太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)鏈及分類特點(diