行標(biāo)定，測(cè)試其輸出特性，確定組件的質(zhì)量等級(jí)。

六、實(shí)踐心得

通過實(shí)踐，對(duì)晶體硅太陽能電池的加工過程、電池組件的生產(chǎn)流程有了一個(gè)全面是認(rèn)識(shí)，對(duì)今后從事這方面的工作打下了非常重要的實(shí)踐基礎(chǔ)。在實(shí)踐的過程中，認(rèn)識(shí)到，組件高效和高壽命如何保證，可以從以下幾方面著手：

1、高轉(zhuǎn)換效率、高質(zhì)量的電池片 ；

2、高質(zhì)量的原材料，例如：高的交聯(lián)度的EVA、高粘結(jié)強(qiáng)度的封裝劑（中性硅酮樹脂膠）、高透光率高強(qiáng)度的鋼化玻璃等；

3、合理的封裝工藝；

4、員工嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)；由于太陽電池屬于高科技產(chǎn)品，生產(chǎn)過程中一些細(xì)節(jié)問題，一些不起眼問題如應(yīng)該戴手套而不戴、應(yīng)該均勻的涂刷試劑而潦草完事等都是影響產(chǎn)品質(zhì)量的大敵，所以除了制定合理的制作工藝外，員工的認(rèn)真和嚴(yán)謹(jǐn)是非常重要的。

第二篇：光伏廠參觀實(shí)踐報(bào)告

物理與電子工程學(xué)院認(rèn)識(shí)實(shí)踐報(bào)告

此次我們?cè)诶蠋煹膸ьI(lǐng)下進(jìn)行了阿特斯光伏廠的參觀實(shí)習(xí)，雖然時(shí)間很短，但是讓我阿特斯光伏廠的工程概況、怎樣生產(chǎn)有了更加深入的了解和認(rèn)識(shí)，這是和在課本上學(xué)到的有決然的差異。

我們參觀的阿特斯光伏廠，它生產(chǎn)太陽能光板。光伏發(fā)電實(shí)際上是太陽能的發(fā)電。太陽能發(fā)電分為光熱發(fā)電和光伏發(fā)電。通常說的太陽能發(fā)電指的是太陽能光伏發(fā)電，簡(jiǎn)稱“光電”。光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)從而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)。光伏發(fā)電的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)： ① 無枯竭危險(xiǎn)；

② 安全可靠，無噪聲，無污染排放外，絕對(duì)干凈（無公害）； ③ 不受資源分布地域的限制，可利用建筑屋面的優(yōu)勢(shì)； ④ 無需消耗燃料和架設(shè)輸電線路即可就地發(fā)電供電； ⑤ 能源質(zhì)量高； ⑥建設(shè)周期短，獲取能源花費(fèi)的時(shí)間短。缺點(diǎn)： ① 照射的能量分布密度小，即要占用巨大面積； ② 獲得的能源同四季、晝夜及陰晴等氣象條件有關(guān)。

③ 成本較高。石林太陽能電站利用石漠化土地，很好地避免了土地資源浪費(fèi)。

太陽能發(fā)電是很有利用價(jià)值的一種發(fā)電模式，一方面不會(huì)污染環(huán)境和不會(huì)帶來許多像傳統(tǒng)那些發(fā)電產(chǎn)生有害氣體或者資源需求、利用不可再生資源一樣的問題；另一方面充分利用了不能利用的土地，提供了相當(dāng)大的電能。此次參觀給予我很多方面的知識(shí)，與水電站、火電站的發(fā)電特點(diǎn)、方式相比，這個(gè)光伏發(fā)電相當(dāng)簡(jiǎn)單，用晶體硅組件接收的太陽能所產(chǎn)生的直流電源通過一個(gè)逆變升壓器將直流電逆變成交流電并升高電壓，然后就可以給以供用。這一種發(fā)電方式，既是現(xiàn)代技術(shù)的進(jìn)步和新能源的創(chuàng)新，也是補(bǔ)充了其他發(fā)電模式的一個(gè)技術(shù)上和供電方面的空缺。

一、光伏發(fā)電行業(yè)介紹

太陽能能源是來自地球外部天體的能源人類所需能量的絕大部分都直接或間接地來自太陽。太陽能的利用有被動(dòng)式利用和光電轉(zhuǎn)換兩類方式。

自地球外部天體的能源人類所需能量的絕大部分都直接或間接地來自太陽。太陽能的利用有被動(dòng)式利用和光電轉(zhuǎn)換兩類方式。

光伏發(fā)電是指利用半導(dǎo)體材料制成的太陽能電池在吸收太陽光后產(chǎn)生光伏效應(yīng)，將光能轉(zhuǎn)化為電能的過程。

光熱發(fā)電技術(shù)，又稱聚光光熱發(fā)電，是一種利用陣列反射鏡將太陽光能聚集起來產(chǎn)生高溫?zé)崮?，加熱工作介質(zhì)，驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電的方式。根據(jù)聚熱方式的不同通?？煞譃閽佄锩娌凼?、碟式和塔式。西班牙、以色列、德國都建有多個(gè)太陽能光熱發(fā)電站，積累了一定的商業(yè)化運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。目前全球最大的太陽能發(fā)電站，位于美國加州的布萊斯太陽能發(fā)電項(xiàng)目就選用了太陽能光熱發(fā)電技術(shù)。該項(xiàng)目由德國Solar Millennium和雪佛龍公司旗下的Chevron Energy Solutions共同開發(fā)，4組250WM（兆瓦）的獨(dú)立發(fā)電單元構(gòu)成了了高達(dá)1000MW的設(shè)計(jì)發(fā)電量。項(xiàng)目總造價(jià)預(yù)計(jì)將超過60億美元，其中第一組發(fā)電單元將于2013年投入運(yùn)行。

無獨(dú)有偶，i美股2010年10月底查詢美國加州政府公布的相關(guān)信息時(shí)發(fā)現(xiàn)，該州近期批準(zhǔn)的大型太陽能項(xiàng)目全部使用的是太陽能光熱發(fā)電技術(shù)。當(dāng)然，不可否認(rèn)的是，在這四項(xiàng)常見的太陽能技術(shù)中，光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展、應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)規(guī)模都是首屈一指的。所有在美國上市的中國太陽能企業(yè)也都從事的是光伏發(fā)電產(chǎn)品的制造。以至于很多人將太陽能技術(shù)就簡(jiǎn)單地理解為光伏發(fā)電技術(shù)。

光伏發(fā)電技術(shù)因?yàn)槠渖虡I(yè)化程度高、產(chǎn)業(yè)規(guī)模大、上市公司多成為了太陽能技術(shù)的一個(gè)典型代表，倍受市場(chǎng)關(guān)注。以光熱發(fā)電技術(shù)為例，雖然采用該技術(shù)的太陽能發(fā)電站占地面積廣，并不適合在城市內(nèi)應(yīng)用，但它規(guī)模成本低廉，光照不足時(shí)還可以通過儲(chǔ)熱發(fā)電以實(shí)現(xiàn)供電的持續(xù)穩(wěn)定，特別適合在強(qiáng)光照的荒漠地區(qū)進(jìn)行大規(guī)模并網(wǎng)發(fā)電。我國的內(nèi)蒙古、新疆、甘肅，歐洲的西班牙，還有非洲和澳大利亞都有許多光照充分的荒漠、戈壁地區(qū)，特別適合應(yīng)用光熱發(fā)電技術(shù)。

2013中國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告

回顧2012 ——市場(chǎng) 2012年底，全球光伏新增裝機(jī)容量達(dá)到31GW，相對(duì)于2011年的27.9GW增長(zhǎng)11%，累計(jì)裝機(jī)量達(dá)到98.5GW的歷史新高。從近幾年來較大幅度的增長(zhǎng)率波動(dòng)來看，光伏應(yīng)用市場(chǎng)還處于政策驅(qū)動(dòng)模式的主導(dǎo)下。但鑒于裝機(jī)規(guī)模已接近100GW和全球的宏觀經(jīng)濟(jì)形勢(shì)，SEMI認(rèn)為今后幾年全球光伏應(yīng)用難現(xiàn)前幾年的爆發(fā)式增長(zhǎng)。

光伏市場(chǎng)的中心也正從歐洲的德國、意大利、法國、西班牙向中國、美國和日本等新興市場(chǎng)轉(zhuǎn)移。德國光伏進(jìn)入穩(wěn)定發(fā)展階段，連續(xù)三年維持在7.5GW左右，意大利、西班牙等國深受經(jīng)濟(jì)危機(jī)的影響，2012年光伏裝機(jī)量大幅減少。以中國、美國和日本為代表的新興市場(chǎng)成為新的增長(zhǎng)點(diǎn)，2012年三國裝機(jī)合計(jì)占全球的31%。

——技術(shù)

技術(shù)的提升始終是產(chǎn)業(yè)進(jìn)步、發(fā)展的推動(dòng)力。在SEMI看來，目前全球光伏市場(chǎng)供過于求的大背景下，技術(shù)突破顯得尤為迫切。傳統(tǒng)光伏技術(shù)遇到轉(zhuǎn)換效率的瓶頸，非硅成本下降空間有限，高效電池技術(shù)在設(shè)計(jì)和材料選擇上的突破，使非硅成本有較大下降空間;光伏產(chǎn)品轉(zhuǎn)換效率的提升可以直接降低系統(tǒng)平衡成本，組件效率每提高一個(gè)百分點(diǎn)，系統(tǒng)平衡成本可下降5到7個(gè)百分點(diǎn)。以美國SunPower和日本Panasonic為代表的高效電池組件制造商的光伏產(chǎn)品效率已達(dá)到24%，國內(nèi)的電池組件商也在積極開發(fā)高效光伏產(chǎn)品。全球P型、N型單晶電池效率已分別達(dá)到18.5%—20%和21%-24%，多晶電池效率達(dá)到17%-17.5%。隨著高效單晶、多晶技術(shù)的不斷探索與應(yīng)用，其成本不斷下降，目前高效單晶組件產(chǎn)品的成本已低于傳統(tǒng)單晶組件產(chǎn)品，但還高于多晶產(chǎn)品。高效電池技術(shù)在全球范圍內(nèi)蓄勢(shì)待發(fā)，這將是下一輪產(chǎn)業(yè)擴(kuò)張時(shí)的投資熱點(diǎn)。

——“雙反”的影響

2012年12月，美國國際貿(mào)易委員會(huì)終裁中國產(chǎn)光伏電池組件產(chǎn)品的傾銷和補(bǔ)貼成立并征收高額的反傾銷和反補(bǔ)貼稅，導(dǎo)致2012年中國對(duì)美光伏組件出口額大幅下降。其中，2012年8月的對(duì)美出口額為0.85億美元，較年初1月份的3.87億美元下降80%。2012年，中國光伏產(chǎn)品最大的出口對(duì)象歐盟和印度也分別對(duì)中國產(chǎn)光伏產(chǎn)品展開雙反調(diào)查，中國也對(duì)原產(chǎn)歐洲、美洲和韓國的多晶硅展開雙反調(diào)查，使全球的光伏產(chǎn)業(yè)彌漫著貿(mào)易戰(zhàn)的硝煙。縱觀國際貿(mào)易的歷史和現(xiàn)狀，我們不難發(fā)現(xiàn)，目前發(fā)生在我們眼前的光伏貿(mào)易之爭(zhēng)，固然有經(jīng)濟(jì)危機(jī)背景下的客觀因素，更重要的是，世 3 界各主要大國都將光伏視為關(guān)系未來國家能源安全的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)來做前瞻性的布局。這從另一個(gè)側(cè)面讓中國的光伏從業(yè)者更理性的對(duì)待光伏貿(mào)易摩擦的同時(shí)，也更堅(jiān)定了發(fā)展產(chǎn)業(yè)的信念。

——下游電站的開拓

光伏制造產(chǎn)能在過去幾年中快速擴(kuò)張的同時(shí)，制造技術(shù)也越來越成熟，生產(chǎn)效率和管理水平都有了較大幅度的提升，光伏產(chǎn)業(yè)鏈從多晶硅原材料、組件到逆變器的生產(chǎn)成本和價(jià)格迅速降低。與此同時(shí)，通過大規(guī)模光伏電站的建設(shè)與維護(hù)，整個(gè)產(chǎn)業(yè)界積累了大量寶貴的電站設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)營管理經(jīng)驗(yàn)，這也是電站系統(tǒng)價(jià)格得以下降的另一個(gè)原因。截止到2012年，投資國內(nèi)大型地面電站的系統(tǒng)價(jià)格平均為1.5美元/瓦-1.8美元/瓦，光伏發(fā)電的度電成本也隨之不斷降低。在光照資源豐富地區(qū)，2012年大型光伏地面電站發(fā)電的度電成本已經(jīng)接近0.6元/度。這是光伏產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展帶給包括中國人民在內(nèi)的全球各國民眾最直接的好處，也讓光伏行業(yè)對(duì)光伏發(fā)電逐漸取代傳統(tǒng)能源充滿信心!總而言之，在前期電站投資、融資，中期建設(shè)和后期運(yùn)營、出售過程中存在很大的不確定因素和風(fēng)險(xiǎn)，如何保障電站投資人的權(quán)益、降低電站投資、運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn)，吸引更多的資本進(jìn)入光伏電站投資領(lǐng)域是個(gè)擺在光伏制造商、開發(fā)商和保險(xiǎn)、金融從業(yè)者面前的難題。不過，我們已經(jīng)欣喜的看到，國內(nèi)的保險(xiǎn)領(lǐng)域已經(jīng)有人開始探索保險(xiǎn)產(chǎn)品在光伏電站開發(fā)和運(yùn)營中的應(yīng)用。中國2012年的光伏電站投資總額在450億元左右，到2015年預(yù)計(jì)達(dá)到1000億元，這無疑是一個(gè)巨大的市場(chǎng)，配套的金融和保險(xiǎn)服務(wù)大有希望爭(zhēng)取到自己的市場(chǎng)份額，發(fā)揮重要的作用。

——成本控制效果明顯，效率提升艱難前行

面對(duì)著光伏組件價(jià)格的不斷下跌，國內(nèi)的組件商都在積極應(yīng)對(duì)，從成本控制和提升產(chǎn)品轉(zhuǎn)換效率兩個(gè)方面入手，保證利潤(rùn)的實(shí)現(xiàn)或虧損的減小。然而，技術(shù)的進(jìn)步?jīng)]有原、輔材料成本下降來得那么容易和順利。

總之前景廣闊。

第三篇：光伏廠參觀實(shí)踐報(bào)告

物理與電子工程學(xué)院認(rèn)識(shí)實(shí)踐報(bào)告

利用太陽光發(fā)電是人類夢(mèng)寐以求的愿望。從二十世紀(jì)五十年代太陽能電池的空間應(yīng)用到如今的太陽能光伏集成建筑，世界光伏產(chǎn)業(yè)已經(jīng)走過了半個(gè)世紀(jì)的歷史。由于太陽能發(fā)電具有充分的清潔性、絕對(duì)的安全性、資源的相對(duì)廣泛性和充足性、長(zhǎng)壽命以及免維護(hù)性等其它常規(guī)能源所不具備的優(yōu)點(diǎn)，光伏能源被認(rèn)為是二十一世紀(jì)最重要的新能源。為了能夠更好地了解光伏企業(yè)，我校組織了這次的“阿特斯光伏之旅”，讓我們走進(jìn)光伏廠，更好地了解它。

經(jīng)過廠內(nèi)領(lǐng)導(dǎo)的深入講解，我們對(duì)“阿特斯光伏廠”，有了更清醒的認(rèn)識(shí)。阿特斯公司全稱加拿大太陽能公司（Canadian Solar Inc.），由加籍華人瞿曉鏵博士于2001年11月創(chuàng)立于加拿大。阿特斯公司于2006年在美國納斯達(dá)克成功上市，是第一家登陸納市的中國概念光伏企業(yè)(納斯達(dá)克代碼:CSIQ)。阿特斯專業(yè)從事硅錠、硅片、太陽能電池片和太陽能組件及應(yīng)用產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，產(chǎn)品主要銷往德國、西班牙、意大利、美國、加拿大、韓國、日本、中國等國家。阿特斯光伏組件可以應(yīng)用于商業(yè)、家用和工業(yè)的離網(wǎng)、并網(wǎng)太陽能供電系統(tǒng)及光伏發(fā)電站等不同領(lǐng)域，同時(shí)也為全球客戶提供光伏玻璃幕墻及太陽能發(fā)電應(yīng)用產(chǎn)品。公司還專門為特殊市場(chǎng)提供太陽能解決方案，例如：航海業(yè)、公共事業(yè)和汽車行業(yè)。

自2001年以來，阿特斯先后在中國建立了七家獨(dú)資企業(yè)，自2002年投產(chǎn)至今，阿特斯六年實(shí)現(xiàn)銷售收入增長(zhǎng)50倍，2007和2008連續(xù)兩年榮獲德勤高科技、高成長(zhǎng)中國50強(qiáng)，2008阿特斯名列前十。阿特斯現(xiàn)有廠房面積已達(dá)156000㎡。2008年，組件產(chǎn)能已超過600兆瓦。2008年，阿特斯銷售額達(dá)7.09億美元，比2007年增長(zhǎng)134%，成為世界光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展最快的企業(yè)。

阿特斯致力于持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新。2009年阿特斯成功建立省級(jí)太陽能電池片工程技術(shù)研究中心。該研究中心的主要目標(biāo)是建立國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進(jìn)的太陽能電池研發(fā)中試線及太陽能電池測(cè)試分析中心，研發(fā)方向?yàn)楦咝柲茈姵丶袄镁珶捯苯鸸柚谱鞯牡统杀拘滦凸桦姵?，公司總裁瞿曉鏵博士親自擔(dān)任負(fù)責(zé)人。阿特斯研發(fā)項(xiàng)目上的合作伙伴包括杜邦中國公司、上海交通大學(xué)太陽能研究所、荷蘭ECN 和加拿大多倫多大學(xué)等國際知名公司和院校研究機(jī)構(gòu)。

在注重增加產(chǎn)能和延長(zhǎng)產(chǎn)業(yè)鏈條的同時(shí)，阿特斯非常注重新產(chǎn)品的研發(fā)及太陽能光伏建筑一體化項(xiàng)目的研究和建造。2007年9月，阿特斯洛陽公司利用太陽能光伏玻璃幕墻技術(shù)為洛陽中硅高科技有限公司的研發(fā)大樓設(shè)計(jì)建造的光伏建筑一體化示范電站，其光伏幕墻總面積達(dá)293.286平方米，該項(xiàng)目集發(fā)電、采光、隔熱、隔音、安全和裝飾功能于一體。這表明阿特斯致力于在中國推廣光伏發(fā)電技術(shù)在民用領(lǐng)域的應(yīng)用，并將之作為公司未來業(yè)務(wù)的發(fā)展方向之一。

阿特斯公司現(xiàn)有管理團(tuán)隊(duì)是一個(gè)內(nèi)外結(jié)合的國際化管理團(tuán)隊(duì)。核心成員不少是早期出國，在海外有所建樹，然后回國建功立業(yè)的高級(jí)專業(yè)人才。公司還擁有許多國內(nèi)行業(yè)專家，同時(shí)普通管理員工全部具有大專以上學(xué)歷。

參觀完了阿特斯光伏廠，我忍不住被它雄厚的條件說吸引，想要在其中工作，但是它的要求很嚴(yán)格，所以我現(xiàn)在要努力學(xué)習(xí)文化知識(shí)，爭(zhēng)取能夠有幸進(jìn)入這個(gè)企業(yè)。

隨著世界各國對(duì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的普遍接受，以及對(duì)石油、煤炭、天然氣等對(duì)化石能源逐漸耗盡的擔(dān)心，包括近年來中美等大國頻繁出現(xiàn)的能源短缺問題，作為可再生能源當(dāng)中最具潛力的新能源，光伏能源的重要性和戰(zhàn)略性進(jìn)一步凸顯，世界主要國家紛紛出臺(tái)相關(guān)鼓勵(lì)政策和法律。1999年以來在世界各國尤其是美、日、德等西方發(fā)達(dá)國家先后發(fā)起的大規(guī)模國家光伏發(fā)展計(jì)劃和太陽能屋頂計(jì)劃的刺激和推動(dòng)下，世界光伏產(chǎn)業(yè)以每年30％以上的增長(zhǎng)率保持著高速發(fā)展，是比IT發(fā)展還快的產(chǎn)業(yè)。盡管目前世界光伏發(fā)電累積裝機(jī)容量不到世界電力裝機(jī)總?cè)萘康那Х种弧５亲鳛橐环N可再生的清潔能源，專家預(yù)測(cè)光伏發(fā)電將在二十一世紀(jì)前半期超過核電成為最重要的基礎(chǔ)能源之一。至于是2030年還是2050年最后幾年超過，只是個(gè)時(shí)間問題。

目前光伏產(chǎn)品90％左右仍然是以晶硅電池技術(shù)為主，光伏產(chǎn)業(yè)的持續(xù)快速增長(zhǎng)使得一直主要依賴半導(dǎo)體工業(yè)用硅的頭尾料、廢料和剩余產(chǎn)能已經(jīng)不能滿足當(dāng)前光伏市場(chǎng)高速增長(zhǎng)的需求，光伏和半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)對(duì)硅料的競(jìng)爭(zhēng)需求直接造成幾年硅料的供應(yīng)緊張和價(jià)格上漲。在光伏產(chǎn)業(yè)巨大前景的鼓舞下，上游多晶硅制造商已經(jīng)不再猶豫，紛紛制定擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃，此外一些專門生產(chǎn)太陽能等級(jí)多晶硅的生產(chǎn)技術(shù)正在發(fā)展起來。預(yù)計(jì)到2008年后，世界光伏硅料短缺的情況將趨于緩解。

?近幾年中國的光伏制造能力實(shí)現(xiàn)了跨越式的發(fā)展，生產(chǎn)規(guī)模年均超過100％以上的增長(zhǎng)，中國總體上已經(jīng)成為繼日德之后的世界第三大光伏制造國，光伏制造鏈也已經(jīng)開始滲透到產(chǎn)業(yè)上游。然而中國以西部無電地區(qū)應(yīng)用為主的市場(chǎng)并不足以消化中國制造商不斷增加的產(chǎn)能，目前中國光伏產(chǎn)品主要是出口歐洲等國際市場(chǎng)。中國可再生能源法的正式出臺(tái)，為中國未來光伏并網(wǎng)應(yīng)用市場(chǎng)的逐步啟動(dòng)起到了保駕護(hù)航的作用，未來中國光伏企業(yè)應(yīng)該加緊掌握并網(wǎng)技術(shù)和加快新型晶硅和薄膜電池技術(shù)的研發(fā)創(chuàng)新，推動(dòng)中國光伏產(chǎn)業(yè)向制造強(qiáng)國邁進(jìn)。

通過一系列的了解，我對(duì)我國光伏的前景還是很有信心的，我相信：只要度過這段寒冬期，我國的光伏產(chǎn)業(yè)必將走向騰飛，我會(huì)努力學(xué)習(xí)，為我將來打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。未來的時(shí)代是能源競(jìng)爭(zhēng)的時(shí)代，是環(huán)保先鋒的時(shí)代，發(fā)展新能源已經(jīng)成為一種不可阻擋的趨勢(shì)，用綠色、環(huán)保、高效的太陽能產(chǎn)品，將會(huì)為科技中國添彩、為子孫后代造福。

第四篇：光伏材料

光伏材料的發(fā)展與未來

摘要：根據(jù)對(duì)近幾年光伏材料的發(fā)展和重要性作出分析和研究，并對(duì)光伏材料的主要發(fā)展方向進(jìn)行進(jìn)行研究，指導(dǎo)我們將來在研究中應(yīng)從事的方向。

光鍵字：光伏材料 太陽能電池 市場(chǎng)分析

今年，幾乎省份都出現(xiàn)了柴油荒現(xiàn)象、汽油價(jià)格也是一漲再漲。而且，據(jù)估計(jì)今年我國電力將嚴(yán)重缺口，而這一切已經(jīng)限制了國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)人們的生活帶來了不便，甚至可以說是已經(jīng)來后造成在嚴(yán)重威脅。據(jù)樂觀估計(jì)石油還可開采40~100年、煤炭可使用200~500年、鈾還可開采65年左右、天然氣能滿足58年的需求。

人們對(duì)安全，清潔，高效能源的需求日益增加。且能源問題日益成為制約國際社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸。為此，越來越多的國家開始實(shí)行“陽光計(jì)劃”，開發(fā)太陽能資源，尋求經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新動(dòng)力。歐洲一些高水平的核研究機(jī)構(gòu)也開始轉(zhuǎn)向可再生能源。在國際光伏市場(chǎng)巨大潛力的推動(dòng)下，各國的太陽能電池制造業(yè)爭(zhēng)相投入巨資，擴(kuò)大生產(chǎn)，以爭(zhēng)一席之地。

我國也不例外，中國已經(jīng)超過了日本和歐洲成為了太陽電池能第一生產(chǎn)大國，并且形成了國際化、高水平的光伏產(chǎn)業(yè)群。這對(duì)我們專業(yè)的在校大學(xué)生來說是個(gè)好消息。并且這個(gè)專業(yè)的就業(yè)率還很高。

我國76%的國土光照充沛，光能資源分布較為均勻；與水電、風(fēng)電、核電等相比，太陽能發(fā)電沒有任何排放和噪聲，應(yīng)用技術(shù)成熟，安全可靠；除大規(guī)模并網(wǎng)發(fā)電和離網(wǎng)應(yīng)用外，太陽能還可以通過抽水、超導(dǎo)、蓄電池、制氫等多種方式儲(chǔ)存，太陽能＋蓄能 幾乎可以滿足中國未來穩(wěn)定的能源需求。

當(dāng)然，光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開材料。光伏材料又稱太陽電池材料，只有半導(dǎo)體材料具有這種功能。可做太陽電池材料的材料有單晶硅、多晶硅、非晶硅、GaAs、GaAlAs、InP、CdS、CdTe等。用于空間的有單晶硅、GaAs、InP。用于地面已批量生產(chǎn)的有單晶硅、多晶硅、非晶硅。其他尚處于開發(fā)階段。目前致力于降低材料成本和提高轉(zhuǎn)換效率，使太陽電池的電力價(jià)格與火力發(fā)電的電力價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)，從而為更廣泛更大規(guī)模應(yīng)用創(chuàng)造條件。但隨著技術(shù)的發(fā)展，有機(jī)材料也被應(yīng)用于光伏發(fā)電。光伏電池的發(fā)展方向 ㈠硅太陽能電池

硅太陽能電池分為單晶硅太陽能電池、多晶硅薄膜太陽能電池和非晶硅薄膜太陽能電池三種。

單晶硅太陽能電池轉(zhuǎn)換效率最高，技術(shù)也最為成熟。在實(shí)驗(yàn)室里最高的轉(zhuǎn)換效率為24.7%，規(guī)模生產(chǎn)時(shí)的效率為15% 多晶硅薄膜太陽能電池與單晶硅比較,成本低廉，而效率高于非晶硅薄膜電池，其實(shí)驗(yàn)室最高轉(zhuǎn)換效率為18%,工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的轉(zhuǎn)換效率為10%。

非晶硅薄膜太陽能電池成本低重量輕，轉(zhuǎn)換效率較高，便于大規(guī)模生產(chǎn)，有極大的潛力。如果能進(jìn)一步解決穩(wěn)定性問題及提高轉(zhuǎn)換率問題，那么，非晶硅太陽能電池?zé)o疑是太陽能電池的主要發(fā)展產(chǎn)品之一。㈡多元化合物薄膜太陽能電池

多元化合物薄膜太陽能電池材料為無機(jī)鹽，其主要包括砷化鎵III-V族化合物、硫化鎘、硫化鎘及銅錮硒薄膜電池等。

硫化鎘、碲化鎘多晶薄膜電池的效率較非晶硅薄膜太陽能電池效率高，成本較單晶硅電池低，并且也易于大規(guī)模生產(chǎn)

砷化鎵（GaAs）III-V化合物電池的轉(zhuǎn)換效率可達(dá)28%，抗輻照能力強(qiáng),對(duì)熱不敏感，適合于制造高效單結(jié)電池。

銅銦硒薄膜電池（簡(jiǎn)稱CIS）適合光電轉(zhuǎn)換，不存在光致衰退問題，轉(zhuǎn)換效率和多晶硅一樣。具有價(jià)格低廉、性能良好和工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，將成為今后發(fā)展太陽能電池的一個(gè)重要方向。㈢聚合物多層修飾電極型太陽能電池

有機(jī)材料柔性好，制作容易，材料來源廣泛，成本底等優(yōu)勢(shì)，從而對(duì)大規(guī)模利用太陽能，提供廉價(jià)電能具有重要意義。㈣納米晶太陽能電池

納米TiO2晶體化學(xué)能太陽能電池是新近發(fā)展的，優(yōu)點(diǎn)在于它廉價(jià)的成本和簡(jiǎn)單的工藝及穩(wěn)定的性能。其光電效率穩(wěn)定在10％以上，制作成本僅為硅太陽電池的1/5～1/10．壽命能達(dá)到20年以上。㈤有機(jī)太陽能電池

有機(jī)太陽能電池，就是由有機(jī)材料構(gòu)成核心部分的太陽能電池。中國的太陽能電池研究比國外晚了20年，盡管最近10年國家在這方面逐年加大了投入，但投入仍然不夠，與國外差距還是很大。政府已加強(qiáng)政策引導(dǎo)和政策激勵(lì)。例如：太陽能屋頂計(jì)劃、金太陽工程等諸多補(bǔ)貼扶持政策，還有在公共設(shè)施、政府辦公樓等領(lǐng)域推廣使用太陽能。在政策的支持下中國有望像美國一樣，會(huì)啟動(dòng)一個(gè)巨大的市場(chǎng)。

太陽能光伏發(fā)電在不遠(yuǎn)的將來會(huì)占據(jù)世界能源消費(fèi)的重要席位，不但要替代部分常規(guī)能源，而且將成為世界能源供應(yīng)的主體。預(yù)計(jì)到2030年，可再生能源在總能源結(jié)構(gòu)中將占到30％以上，而太陽能光伏發(fā)電在世界總電力供應(yīng)中的占比也將達(dá)到10％以上；到2040年，可再生能源將占總能耗的50％以上，太陽能光伏發(fā)電將占總電力的20％以上；到21世紀(jì)末，可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中將占到80％以上，太陽能發(fā)電將占到60％以上。這些數(shù)字足以顯示出太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景及其在能源領(lǐng)域重要的戰(zhàn)略地位。由此可以看出，太陽能電池市場(chǎng)前景廣闊。

我國的光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況

目前我國的太陽能光伏電池的發(fā)展主要有以下三個(gè)流程或終端：

1.原材料供給端:半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)景氣減緩及原材料產(chǎn)能的釋放,甚至太陽能級(jí)冶金硅的出現(xiàn),多晶硅原材料合同價(jià)小幅波動(dòng),現(xiàn)貨價(jià)回落,由此判斷2009年后長(zhǎng)晶切片廠鎖定利潤(rùn)的能力增強(qiáng)。而各晶體硅電池片廠在競(jìng)相擴(kuò)產(chǎn)及其它種類太陽能電池片分食市場(chǎng)下,不免減價(jià)競(jìng)爭(zhēng)。面對(duì)全球景氣趨緩與成熟市場(chǎng)的政府補(bǔ)貼縮水,應(yīng)謹(jǐn)慎審視自我在光伏產(chǎn)業(yè)鏈垂直整合或垂直分工的定位,以有限資金進(jìn)行有效的策略性切入來降低進(jìn)料成本提高競(jìng)爭(zhēng)力。

2.提高生產(chǎn)效率與效益:目前晶體硅電池片廠產(chǎn)能利用率與設(shè)備使用率多不理想,應(yīng)該回歸企業(yè)營運(yùn)基本面,著力于改善實(shí)際產(chǎn)量/設(shè)計(jì)產(chǎn)能、營收額/設(shè)備資本額、營利額/設(shè)備折舊額等衡量指標(biāo)。具體降低營運(yùn)成本的措施可能有:工藝優(yōu)化以提升光電轉(zhuǎn)換效率與良品率;落實(shí)日常點(diǎn)檢與周期性預(yù)防保養(yǎng)以提高內(nèi)外圍設(shè)備妥善率即可生產(chǎn)時(shí)間A/T與平均故障時(shí)間MTBF指標(biāo);完善訓(xùn)練機(jī)制以提高人員技術(shù)水平的平均復(fù)機(jī)時(shí)間MTTR指標(biāo);適度全自動(dòng)化以提高單位時(shí)間產(chǎn)出及縮短生產(chǎn)周期;原物料與能源使用節(jié)約合理化;加強(qiáng)后勤管理保障及時(shí)備料與應(yīng)急生產(chǎn)預(yù)案等等。

3.創(chuàng)新與研發(fā):現(xiàn)有主流晶體硅電池生產(chǎn)工藝在最佳匹配優(yōu)化及持續(xù)投產(chǎn)下,重復(fù)驗(yàn)證了其光電轉(zhuǎn)換效率的局限性。在多晶供料無虞的情況下,晶體硅電池片廠中長(zhǎng)期技術(shù)發(fā)展應(yīng)以自身特色工藝需求(例如變更電池結(jié)構(gòu)或生產(chǎn)工藝流程;引進(jìn)或開發(fā)新型輔料或設(shè)備),向上游供料端要求硅片技術(shù)規(guī)格(摻雜、少子體壽命、電阻率、厚度等等)以期光電轉(zhuǎn)換效率最大化與成本最優(yōu)化,并聯(lián)合下游組件共同開發(fā)質(zhì)量保障的高階或低階特色產(chǎn)品以滿足不同市場(chǎng)需求,創(chuàng)造自身企業(yè)一片藍(lán)海。

我國目前在建的或已建的光伏產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目主要有： 1.江西賽維多晶硅項(xiàng)目

投資方為江西賽維太陽能有限公司，項(xiàng)目地址在江西的新余市，靠近江西賽維在新余市的現(xiàn)有太陽能晶片工廠。江西賽維太陽能有限公司是太陽能多晶片制造公司，江西賽維太陽能向全球光電產(chǎn)品，包括太陽能電池和太陽能模組生產(chǎn)商提供多晶片。另外該公司還向單晶及多晶太陽能電池和模組生產(chǎn)商提供晶片加工服務(wù)。江西賽維太陽能公司計(jì)劃在2008年底完成多晶硅工廠建設(shè)，預(yù)計(jì)生產(chǎn)能力最高可到6000噸多晶矽，到2009年底再提高到15000噸水準(zhǔn)。

江西賽維多晶硅項(xiàng)目由總部位於德克薩斯州的Fluor公司負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)、采購設(shè)備及建造，項(xiàng)目合同達(dá)10億美元。2.4.連云港多晶硅項(xiàng)目

2007年12月5日，總投資10億美元、年產(chǎn)1萬噸高純度多晶硅項(xiàng)目投資協(xié)議在南京江蘇議事園正式簽約。該項(xiàng)目由TRINA SOLAR LIMITED(天合光能有限公司)在連云港市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)投資建設(shè)。TRINA SOLAR LIMITED是一家在美國紐交所上市的國際知名光伏企業(yè)。美林集團(tuán)、瑞士好能源、美國威靈頓、德意志銀行等多家國際知名公司均為該公司股東。TRINA SOLAR LIMITED擬獨(dú)資設(shè)立的天合光能（連云港）有限公司采用目前國際上較先進(jìn)的改良西門子法生產(chǎn)工藝。

5..深南玻宜昌多晶硅項(xiàng)目

投資方為南玻與香港華儀有限公司、宜昌力源科技開發(fā)有限責(zé)任公司共同投資建設(shè)，項(xiàng)目名稱宜昌南玻硅材料有限公司，它南玻集團(tuán)下屬控股子公司，隸屬于南玻集團(tuán)太陽能事業(yè)部，公司成立于2006年8月。公司位于湖北省宜昌市猇亭區(qū)，規(guī)劃占地為1500畝，分一、二、三期工程統(tǒng)一規(guī)劃布局，總規(guī)模為年產(chǎn)5000噸高純多晶硅、450兆瓦太陽能電池組件，公司總投資約60億人民幣。宜昌南玻公司將主要從事半導(dǎo)體高純硅材料、高純超細(xì)有機(jī)硅單體、白碳黑的生產(chǎn)與銷售以及多晶硅、單晶硅、硅片及有機(jī)硅材料的高效制取、提純和分離等工藝技術(shù)和設(shè)備開發(fā)。首期工程年產(chǎn)1500噸高純多晶硅項(xiàng)目即將開工。

項(xiàng)目一期目標(biāo)為年產(chǎn)1500噸高純多晶硅,于2006年10月22日奠基，一期建設(shè)計(jì)劃在兩年內(nèi)完成。公司此前披露,一期工程擬投資7.8億元,預(yù)計(jì)投資內(nèi)部收益率可達(dá)49.48%,靜態(tài)回收期(不含建設(shè)期)為2.61年。

該項(xiàng)目是宜昌市迄今引進(jìn)的投資規(guī)模最大的工業(yè)項(xiàng)目,已被列入湖北省“十一五”計(jì)劃的三大重點(diǎn)項(xiàng)目之一,也是廣東省、深圳市對(duì)口支援三峽庫區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展合作重點(diǎn)項(xiàng)目之一。

項(xiàng)目由俄羅斯國家稀有金屬研究設(shè)計(jì)院與中國成達(dá)工程公司共同設(shè)計(jì),同時(shí)融入了世界上先進(jìn)的工藝及裝備。它是南玻、俄羅斯國家稀有金屬研究設(shè)計(jì)院、中國成達(dá)工程公司在項(xiàng)目技術(shù)上精誠合作的結(jié)晶。6.洛陽中硅多晶硅項(xiàng)目

這是中國目前最有競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力的多晶硅項(xiàng)目之一，中硅高科技有限公司為中國恩菲控股子公司，中硅高科技有限公司是洛陽單晶硅有限責(zé)任公司、洛陽金豐電化有限公司和中國有色工程設(shè)計(jì)研究總院三方在2003年年初共同出資組建的合資公司，其中中國有色工程設(shè)計(jì)研究總院擁有多項(xiàng)科技成果，處于國際多晶硅工藝技術(shù)研究的前列，洛陽單晶硅有限責(zé)任公司則是國內(nèi)最大的半導(dǎo)體材料生產(chǎn)廠家(代號(hào)740，與峨眉半導(dǎo)體廠739齊名為中國多晶硅的“黃埔軍?！?，而金豐電化有限公司是本地較有實(shí)力的企業(yè)。2003年6月，年產(chǎn)300噸多晶硅高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目奠基，2005年 10月項(xiàng)目如期投產(chǎn)。目前，300噸多晶硅項(xiàng)目已具備達(dá)產(chǎn)能力。2005年12月18日，洛陽中硅高科擴(kuò)建1000噸多晶硅高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目奠基，目前已基本完成設(shè)備安裝，進(jìn)入單體調(diào)試階段。2007年12月18日，洛陽中硅高科年產(chǎn)2000噸多晶硅擴(kuò)建工程的奠基。

洛陽中硅高科年產(chǎn)2000噸多晶硅項(xiàng)目是河南省、洛陽市“十一五”期間重點(diǎn)支持項(xiàng)目，其核心裝備研究列入國家“863”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目，總投資14億元，建設(shè)工期20個(gè)月，計(jì)劃于2008年建成投產(chǎn)。

其它的還有孝感大悟縣多晶硅項(xiàng)目，牡丹江多晶硅項(xiàng)目，益陽晶鑫多晶硅項(xiàng)目，益陽湘投噸多晶硅項(xiàng)目，南陽迅天宇多晶硅項(xiàng)目，濟(jì)寧中鋼多晶硅項(xiàng)目，曲靖愛信佳多晶硅項(xiàng)目等，基本上各個(gè)省份都處天大規(guī)模建設(shè)時(shí)期。光伏產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)分析 及發(fā)展前景

今年下半年起光伏產(chǎn)業(yè)從上游多晶硅到下游組件普遍進(jìn)入大規(guī)模擴(kuò)產(chǎn)周期，這也將帶來對(duì)各種上游設(shè)備、中間材料的需求提升。這包括晶硅生產(chǎn)中需要鑄錠爐以及晶硅切割過程中的耗材，刃料和切割液等。

隨著太陽能作為一種新能源的逐漸應(yīng)用，光伏材料的市場(chǎng)規(guī)模逐年增加，應(yīng)用的范圍日趨廣泛。光伏材料指的是應(yīng)用在太陽能發(fā)電組件上給光伏發(fā)電提供支持的化學(xué)材料，主要使用在太陽能發(fā)電設(shè)備的背板、前板、密封部位和防反射表面，包括玻璃、熱聚合物和彈性塑料聚合物、密封劑以及防反射涂料。

據(jù)Frost&Sullivan的研究，至2009年，光伏材料的全球市場(chǎng)總價(jià)值已達(dá)到13.4億美元。2006年到2009年的年復(fù)合增長(zhǎng)率11.9%。2006年光伏材料的全球市場(chǎng)總價(jià)值僅為5.4億美元。

在2009年整個(gè)光伏行業(yè)中，包括玻璃和含氟聚合物的光伏前板，其市場(chǎng)占總市場(chǎng)收入的31.6%；光伏背板市場(chǎng)，主要包括光電產(chǎn)品，如聚合物和特種玻璃產(chǎn)品，占整個(gè)市場(chǎng)收入的36.6%。普遍用于所有太陽能電池的以層壓形式存在的密封劑，占市場(chǎng)總收入的26.3%，防反射涂料以及其他材料占據(jù)市場(chǎng)收入的5.5%。

不過，隨著消費(fèi)者需求的不斷變化、終端用戶市場(chǎng)需求波動(dòng)以及市場(chǎng)對(duì)光伏組件效率的要求不斷提高，將使光伏行業(yè)發(fā)展速度略微減緩，F(xiàn)rost&Sullivan預(yù)計(jì)在2016年，光伏材料市場(chǎng)的年增長(zhǎng)率將下降到22.4%，總價(jià)值達(dá)107.6億美元。

在整個(gè)光伏材料市場(chǎng)中，Isovolate AG、Coveme和Mitsui Chemical Fabro公司的收入在市場(chǎng)份額中排名前三位。其中Isovolate主要經(jīng)營太陽能電池背板，其市場(chǎng)份額為10.4%，占總份額的十分之一；Coveme公司和Mitsui Chemical Fabro分別經(jīng)營背板組件和密封劑，其市場(chǎng)份額均為8.9%。對(duì)于生產(chǎn)銷售密封劑為主的STR Solar和制造背板組件的Madico公司，也以7.3%和7.0%的市場(chǎng)份額在光伏材料行業(yè)占據(jù)著重要的地位。

不過，截止目前，光伏材料市場(chǎng)主要由歐洲和美國公司主導(dǎo)，同時(shí)一些日本和中國的企業(yè)也在不斷地?cái)U(kuò)大其全球業(yè)務(wù)。印度、中國已成為光伏材料發(fā)展的新市場(chǎng)和新的制造國家。2009年，全球范圍內(nèi)存在著超過350家供應(yīng)光伏材料的公司，其中包括了像AGE Solar、Bridgestone和Isovolate AG等跨國公司，也包括了許多的地區(qū)性公司。行業(yè)內(nèi)的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合和兼并、收購等現(xiàn)象也層出不窮。

多晶硅是光伏太陽能電池的主要組成組分。根據(jù)有關(guān)分析數(shù)據(jù)表明，近5年多晶硅已出現(xiàn)高的增長(zhǎng)率，并且將呈現(xiàn)繼續(xù)增長(zhǎng)的重要潛力。

PHOTON咨詢公司指出，太陽能市場(chǎng)以十分強(qiáng)勁的態(tài)勢(shì)增長(zhǎng)，并將持續(xù)保持，2005~2010年的年均增長(zhǎng)率超過50%，但是多晶硅供應(yīng)商的市場(chǎng)機(jī)遇受到價(jià)格、供應(yīng)和需求巨大變化的影響。后危機(jī)時(shí)代太陽能模塊設(shè)施增長(zhǎng)的強(qiáng)勁復(fù)蘇致使多晶硅市場(chǎng)吃緊。

2010年8月，韓國OCI公司與韓國經(jīng)濟(jì)發(fā)展集團(tuán)簽約備忘錄，將共同投資84億美元（包括其他事項(xiàng)），將在韓國郡山新增能力，這將使OCI公司總的多晶硅制造能力翻二番以上。Hemlock公司正在美國田納西州Clarksville建設(shè)投資為12億美元的多晶硅制造廠，而瓦克化學(xué)公司正在德國Nünchritz建設(shè)投資為8億歐元（10億美元）的太陽能級(jí)多晶硅制造裝置。

按照PHOTON咨詢公司的2010年太陽能市場(chǎng)報(bào)告，在現(xiàn)行政策和經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，預(yù)計(jì)多晶硅供應(yīng)在2010~2014年的年均增長(zhǎng)率為16%，將達(dá)到2014年29萬噸/年。能力增長(zhǎng)主要受到主要生產(chǎn)商的擴(kuò)能所驅(qū)動(dòng)，這些生產(chǎn)商包括美國Hemlock半導(dǎo)體公司、OCI公司和瓦克化學(xué)公司。

分析指出，光伏部門受刺激政策的拉動(dòng)，正在擴(kuò)能之中，預(yù)計(jì)多晶硅供應(yīng)的年均增長(zhǎng)率可望達(dá)43%，將使其能力達(dá)到2014年近50萬噸。目前正在研究的或已經(jīng)應(yīng)該到工業(yè)中的光伏材料的制備： 1.有機(jī)光伏材料的制備： 1.1原料與試劑

所用溶劑采用通常的方法純化和干燥．２－溴噻吩，３，４－二溴噻吩和金屬鎂片為 Alfa Aesar公司產(chǎn)品． 鎳催化劑，Ｎ－氯磺酰異氰酸酯和苝四甲酸二酐(Ｐ ＴＣＤＡ)均為 Aldrich公司產(chǎn)品，直接使用．２，２′：５′，２″ －三噻吩（３ Ｔ），２，２ ′：５′，２″：５″，２″′ －四噻吩（４ Ｔ）和２，３，４，５ －四噻吩基噻吩 ＸＴ 為自行合成 ． 1.2 測(cè)定

紫外光譜的測(cè)定采用美國熱電公司的 Helios －γ型光譜儀．

設(shè)計(jì)、合成了新型齊聚噻吩衍生物 ３Ｔ－ＣＮ，３Ｔ－２ＣＮ，４Ｔ－ＣＮ，４Ｔ－２ＣＮ，ＸＴ 和 ＸＴ－２ＣＮ． 以３Ｔ－ＣＮ，３Ｔ－２ＣＮ，４Ｔ－ＣＮ，４Ｔ－２ＣＮ，ＸＴ 和 ＸＴ－２ ＣＮ 分別作為電子給體材料 Ｐ ＴＣＤＡ作為電子受體材料組裝了ｐ － ｎ異質(zhì)結(jié)有機(jī)光伏器件 對(duì)這些器件的光分別為 １.５１％，２．２４％ ２．１０％ ２．７４％ ０．５８％和６５％ 如表１所示．

伏性能進(jìn)行了研究． 研究發(fā)現(xiàn) 以３Ｔ－ＣＮ，３Ｔ－２ＣＮ，４Ｔ－ＣＮ，４Ｔ－２ＣＮ，ＸＴ和ＸＴ－２ＣＮ 分別作為電子給體材料的有機(jī)光伏器件的光電轉(zhuǎn)換效率分別為1.15％，2.24％，2.10％，2.74％，0.58％和0.65％．電子給體材料中－ＣＮ基團(tuán)的引入可以提高器件的光電轉(zhuǎn)換效率． 2.多晶硅的提純辦法 2.1三氯氫硅氫還原法

三氯氫硅氫還原法亦稱西門子法,是德國Siemens公司于1954年發(fā)明的一項(xiàng)制備高純多晶硅技術(shù)。該技術(shù)采用高純?nèi)葰涔?SiHCl)作為原料,氫氣作為還原劑,采用西門子法或流化床的方式生長(zhǎng)多晶硅。此法有以下3個(gè)關(guān)鍵工序。(1)硅粉與氯化氫在流化床上進(jìn)行反應(yīng)以形成SiHCl,反應(yīng)方程式為: Si+3HCl→SiHCl+H2(2)對(duì)SiHCl3進(jìn)行分餾提純,以獲得高純甚至10-9級(jí)(ppb)超純的狀態(tài):反應(yīng)中除了生成中間化合物SiHCl外,還有附加產(chǎn)物,如SiCl、SiH2Cl2和FeCl3、BCl3、PCl3等雜質(zhì),需要精餾提純。經(jīng)過粗餾和精餾兩道工藝,中間化合物SiHCl的雜質(zhì)含量-7-10可以降到10～10數(shù)量級(jí)。

(3)將高純SiHCl用H2通過化學(xué)氣相沉積(CVD)還原成高純多晶硅,反應(yīng)方程式為 :SiHCl+H2→Si+3HCl或2SiHCl→Si+2HCl+SiCl該工序是將置于反應(yīng)室的原始高純多晶硅細(xì)棒(直徑5mm～6mm,作為生長(zhǎng)籽晶)通電加熱到1100℃以上,加入中間化合物SiHCl和高純H2,通過CVD技術(shù)在原始細(xì)棒上沉積形成直徑為150mm～200mm的多晶硅棒,從而制得電子級(jí)或太陽級(jí)多晶硅。2.2 硅烷熱分解法

1956年英國標(biāo)準(zhǔn)電訊實(shí)驗(yàn)所成功研發(fā)出了硅烷(SiH4)熱分解制備多晶硅的方法, 即通常所說的硅烷法。1959年日本的石冢研究所也同樣成功地開發(fā)出了該方法。后來,美國聯(lián)合碳化物公司(Union Carbide)采用歧化法制備SiH4,并綜合上述工藝加以改進(jìn),誕生了生產(chǎn)多晶硅的新硅烷法。這種方法是通過SiHCl4將冶金級(jí)硅轉(zhuǎn)化成硅烷氣的形式。制得的硅烷氣經(jīng)提純后在熱分解爐中分解,生成的高純多晶硅沉積在加熱到850℃以上的細(xì)小多晶硅棒上,采用該技術(shù)的有美國ASIMI和SGS(現(xiàn)為REC)公司。同樣,硅烷的最后分解也可以利用流化床技術(shù)得到顆粒狀高純多晶硅。目前采用此技術(shù)生產(chǎn)粒狀多晶硅的公司有:挪威的REC、德國的Wacker、美國的Hemlock和MEMC公司等。硅烷氣的制備方法多種多樣,如SiCl4 氫化法、硅合金分解法、氫化物還原法、硅的直接氫化法等,其主要優(yōu)點(diǎn)在于硅烷易于提純,熱分解溫度低等。雖然該法獲得的多晶硅純度高,但綜合生產(chǎn)成本較高,而且硅烷易燃易爆,生產(chǎn)操作時(shí)危險(xiǎn)性大。2.3 物理提純法 長(zhǎng)期以來,從冶金級(jí)硅提純制備出低成本太陽能級(jí)多晶硅已引起業(yè)內(nèi)人士的極大興趣,有關(guān)人員也進(jìn)行了大量的研究工作,即采用簡(jiǎn)單廉價(jià)的冶金級(jí)硅提純過程以取代復(fù)雜昂貴的傳統(tǒng)西門子法。為達(dá)到此目的,常采用低成本高產(chǎn)率的物理提純 法(亦稱冶金法),具體方法是采用不同提純工藝的優(yōu)化組合對(duì)冶金級(jí)硅進(jìn)行提煉進(jìn)而達(dá)到太陽能級(jí)硅的純度要求。其中每一種工藝都可以將冶金級(jí)硅中的雜質(zhì)含量降低1個(gè)數(shù)量級(jí)。

晶硅太陽電池向高效化和薄膜化方向發(fā)展

晶硅電池在過去20年里有了很大發(fā)展，許多新技術(shù)的采用和引入使太陽電池效率有了很大提高。在早期的硅電池研究中，人們探索各種各樣的電池結(jié)構(gòu)和技術(shù)來改進(jìn)電池性能，如背表面場(chǎng)，淺結(jié)，絨面，氧化膜鈍化，Ti／Pd金屬化電極和減反射膜等。后來的高效電池是在這些早期實(shí)驗(yàn)和理論基礎(chǔ)上的發(fā)展起來的。單晶硅高效電池

單晶硅高效電池的典型代表是斯但福大學(xué)的背面點(diǎn)接觸電池（PCC），新南威爾士大學(xué)（UNSW）的鈍化發(fā)射區(qū)電池（PESC，PERC，PERL以及德國Fraumhofer太陽能研究所的局域化背表面場(chǎng)（LBSF）電池等。

我國在“八五”和“九五”期間也進(jìn)行了高效電池研究，并取得了可喜結(jié)果。近年來硅電他的一個(gè)重要進(jìn)展來自于表面鈍化技術(shù)的提高。從鈍化發(fā)射區(qū)太陽電池（PESC）的薄氧化層（＜10nm）發(fā)展到PCC／PERC／PER1。電池的厚氧化層（110nm）。熱氧化鈍化表面技術(shù)已使表面態(tài)密度降到

10卜cm2以下，表面復(fù)合速度降到100cm／s以下。此外，表面V型槽和倒金字塔技術(shù)，雙層減反射膜技術(shù)的提高和陷光理論的完善也進(jìn)一步減小了電池表面的反射和對(duì)紅外光的吸收。低成本高效硅電池也得到了飛速發(fā)展。（1）新南威爾士大學(xué)高效電池

（A）鈍化發(fā)射區(qū)電池（PESC）：PESC電池1985年問世，1986年V型槽技術(shù)又被應(yīng)用到該電池上，效率突破20％。V型槽對(duì)電他的貢獻(xiàn)是：減少電池表面反射；垂直光線在V型槽表面折射后以41”角進(jìn)入硅片，使光生載流子更接近發(fā)射結(jié)，提高了收集效率，對(duì)低壽命襯底尤為重要；V型槽可使發(fā)射極橫向電阻降低3倍。由于PESC電他的最佳發(fā)射極方塊電阻在150 Ω／口以上，降低發(fā)射極電阻可提高電池填充因子。

在發(fā)射結(jié)磷擴(kuò)散后，?m厚的Al層沉積在電他背面，再熱生長(zhǎng)10nm表面鈍化氧化層，并使背面Al和硅形成合金，正面氧化層可大大降低表面復(fù)合速度，背面Al合金可吸除體內(nèi)雜質(zhì)和缺陷，因此開路電壓得到提高。早期PESC電池采用淺結(jié)，然而后來的研究證明，淺結(jié)只是對(duì)沒有表面鈍化的電他有效，對(duì)有良好表面鈍化的電池是不必要的，而氧化層鈍化的性能和鋁吸除的作用能在較高溫度下增強(qiáng)，因此最佳PEsC電他的發(fā)射結(jié)深增加到1μm左右。值得注意的是，目前所有效率超過20％的電池都采用深結(jié)而不是淺結(jié)。淺結(jié)電池已成為歷史。

PEsC電池的金屬化由剝離方法形成Ti-pd接觸，然后電鍍Ag構(gòu)成。這種金屬化有相當(dāng)大的厚／寬比和很小的接觸面積，因此這種電池可以做到大子83％的填充因子和20．8％（AM1．5）的效率。

（B）鈍化發(fā)射區(qū)和背表面電池（PERC）：鋁背面吸雜是PEsC電池的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。然而由于背表面的高復(fù)合和低反射，它成了限制PESC電池技術(shù)進(jìn)一步提高的主要因素。PERC和PERL電池成功地解決了這個(gè)問題。它用背面點(diǎn)接觸來代替PEsC電他的整個(gè)背面鋁合金接觸，并用TCA（氯乙烷）生長(zhǎng)的110nm厚的氧化層來鈍化電他的正表面和背表面。TCA氧化產(chǎn)生極低的界面態(tài)密度，同時(shí)還能排除金屬雜質(zhì)和減少表面層錯(cuò)，從而能保持襯底原有的少子壽命。由于襯底的高少子壽命和背面金屬接觸點(diǎn)處的高復(fù)合，背面接觸點(diǎn)設(shè)計(jì)成2mm的大間距和2001Lm的接觸孔徑。接觸點(diǎn)間距需大于少子擴(kuò)散長(zhǎng)度以減小復(fù)合。這種電池達(dá)到了大約700mV的開路電壓和22．3％的效率。然而，由于接觸點(diǎn)間距太大，串聯(lián)電阻高，因此填充因子較低。

（C）鈍化發(fā)射區(qū)和背面局部擴(kuò)散電池（PERL）：在背面接觸點(diǎn)下增加一個(gè)濃硼擴(kuò)散層，以減小金屬接觸電阻。由于硼擴(kuò)散層減小了有效表面復(fù)合，接觸點(diǎn)問距可以減小到250μm、接觸孔徑減小到10μm而不增加背表面的復(fù)合，從而大大減小了電他的串聯(lián)電阻。PERL電池達(dá)到了702mV的開路電壓和23．5％的效率。PERC和PER1。電池的另一個(gè)特點(diǎn)是其極好的陷光效應(yīng)。由于硅是間接帶隙半導(dǎo)體，對(duì)紅外的吸收系數(shù)很低，一部分紅外光可以穿透

2電池而不被吸收。理想情況下入射光可以在襯底材料內(nèi)往返穿過4n次，n為硅的折射率。PER1。電池的背面，由鋁在SiO2上形成一個(gè)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結(jié)構(gòu)，這些反射光的一大部分又被反射回襯底，如此往返多次。Sandia國家實(shí)驗(yàn)室的P。Basore博士發(fā)明了一種紅外分析的方法來測(cè)量陷光性能，測(cè)得PERL電池背面的反射率大于95％，陷光系數(shù)大于往返25次。因此PREL電他的紅外響應(yīng)極高，也特別適應(yīng)于對(duì)單色紅外光的吸收。在1．02μm波長(zhǎng)的單色光下，PER1。電他的轉(zhuǎn)換效率達(dá)到45．1％。這種電池AM0下效率也達(dá)到了20．8％。

（D）埋柵電池：UNSW開發(fā)的激光刻槽埋柵電池，在發(fā)射結(jié)擴(kuò)散后，用激光在前面刻出20μm寬、40μm深的溝槽，將槽清洗后進(jìn)行濃磷擴(kuò)散。然后在槽內(nèi)鍍出金屬電極。電極位于電池內(nèi)部，減少了柵線的遮蔽面積。電池背面與PESC相同，由于刻槽會(huì)引進(jìn)損傷，其性能略低于PESC電池。電他效率達(dá)到19．6％。

（2）斯但福大學(xué)的背面點(diǎn)接觸電池（PCC）點(diǎn)接觸電他的結(jié)構(gòu)與PER1。電池一樣，用TCA生長(zhǎng)氧化層鈍化電池正反面。為了減少金屬條的遮光效應(yīng)，金屬電極設(shè)計(jì)在電池的背面。電池正面采用由光刻制成的金字塔（絨面）結(jié)構(gòu)。位于背面的發(fā)射區(qū)被設(shè)計(jì)成點(diǎn)狀，50μm間距，10μm擴(kuò)散區(qū)，5μm接觸孔徑，基區(qū)也作成同樣的形狀，這樣可減小背面復(fù)合。襯底采用n型低阻材料（取其表面及體內(nèi)復(fù)合均低的優(yōu)勢(shì)），襯底減薄到約100μm，以進(jìn)一步減小體內(nèi)復(fù)合。這種電他的轉(zhuǎn)換效率在AM1．5下為22．3％。

（3）德國Fraunhofer太陽能研究所的深結(jié)局部背場(chǎng)電池（LBSF）

LBSF的結(jié)構(gòu)與PERL電池類似，也采用TCA氧化層鈍化和倒金字塔正面結(jié)構(gòu)。由于背面硼擴(kuò)散一般造成高表面復(fù)合，局部鋁擴(kuò)散被用來制作電池的表面接觸，2cmX2cm電池電池效率達(dá)到23．3％（Voc=700mV，Isc－～41．3mA，F(xiàn)F一0．806）。

+（4）日本sHARP的C一Si／μc-Si異質(zhì)pp結(jié)高效電池

SHARP公司能源轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)室的高效電池，前面采用絨面織構(gòu)化，在SiO2鈍化層上沉積SiN為A只乙后面用RF-PECVD摻硼的μc一Si薄膜作為背場(chǎng)，用SiN薄膜作為后表面的鈍化層，Al層通過SiN上的孔與μcSi薄膜接觸。5cmX5cm電他在AM1．5條件下效率達(dá)到21．4％（Voc＝669mV，Isc＝40.5mA，F(xiàn)F=0．79）。

（5）我國單晶硅高效電池

天津電源研究所在國家科委“八五”計(jì)劃支持下開展高效電池研究，其電池結(jié)構(gòu)類似UNSw的V型槽PEsC電池，電池效率達(dá)到20．4％。北京市太陽能研究所“九五”期間在北京市政府支持下開展了高效電池研究，電池前面有倒金字塔織構(gòu)化結(jié)構(gòu)，2cmX2cm電池效率達(dá)到了19．8％，大面（5cmX5cm）激光刻槽埋柵電池效率達(dá)到了18．6％。二十一世紀(jì)光伏材料的發(fā)展趨勢(shì)和展望

90年代以來，在可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的推動(dòng)下，可再生能源技術(shù)進(jìn)入了快速發(fā)展的階段。據(jù)專家預(yù)測(cè)，下世紀(jì)中葉太陽能和其它可再生能源能夠提供世界能耗的50％。

光伏建筑將成為光伏應(yīng)用的最大市場(chǎng)

太陽能光伏系統(tǒng)和建筑的完美結(jié)合體現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展的理想范例，國際社會(huì)十分重視。國際能源組織（IEA）＋ 1991和1997相繼兩次起動(dòng)建筑光伏集成計(jì)劃，獲得很大成功，建筑光伏集成有許多優(yōu)點(diǎn)：①具有高技術(shù)、無污和自供電的特點(diǎn)，能夠強(qiáng)化建筑物的美感和建筑質(zhì)量；②光伏部件是建筑物總構(gòu)成的一部分，除了發(fā)電功能外，還是建筑物耐候的外部蒙皮，具有多功能和可持續(xù)發(fā)展的特征；③分布型的太陽輻射和分布型的建筑物互相匹配；④建筑物的外殼能為光伏系統(tǒng)提供足夠的面積；⑤不需要額外的昂貴占地面積，省去了光伏系統(tǒng)的支撐結(jié)構(gòu)，省去了輸電費(fèi)用；③PV陣列可以代替常規(guī)建筑材料，從而節(jié)省安裝和材料費(fèi)用，例如昂貴的外墻包覆裝修成本有可能等于光伏組件的成本，如果安裝光伏系統(tǒng)被集成到建筑施工過程，安裝成本又可大大降低；①在用電地點(diǎn)發(fā)電，避免傳輸和分電損失（5一10％），降低了電力傳輸和電力分配的投資和維修成本，建筑光伏集成系統(tǒng)既適用于居民住宅，也適用商業(yè)、工業(yè)和公共建筑，高速公路音障等，既可集成到屋頂，也可集成到外墻上；既可集成到新設(shè)計(jì)的建筑上，也可集成到現(xiàn)有的建筑上。光伏建筑集成近年來發(fā)展很炔，許多國家相繼制定了本國的光伏屋頂計(jì)劃。建筑自身能耗占世界總能耗的1／3，是未來太陽能光伏發(fā)電的最大市場(chǎng)。光伏系統(tǒng)和建筑結(jié)合將根本改變太陽能光伏發(fā)電在世界能源中的從屬地位，前景光明。

PV產(chǎn)業(yè)向百兆瓦級(jí)規(guī)模和更高技術(shù)水平發(fā)展

目前PV組件的生產(chǎn)規(guī)模在5一20Mw／年，下世紀(jì)將向百兆瓦級(jí)甚至更大規(guī)模發(fā)展。同時(shí)自動(dòng)化程度、技術(shù)水平也將大大提高，電池效率將由現(xiàn)在的水平（單晶硅13％一15％，多晶硅11％一13％）向更高水平（單晶硅18％一20％，多晶硅16％一18％）發(fā)展，同時(shí)薄膜電池在不斷研究開發(fā)，這些都為大幅度降低光伏發(fā)電 成本提供了技術(shù)基礎(chǔ)。

下世紀(jì)前半期光伏發(fā)電將超過核電

專家預(yù)計(jì)，下世紀(jì)前半期的30一50年代，光伏發(fā)電將超過核電。1997年世界發(fā)電總裝機(jī)容量約2000GW，其中核電約400GW，約占20％，世界核電目前是收縮或維持，而我國屆時(shí)核能將發(fā)展到約100GW，這就意味著世界光伏發(fā)電屆時(shí)將達(dá)到500GW左右。1998年世界光伏發(fā)電累計(jì)總裝機(jī)容量800MW，以2040年計(jì)算，這要求光伏發(fā)電年增長(zhǎng)率達(dá)16．5％，這是一個(gè)很實(shí)際的發(fā)展速度，前提是光伏系統(tǒng)安裝成本至少能和核能相比。PV發(fā)電成本下降趨勢(shì)

美國能源部1996年關(guān)于PV聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)市場(chǎng)價(jià)格下降趨勢(shì)預(yù)測(cè)表明，每年它將以9％速率降低。1996年pv系統(tǒng)的平均安裝成本約7美元／Wp，預(yù)計(jì)2005年安裝成本將降到3美元／Wp，PV發(fā)電成本）11美元／kWh；2010年P(guān)V發(fā)電成本降到6美分／kWh，系統(tǒng)安裝成本約1．7美元／Wp。

降低成本可通過擴(kuò)大規(guī)模、提高自動(dòng)化程度和技術(shù)水平、提高電池效率等途徑實(shí)現(xiàn)?？尚行匝芯恐赋觯?00MW／年的規(guī)模，采用現(xiàn)有已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)的晶硅技術(shù)，可使PV組件成本降低到：歐元左右（其中多晶硅電池組件成本0．91歐元／Wp），如果加上技術(shù)改進(jìn)和提高電池效率等措施，組件平均成本可降低到1美元／Wp。在這個(gè)組件成本水平上，加上系統(tǒng)其它部件成本降低，發(fā)電成本6美分／kWh是能實(shí)現(xiàn)的?？紤]到薄膜電池，未來降低成本的潛力更大，因此在下世紀(jì)前10一30年把PV系統(tǒng)安裝成本降低到與核電可比或更低是完全可能的。

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第五篇：關(guān)于光伏材料加工與應(yīng)用技術(shù)就業(yè)前景

關(guān)于光伏材料加工與應(yīng)用技術(shù)就業(yè)前景

篇一：光伏材料加工與應(yīng)用技術(shù)專業(yè)畢業(yè)論文-太陽能利用前景

學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

題 目 學(xué) 院光伏工程學(xué)院

專 業(yè) 光伏材料加工與應(yīng)用技術(shù)

班 級(jí)

姓 名

學(xué) 指導(dǎo)教師

完成日期

目錄

在這個(gè)能源短缺的時(shí)代，太陽能取之不盡，清潔安全，是理想的可再生能源太陽能光伏發(fā)電的發(fā)展?jié)摿薮蟆１疚慕榻B太陽能的發(fā)展前景和和所面臨的困難，并對(duì)太陽能技發(fā)的發(fā)展提出了一建議。

關(guān) 鍵 詞: 太陽能 , 光伏發(fā)電 , 太陽能電池

引言

當(dāng)電力、煤炭、石油等不可再生能源頻頻告急，能源問題日益成為制約國際社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸時(shí)，越來越多的國家開始實(shí)行“陽光計(jì)劃”，開發(fā)太陽能資源，尋求經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新動(dòng)力。太陽能作為一種可再生的新能源，越來越引起人們的關(guān)注。中國蘊(yùn)藏著豐富的太陽能資源，太陽能利用前景廣闊 我國太陽能的利用狀況與前景

2.1 光伏發(fā)電狀況

歷史與發(fā)展我國于 1958年開始研制太 陽能電池 ,1959年第一個(gè) 有使用價(jià)值的太陽能電池誕生 ,在1971年發(fā)射 的第 二顆人造衛(wèi)星上首次應(yīng)用太陽能電池;1979年開始生產(chǎn)單 晶硅電池;到2O世紀(jì) 8O年代 后期引進(jìn)了國外的太 陽能電池生產(chǎn)線 和生產(chǎn)技術(shù) ,太陽能電池 生產(chǎn) 能力達(dá)到4.5MW ,我國太陽能電池制造產(chǎn)業(yè)初 步形成.20世紀(jì) 90年代是我 國光伏 發(fā)電技術(shù)和產(chǎn)業(yè)快 速發(fā)展 的時(shí)期 ,光伏發(fā) 電逐漸應(yīng)用到通信、農(nóng)村偏遠(yuǎn)地 區(qū)發(fā)電、氣象、交通等多個(gè)領(lǐng)域 ,太 陽能電池使用也 以每年 20% 的速率增 長(zhǎng).我國光伏系統(tǒng)組件生產(chǎn)能力逐年增強(qiáng) ,成本不斷降低 ,市場(chǎng)不斷擴(kuò)大 ,裝機(jī) 容量也不斷增加 ,2006年累計(jì)裝機(jī)容量達(dá) 35MW,約占世界份額的 3% 太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)是20世紀(jì)80年代以來世界上增長(zhǎng)最快的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一.近20年來，我國光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已初具規(guī)模，但在總體水平上我國同國外相比還有很大差距，表現(xiàn)為：

1．生產(chǎn)規(guī)模小。我國太陽電池制造廠的生產(chǎn)能力約為0.5～1兆瓦/年，比國外生產(chǎn)規(guī)模低一個(gè)多數(shù)量級(jí)。

2．技術(shù)水平較低。電池效率、封裝水平同國外存在一定差距。

3．專用原材料國產(chǎn)化經(jīng)過“八五”攻關(guān)取得一定成果，但性能有待進(jìn)一步改進(jìn)，部分材料仍采用進(jìn)口品。

4．成本高。目前我國電池組件成本約30元/瓦，平均售價(jià)42元/瓦，成本和售價(jià)都高于國外產(chǎn)品。

5．市場(chǎng)培育和發(fā)展遲緩，缺乏市場(chǎng)培育和開拓的支持政策、措施。

2.2 光伏發(fā)電的前景

傳統(tǒng)的燃料能源正在一天天減少,與此同時(shí)全球還有約20億人得不到正常的能源供應(yīng)。這個(gè)時(shí)候,人們把目光投向了可再生能源,希望可再生能源能夠改變?nèi)祟惖哪茉唇Y(jié)構(gòu),維持長(zhǎng)遠(yuǎn)的可持續(xù)發(fā)展。

其中太陽能以其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。豐富的太陽輻射能，是取之不盡用之不竭、無污染、廉價(jià)的能源。太陽能每秒鐘到達(dá)地球的能量高達(dá)80萬千瓦，如果把地球表面0.1％的太陽能轉(zhuǎn)為電能，轉(zhuǎn)變率為5％，那么每年發(fā)電量可達(dá)5.6×1012千瓦時(shí)，相當(dāng)于目前全世界能耗的40倍。將光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿墓夥夹g(shù)是一項(xiàng)非常重要的技術(shù)，它能夠?qū)崿F(xiàn)人類向可持續(xù)的全球能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)變。相對(duì)而言，目前這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展還處在初期階段，到2030年之后將會(huì)有很穩(wěn)定和很高的增率，會(huì)成為可行的電力供應(yīng)者。

隨著科技發(fā)展，預(yù)計(jì)2030年以后發(fā)電成本會(huì)繼續(xù)降低。所有技術(shù)如晶體硅、薄膜以及一些新概念將會(huì)在市場(chǎng)上大量涌現(xiàn)。如果新概念得以成功實(shí)施，模塊的轉(zhuǎn)換效率將進(jìn)一步提高。最終，光伏模塊的能源轉(zhuǎn)換率將達(dá)到30％—50％，從而使太陽輻射能可以高效地使用。安裝在陽光充足地區(qū)的一平方米最高效的光伏模塊每年將發(fā)電1000千瓦時(shí)。到2030年，光伏系統(tǒng)組件將發(fā)展成建筑物通用的部件，可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的標(biāo)準(zhǔn)化的具體應(yīng)用，幾乎所有新建筑都將安裝光伏陣列，把光能轉(zhuǎn)化為電能。

未來幾十年，傳統(tǒng)能源仍將是主要的能源，但可再生能源的使用在不斷增加，將發(fā)揮重要作用。光伏發(fā)電、風(fēng)能、生物質(zhì)能、太陽能、水電和地?zé)崮軐⒁匝a(bǔ)充的形式配合供應(yīng)需求。由于光伏發(fā)電具有節(jié)約成本的優(yōu)勢(shì)，它被認(rèn)為是太陽光照充分時(shí)期供應(yīng)電力的首選。

歐盟希望能夠在2010年安裝3GW（百萬千瓦）的光伏發(fā)電裝置，在2030年安裝的光伏發(fā)電裝置可能增加到200GW左右，全世界可能會(huì)達(dá)到1000GW，占世界發(fā)電總量的4％。到2030年，光伏發(fā)電將會(huì)在發(fā)展中國家的鄉(xiāng)村大規(guī)模普及，為1億多個(gè)家庭供電，這將對(duì)今天尚不能用上電的17億人口中的5億人的生活產(chǎn)生積極影響。

為促進(jìn)我國可再生能源和新能源技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，根據(jù)國家可再生能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃，國家發(fā)展和改革委員會(huì)決定在2005～2007年期間，實(shí)施可再生能源和新能源高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)。其中太陽能光伏發(fā)電、太陽能電池用硅錠/硅片以及高效低成本太陽能電池組件及系統(tǒng)控制部件的產(chǎn)業(yè)化成為可再生能源和新能源高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)支持的重點(diǎn)領(lǐng)域之一。太陽能是潔凈無污染的巨大能源，最大限度地開發(fā)利用太陽能將是人類新能源利用方面的科技發(fā)展方向。近年來，由于世界能源的日趨緊張和光伏技術(shù)的不斷發(fā)展，廉價(jià)的非晶硅太陽電池的生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)成熟。大規(guī)模的光伏發(fā)電，可解決廣大中西部無電地區(qū)居民的能源問題。專家預(yù)測(cè)，若光伏電池與城市和農(nóng)村的建筑相結(jié)合，實(shí)行光伏并網(wǎng)發(fā)電，不但達(dá)到綠色環(huán)保的目的，而且會(huì)逐步改變我國傳統(tǒng)能源結(jié)構(gòu)，對(duì)克服我國能源緊張、改善生態(tài)環(huán)境及人體健康具有重大意義。

非晶硅太陽電池的發(fā)展趨勢(shì)

非晶硅太陽電池?zé)o論在學(xué)術(shù)上還是在產(chǎn)業(yè)上都已取得巨大的成功。金世界的生產(chǎn)能力超過50兆瓦。處于高校術(shù)檔次的約占一半。最大的生產(chǎn)線規(guī)模為年產(chǎn)10mw組件。這種大規(guī)模高檔次生產(chǎn)線滿負(fù)荷正常運(yùn)轉(zhuǎn)的生產(chǎn)成本已低達(dá)

1.1美元／峰瓦左右。據(jù)預(yù)測(cè)，若太陽電池成本低于每峰瓦，美元，壽命20年以上，發(fā)電系統(tǒng)成本低于每峰瓦2美元，則光伏發(fā)電電力將可與常規(guī)電力競(jìng)爭(zhēng)。與其它品種太陽電池相比，非晶硅太陽電池更接近這一理想的目標(biāo)。非晶硅大陽電池目前雖不能與常規(guī)電力競(jìng)爭(zhēng)，但在許多特別的條件下，它不僅可以作為功率發(fā)電使用，而且具有比較明顯的優(yōu)勢(shì)，比如說，依托于建筑物的屋頂電站，由于它不占地亂免除占地的開支，發(fā)電成本較低。作為聯(lián)網(wǎng)電站，不需要儲(chǔ)能裝備，太陽電池在發(fā)電成本中有最大比重，太陽電池低成本就會(huì)帶來電力低成本。

目前世界上非晶硅太陽電池總銷售量不到其生產(chǎn)能力的一半。應(yīng)用上除了少數(shù)較大規(guī)模的試驗(yàn)電站外仍然以小型電源和室內(nèi)弱光電源為主。盡管晶體硅太陽電池生產(chǎn)成本是a-si電池的兩倍，但功率發(fā)電市場(chǎng)仍以晶體硅電池為主。這說明光伏發(fā)電市場(chǎng)尚未真正成熟。另一方面，非晶硅太陽電池必須跨過一個(gè)“門檻”才能進(jìn)入大光伏市場(chǎng)，一旦跨過“門檻”，市場(chǎng)需求將帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴(kuò)大，而規(guī)模越大生產(chǎn)成本越低。要突破“門檻”，一方面須加強(qiáng)市場(chǎng)開拓力度，加強(qiáng)營銷措施；另一方面政府應(yīng)給予用戶以適當(dāng)補(bǔ)貼鼓勵(lì)，刺激市場(chǎng)的擴(kuò)大。許多發(fā)達(dá)國家正在推行的諸如“百萬屋頂計(jì)劃”這類光伏應(yīng)用項(xiàng)目，就是這種努力的具體體現(xiàn)。

非晶硅太陽電池一方面面臨高性能的晶體硅電池防低成本努力的挑戰(zhàn)，一方面又面臨謙價(jià)的其它薄膜太陽電池日益成熟的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的挑戰(zhàn)。如欲獲得更大的發(fā)展，以便在未來的光伏能源中占據(jù)突出的位置，除了應(yīng)努力開拓市場(chǎng)，將現(xiàn)有技術(shù)檔次的產(chǎn)品推向大規(guī)模功率發(fā)電應(yīng)用外，還應(yīng)進(jìn)一步發(fā)揚(yáng)它對(duì)晶體硅電池在成本價(jià)格上的優(yōu)勢(shì)和對(duì)其它薄膜太陽電池枝術(shù)更成熟的優(yōu)勢(shì)，在克服自身弱點(diǎn)上下功夫。進(jìn)一步提高組件產(chǎn)品的穩(wěn)定效率，延長(zhǎng)產(chǎn)品使用壽命。比較具體的努力方向如下：

（1）加強(qiáng)a-si基礎(chǔ)材料亞穩(wěn)特性及其克服辦法的研究，達(dá)到基本上消除薄膜硅太陽電池性能的光致衰退。

（2）加強(qiáng)晶化薄膜硅材料制備技術(shù)探索和研究，使未來的薄膜砍太陽電池產(chǎn)品既具備a-si薄膜太陽電池低成本的優(yōu)勢(shì)，又具備晶體硅太陽電池長(zhǎng)壽、高效和高穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)。

（3）加強(qiáng)帶有a-si合金薄膜成分或者具有a-si廉價(jià)特色的混合疊層電池的研究，把a(bǔ)-si太陽電池的優(yōu)點(diǎn)與其它太陽電池的優(yōu)點(diǎn)嫁接起來。

（4）選擇最娃的新枚術(shù)途徑，不夫時(shí)機(jī)地進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化技術(shù)開發(fā)。在更高的技術(shù)水平上實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模的太陽電池產(chǎn)業(yè)化和市場(chǎng)商品化。迎接光伏能源時(shí)代的到來。

篇二：光伏材料加工與應(yīng)用技術(shù)畢業(yè)論文

多晶硅的制備方法

摘要：低壓化學(xué)氣相沉積、固相晶化、準(zhǔn)分子激光晶化、快速熱退火、金屬誘導(dǎo)晶化、等離子體增強(qiáng)化學(xué)反應(yīng)氣相沉積等是目前用于制備多晶硅薄膜的幾種主要方法。它們具有各自不同的制備原理、晶化機(jī)理、及其優(yōu)缺點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：氫化非晶硅 多晶硅 晶化

The preparation methods of polycrystalline silicon film

Abstract: At present，The preparation methods of polycrystalline silicon film，including Low pressure Chemical Vapor Deposition、Solide Phase Crystallization、Excimer Laser Annealing、Rapid Thermal Annealing、Metal Induced Crystallization、plasma enhanced chemical vapor deposition，are being developed.we review typical preparation methods of

polycrystalline silicon film、Crystallization Mechanism、their Advantage and Disadvantage.Keywords: a-Si:Ｈ,Polycrystalline silicon, Crystallization 前言

多晶硅薄膜同時(shí)具有單晶硅材料的高遷移率及非晶硅材料的可大面積、低制備的優(yōu)點(diǎn)。因此，對(duì)于多晶硅薄膜材料的研究越來越引起人們的關(guān)注，多晶硅薄膜的制備工藝可分為兩大類：一類是高溫工藝，制備過程中溫度高于600℃,襯底使用昂貴的石英，但制備工藝較簡(jiǎn)單。另一類是低溫工藝，整個(gè)加工工藝溫度低于600℃，可用廉價(jià)玻璃作襯底，因此可以大面積制作，但是制備工藝較復(fù)雜。目前制備多晶硅薄膜的方法主要有如下幾種：

低壓化學(xué)氣相沉積（LPCVD）

這是一種直接生成多晶硅的方法。LPCVD是集成電路中所用多晶硅薄膜的制備中普遍采用的標(biāo)準(zhǔn)方法，具有生長(zhǎng)速度快，成膜致密、均勻，裝片容量大等特點(diǎn)。多晶硅薄膜可采用硅烷氣體通過LPCVD法直接沉積在襯底上，典型的沉積參數(shù)是：硅烷壓力為13.3～26.6Pa，沉積溫度Td=580～630℃，生長(zhǎng)速率5～

10nm/min。由于沉積溫度較高，如普通玻璃的軟化溫度處于500～600℃，則不能采用廉價(jià)的普通玻璃而必須使用昂貴的石英作襯底。LPCVD法生長(zhǎng)的多晶硅薄膜，晶粒具有擇優(yōu)取向，形貌呈“V”字形，內(nèi)含高密度的微攣晶缺陷，且

晶粒尺寸小，載流子遷移率不夠大而使其在器件應(yīng)用方面受到一定限制。雖然減少硅烷壓力有助于增大晶粒尺寸，但往往伴隨著表面粗糙度的增加，對(duì)載流子的遷移率與器件的電學(xué)穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。固相晶化(SPC)

所謂固相晶化，是指非晶固體發(fā)生晶化的溫度低于其熔融后結(jié)晶的溫度。這是一種間接生成多晶硅的方法，先以硅烷氣體作為原材料，用LPCVD方法在550℃左右沉積a-Si:H薄膜，然后將薄膜在600℃以上的高溫下使其熔化，再在溫度稍低的時(shí)候出現(xiàn)晶核，隨著溫度的降低熔融的硅在晶核上繼續(xù)晶化而使晶粒增大轉(zhuǎn)化為多晶硅薄膜。使用這種方法，多晶硅薄膜的晶粒大小依賴于薄膜的厚度和結(jié)晶溫度。退火溫度是影響晶化效果的重要因素，在700℃以下的退火溫度范圍內(nèi)，溫度越低，成核速率越低，退火時(shí)間相等時(shí)所能得到的晶粒尺寸越大；而在700℃以上，由于此時(shí)晶界移動(dòng)引起了晶粒的相互吞并，使得在此溫度范圍內(nèi)，晶粒尺寸隨溫度的升高而增大。經(jīng)大量研究表明，利用該方法制得的多晶硅晶粒尺寸還與初始薄膜樣品的無序程度密切相關(guān)，T.Aoyama等人對(duì)初始材料的沉積條件對(duì)固相晶化的影響進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)初始材料越無序，固相晶化過程中成核速率越低，晶粒尺寸越大。由于在結(jié)晶過程中晶核的形成是自發(fā)的，因此，SPC多晶硅薄膜晶粒的晶面取向是隨機(jī)的。相鄰晶粒晶面取向不同將形成較高的勢(shì)壘，需要進(jìn)行氫化處理來提高SPC多晶硅的性能。這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是能制備大面積的薄膜, 晶粒尺寸大于直接沉積的多晶硅?？蛇M(jìn)行原位摻雜，成本低，工藝簡(jiǎn)單，易于形成生產(chǎn)線。由于SPC是在非晶硅熔融溫度下結(jié)晶，屬于高溫晶化過程，溫度高于600℃，通常需要1100 ℃左右，退火時(shí)間長(zhǎng)達(dá)10個(gè)小時(shí)以上，不適用于玻璃基底，基底材料采用石英或單晶硅，用于制作小尺寸器件，如液晶光閥、攝像機(jī)取景器等。

準(zhǔn)分子激光晶化(ELA)

激光晶化相對(duì)于固相晶化制備多晶硅來說更為理想，其利用瞬間激光脈沖產(chǎn)生的高能量入射到非晶硅薄膜表面，僅在薄膜表層100nm厚的深度產(chǎn)生熱能效應(yīng)，使a-Si薄膜在瞬間達(dá)到1000℃左右，從而實(shí)現(xiàn)a-Si向p-Si的轉(zhuǎn)變。在此過程中，激光脈沖的瞬間(15～50ns)能量被a-Si薄膜吸收并轉(zhuǎn)化為相變能，因此，不會(huì)有過多的熱能傳導(dǎo)到薄膜襯底，合理選擇激光的波長(zhǎng)和功率，使用激光加熱就能夠使a-Si薄膜達(dá)到熔化的溫度且保證基片的溫度低于450℃，可以采用玻璃基板作為襯底，既實(shí)現(xiàn)了p-Si薄膜的制備，又能滿足LCD及OEL對(duì)透明襯底的要求。其主要優(yōu)點(diǎn)為脈沖寬度短(15～50ns)，襯底發(fā)熱小。通過選擇還可獲得混合晶化，即多晶硅和非晶硅的混合體。準(zhǔn)分子激光退火晶化的機(jī)理：激光輻射到a-Si的表面，使其表面在溫度到達(dá)熔點(diǎn)時(shí)即達(dá)到了晶化域值能量密度Ec。a-Si在激光輻射下吸收能量，激發(fā)了不平衡的－空穴對(duì)，增加了自由電子的導(dǎo)電能量，熱電子－空穴對(duì)在熱化時(shí)間內(nèi)用無輻射復(fù)合的途徑將自己的能量傳給晶格，導(dǎo)致近表層極其迅速的升溫，由于非晶硅材料具有大量的隙態(tài)和深能級(jí)，無輻射躍遷是主要的復(fù)合過程，因而具有較高的光熱轉(zhuǎn)換效率，若激光的能量密度

達(dá)到域值能量密度Ec時(shí)，即半導(dǎo)體加熱至熔點(diǎn)溫度，薄膜的表面會(huì)熔化，熔化的前沿會(huì)以約10m/s的速度深入材料內(nèi)部，經(jīng)過激光照射，薄膜形成一定深度的融層，停止照射后，融層開始以108-1010K/s的速度冷卻，而固相和液相之間的界面將以1-2m/s的速度回到表面，冷卻之后薄膜晶化為多晶，隨著激光能量密度的增大，晶粒的尺寸增大，當(dāng)非晶薄膜完全熔化時(shí)，薄膜晶化為微晶或多晶，若激光能量密度小于域值能量密度Ec，即所吸收的能量不足以使表面溫度升至熔點(diǎn),則薄膜不發(fā)生晶化。一般情況下,能量密度增大，晶粒增大，薄膜的遷移率相應(yīng)增大，當(dāng)Si膜接近全部熔化時(shí)，晶粒最大。但能量受激光器的限制，不能無限增大，太大的能量密度反而令遷移率下降。激光波長(zhǎng)對(duì)晶化效果影響也很大，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，激光能量注入Si膜越深，晶化效果越好。ELA法制備的多晶硅薄膜晶粒大、空間選擇性好，摻雜效率高、晶內(nèi)缺陷少、電學(xué)特性好、遷移率高達(dá)到400cm2/v.s，是目前綜合性能最好的低溫多晶硅薄膜。工藝成熟度高，已有大型的生產(chǎn)線設(shè)備，但它也有自身的缺點(diǎn)，晶粒尺寸對(duì)激光功率敏感，大面積均勻性較差。重復(fù)性差、設(shè)備成本高，維護(hù)復(fù)雜。

快速熱退火（RTA）

一般而言，快速退火處理過程包含三個(gè)階段：升溫階段、穩(wěn)定階段和冷卻階段。當(dāng)退火爐的電源一打開，溫度就隨著時(shí)間而上升，這一階段稱為升溫階段。單位時(shí)間內(nèi)溫度的變化量是很容易控制的。在升溫過程結(jié)束后，溫度就處于一個(gè)穩(wěn)定階段。最后，當(dāng)退火爐的電源關(guān)掉后，溫度就隨著時(shí)間而降低，這一階段稱為冷卻階段。用含氫非晶硅作為初始材料，進(jìn)行退火處理。平衡溫度控制在600℃以上，納米硅晶粒能在非晶硅薄膜中形成，而且所形成的納米硅晶粒的大小隨著退火過程中的升溫快慢而變化。在升溫過程中，若單位時(shí)間內(nèi)溫度變化量較大時(shí)(如100℃/s)，則所形成納米硅晶粒較小(1.6～15nm)；若單位時(shí)間內(nèi)溫度變化量較小(如1℃/s)，則納米硅粒較大(23～46nm)。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)表明：延長(zhǎng)退火時(shí)間和提高退火溫度并不能改變所形成的納米硅晶粒的大??；而在退火時(shí)，溫度上升快慢直接影響著所形成的納米硅晶粒大小。為了弄清楚升溫量變化快慢對(duì)所形成的納米硅大小晶粒的影響，采用晶體生長(zhǎng)中成核理論。在晶體生長(zhǎng)中需要兩步：第一步是成核，第二步是生長(zhǎng)。也就是說。在第一步中需要足夠量的生長(zhǎng)仔晶。結(jié)果顯

示：升溫快慢影響所形成的仔晶密度.若單位時(shí)間內(nèi)溫度變化量大,則產(chǎn)生的仔晶密度大；反之,若單位時(shí)間內(nèi)溫度變化量小，則產(chǎn)生的仔晶密度小。RTA退火時(shí)升高退火溫度或延長(zhǎng)退火時(shí)間并不能消除薄膜中的非晶部分，薛清等人提出一種從非晶硅中分形生長(zhǎng)出納米硅的生長(zhǎng)機(jī)理：分形生長(zhǎng)。從下到上，只要溫度不太高以致相鄰的納米硅島不熔化，那么即使提高退火溫度或延長(zhǎng)退火時(shí)間都不能完全消除其中的非晶部分。RTA退火法制備的多晶硅晶粒尺寸小，晶體內(nèi)部晶界密度大，缺陷密度高，而且屬于高溫退火方法，不適合于以玻璃為襯底制備多晶硅。等離子體增強(qiáng)化學(xué)反應(yīng)氣相沉積（PECVD）

等離子體增強(qiáng)化學(xué)反應(yīng)氣相沉積（PECVD）法是利用輝光放電的來激活化學(xué)氣相沉積反應(yīng)的。起初，氣體由于受到紫外線等高能宇宙射線的輻射，總不可避免的有輕微的電離，存在著少量的電子。在充有稀薄氣體的反應(yīng)容器中引進(jìn)激發(fā)源（例如，直流高壓、射頻、脈沖電源等），電子在電場(chǎng)的加速作用下獲得能量，當(dāng)它和氣體中的中性粒子發(fā)生非彈性碰撞時(shí)，就有可能使之產(chǎn)生二次電子，如此反復(fù)的進(jìn)行碰撞及電離，結(jié)果將產(chǎn)生大量的離子和電子。由于其中正負(fù)粒子數(shù)目相等。故稱為等離子體，并以發(fā)光的形式釋放出多余的能量，即形成“輝光”。在等離子體中，由于電子和離子的質(zhì)量相差懸殊，二者通過碰撞交換能量的過程比較緩慢，所以在等離子體內(nèi)部各種帶電粒子各自達(dá)到其熱力學(xué)平衡狀態(tài)，于是在這樣的等離子體中將沒有統(tǒng)一的溫度，就只有所謂的電子溫度和離子溫度。此時(shí)電子的溫度可達(dá)104℃，而分子、原子、離子的溫度卻只有25～300℃。所以，從宏觀上來看，這種等離子的溫度不高，但其內(nèi)部電子卻處于高能狀態(tài)，具有較高的化學(xué)活性。若受激發(fā)的能量超過化學(xué)反應(yīng)所需要的熱能激活，這時(shí)受激發(fā)的電子能量（1～10eV）足以打開分子鍵，導(dǎo)致具有化學(xué)活性的物質(zhì)產(chǎn)生。因此，原來需要高溫下才能進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，通過放電等離子體的作用，在較低溫度下甚至在常溫下也能夠發(fā)生。

PECVD法沉積薄膜的過程可以概括為三個(gè)階段：

1.SiH4分解產(chǎn)生活性粒子Si、H、SiH2 和SiH3等；

2.活性粒子在襯底表面的吸附和擴(kuò)散；

3.在襯底上被吸附的活性分子在表面上發(fā)生反應(yīng)生成Poly-Si層，并放出H2；研究表面，在等離子體輔助沉積過程中，離子、荷電集團(tuán)對(duì)沉積表面的轟擊作用是影響結(jié)晶質(zhì)量的重要因素之一?？朔@種影響是通過外加偏壓抑制或增強(qiáng)。對(duì)于采用PECVD技術(shù)制備多晶體硅薄膜的晶化過程,目前有兩種主要的觀點(diǎn).一種認(rèn)為是活性粒子先吸附到襯底表面,再發(fā)生各種遷移、反應(yīng)、解離等表面過程,從而形成晶相結(jié)構(gòu),因此,襯底的表面狀態(tài)對(duì)薄膜的晶化起到非常重要的作用.另一種認(rèn)為是空間氣相反應(yīng)對(duì)薄膜的低溫晶化起到更為重要的作用,即具有晶相結(jié)構(gòu)的顆粒首先在空間等離子體區(qū)形成,而后再擴(kuò)散到襯底表面長(zhǎng)大成多晶膜。對(duì)于SiＨ4:Ｈ2氣體系統(tǒng),有研究表明,在高氫摻雜的條件下,當(dāng)用RF PECVD的方法沉積多晶硅薄膜時(shí),必須采用襯底加熱到600℃以上的辦法,才能促進(jìn)最初成長(zhǎng)階段晶核的形成。而當(dāng)襯底溫度小于300℃時(shí),只能形成氫化非晶硅(a-Si:Ｈ)薄膜。以SiＨ4:Ｈ2為氣源沉積多晶硅溫度較高，一般高于600℃，屬于高溫工藝，不適用于玻璃基底。目前有報(bào)道用SiC14:H2或者SiF4:H2為氣源沉積多晶硅，溫度較低，在300℃左右即可獲得多晶硅，但用CVD法制備得多晶硅晶粒尺寸小，一般不超過50nm，晶內(nèi)缺陷多，晶界多。金屬橫向誘導(dǎo)法(MILC)

20世紀(jì)90年代初發(fā)現(xiàn)a-Si中加入一些金屬如Al，Cu，Au，Ag，Ni等沉積在a-Si∶H上或離子注入到a-Si∶H薄膜的內(nèi)部，能夠降低a-Si向p-Si轉(zhuǎn)變的相變能量，之后對(duì)Ni/a-Si:H進(jìn)行退火處理以使a-Si薄膜晶化，晶化溫度可低于500℃。但由于存在金屬污染未能在TFT中應(yīng)用。隨后發(fā)現(xiàn)Ni橫向誘導(dǎo)晶化可以避免孿晶產(chǎn)生，鎳硅化合物的晶格常數(shù)與單晶硅相近、低互溶性和適當(dāng)?shù)南嘧兡芰?，使用鎳金屬誘導(dǎo)a-Si薄膜的方法得到了橫向

結(jié)晶的多晶硅薄膜。橫向結(jié)晶的多晶硅薄膜的表面平滑，具有長(zhǎng)晶粒和連續(xù)晶界的特征，晶界勢(shì)壘高度低于SPC多晶硅的晶界勢(shì)壘高度，因此，MILC TFT具有優(yōu)良的性能而且不必要進(jìn)行氫化處理。利用金屬如鎳等在非晶硅薄膜表面形成誘導(dǎo)層，金屬Ni與a-Si在界面處形成NiSi2的硅化物，利用硅化物釋放的潛熱及界面處因晶格失錯(cuò)而提供的晶格位置，a-Si原子在界面處重結(jié)晶，形成多晶硅晶粒，NiSi2層破壞，Ni原子逐漸向a-Si層的底層遷移，再形成NiSi2硅化物，如此反復(fù)直a-Si層基本上全部晶化，其誘導(dǎo)溫度一般在500℃，持續(xù)時(shí)間在

1O小時(shí)左右，退火時(shí)間與薄膜厚度有關(guān)。

金屬誘導(dǎo)非晶硅晶化法制備多晶硅薄膜具有均勻性高、低、相連金屬掩蔽區(qū)以外的非晶硅也可以被晶化、生長(zhǎng)溫度在500℃。但是MILC目前它的晶化速率仍然不高，并且隨著熱處理時(shí)間的增長(zhǎng)速率會(huì)降低。我們采用MILC和光脈沖輻射相結(jié)合的方法，實(shí)現(xiàn)了a-Si薄膜在低溫下快速橫向晶化。得到高遷移率、低金屬污染的多晶硅帶。

結(jié)束語

除了上述幾種制備多晶硅薄膜的主要方法外，還有超高真空化學(xué)氣相沉積(UHV/CVD)、電子束蒸發(fā)等。用UHV/CVD生長(zhǎng)多晶硅，當(dāng)生長(zhǎng)溫度低于550℃時(shí)能生成高質(zhì)量細(xì)顆粒多晶硅薄膜，不用再結(jié)晶處理，這是傳統(tǒng)CVD做不到的，因此該法很適用于低溫多晶硅薄膜晶體管制備。另外，日立公司研究指出，多晶硅還可用電子束蒸發(fā)來實(shí)現(xiàn)，溫度低于530℃。因此，我們相信隨著上述幾種多晶硅制備方法的日益成熟和新的制備方法的出現(xiàn)，多晶硅技術(shù)的發(fā)展必將跨上一個(gè)新的臺(tái)階，從而推動(dòng)整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)和相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。[1] 懂會(huì)寧等，非晶硅的二步快速退火固相晶化,四川大學(xué)學(xué)報(bào)[J], 1995, 0l：95～97

[2] 曾祥斌。多晶硅薄膜的新型激光晶化制備方法[J]電子元件與材料，2000，01：7～8

[3] 劉傳珍等。激光退火法低溫制備多晶硅搏膜的研究[J]。液晶與顯示，2000，01：46～51 [4] 劉傳珍等。金屬誘導(dǎo)法低溫多晶硅薄膜的制備與研究[J]。半導(dǎo)體學(xué)報(bào)，2001，01：61～65

[5] 邱法斌等。準(zhǔn)分子激光燒結(jié)玻璃襯底上多晶硅薄膜材料的制備[J]。液晶與顯示，2001，03：170～174

[6] 卓銘。金屬Ni誘導(dǎo)橫向晶化的結(jié)構(gòu)及工藝進(jìn)程的優(yōu)化[J]。半導(dǎo)體學(xué)報(bào)，2002，11：1217～1223

[7] 劉豐珍。等離子體-熱絲CVD技術(shù)制備多晶硅薄膜[J]。半導(dǎo)體學(xué)報(bào)，2003，05：499～503

[8] 邱春文等。PECVD法低溫沉積多晶硅薄膜的研究[J]。液晶與顯示，2003，03：201～204

[9] Giust G.K, Sigmon T.W.Laser-processed thin-film transistors fabricated from sputtered amorphous silicon films.IEEE Trans Electron Devices, 2000, 47(1):207

[10] WangWen,MengZhi guo, Low Temperature Metal Induced Laterally Crystallized Polycrystallline S-ilicon Material and DeviceTechnology,2003,5:87

[11] Zhu M,Guo X,et al.Thin Solid Films, 2000，205～306

篇三：光伏材料加工與應(yīng)用技術(shù)

附件一：江西省高等教育自學(xué)考試光伏材料加工與應(yīng)用技術(shù)專業(yè)（?？疲┛荚囉?jì)劃

一、指導(dǎo)思想

高等教育自學(xué)考試是我國高等教育基本制度之一，是對(duì)社會(huì)自學(xué)者進(jìn)行的 以學(xué)歷考試為主的高等教育國家考試，也是一種個(gè)人自學(xué)、社會(huì)助學(xué)與國家考試相結(jié)合的高等教育形式，是我國高等教育體系的重要組成部分。

光伏材料加工與應(yīng)用技術(shù)專業(yè)是為社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展需要，培養(yǎng)從事能在光伏材料行業(yè)生產(chǎn)加工、產(chǎn)品檢測(cè)與質(zhì)量控制、生產(chǎn)技術(shù)管理等工作的技術(shù)應(yīng)用型人才而設(shè)置。根據(jù)高等教育自學(xué)考試的特點(diǎn)，著重考核自學(xué)應(yīng)考者掌握基本理論、基本知識(shí)的程度以及運(yùn)用基本知識(shí)分析和解決問題的能力。

二、培養(yǎng)目標(biāo)和基本要求

本專業(yè)培養(yǎng)和造就適應(yīng)經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展需要，能在光伏材料行業(yè)工作的技術(shù)應(yīng)用型人才。

本專業(yè)要求應(yīng)考者努力學(xué)習(xí)馬克思列寧主義、毛澤東思想，樹立愛國主義、集體主義和社會(huì)主義思想，遵守法律、法規(guī)，具有良好的思想品德。具有太陽能光伏產(chǎn)業(yè)及光伏材料基礎(chǔ)理論知識(shí)，系統(tǒng)掌握光伏材料加工與應(yīng)用技術(shù)，現(xiàn)代企業(yè)管理意識(shí)強(qiáng)、綜合素質(zhì)高，具有在光伏材料行業(yè)從事生產(chǎn)加工、產(chǎn)品檢測(cè)與質(zhì)量控制、生產(chǎn)技術(shù)管理等工作的基本技能。

三、學(xué)歷層次與規(guī)格

本專業(yè)為專科層次。其專業(yè)培養(yǎng)規(guī)格在總體上與普通高等教育?？扑较嘁恢隆?/p>

凡取得?？埔?guī)定的十六門課程合格成績(jī)，累計(jì)不少于75學(xué)分，實(shí)踐考試合格、思想品德經(jīng)鑒定合格者，發(fā)給省自考委頒發(fā)的畢業(yè)證書（主考學(xué)校副署），國家承認(rèn)學(xué)歷，享受國家規(guī)定的有關(guān)待遇。

四、考試課程及學(xué)分 專業(yè)代碼：080204

五、部分課程說明

1、材料科學(xué)概論

本課程主要講授材料科學(xué)的基本問題、共性問題，將金屬材料、無機(jī)非金屬材料、高分子材料緊密結(jié)合在一起，使學(xué)生在初步把握材料共性的同時(shí)了解材料的個(gè)性。

2、電工與電子技術(shù)

本課程主要講授電路的基本理論和基本分析方法，直流電路分析，正弦交流電路分析，三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理及其控制方法，以及半導(dǎo)體元件二極管及整流電路、三極管及其放大電路、場(chǎng)效應(yīng)管及其放大電路以及集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用。

3、材料化學(xué)

本課程主要講授材料制備、組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和應(yīng)用。重點(diǎn)介紹了陶瓷新品種(包括超導(dǎo)材料)、磁性材料、分子電子學(xué)材料、功能高分子材料、薄膜材料、金屬和合金材料、非線性光學(xué)材料和發(fā)光材料在傳感器領(lǐng)域中的應(yīng)用，以及材料化學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)有關(guān)內(nèi)容。

4、太陽能光伏發(fā)電技術(shù)

本課程主要講授太陽能光電利用方面的基礎(chǔ)知識(shí)，包括太陽電池和太陽電池組件的原理、結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)工藝，并論述各種光伏系統(tǒng)的基本工作原理和設(shè)計(jì)方法，以及光伏系統(tǒng)的主要部件，如蓄電池、控制電路的基本原理和光伏系統(tǒng)運(yùn)行方式等。

[關(guān)于光伏材料加工與應(yīng)用技術(shù)就業(yè)前景]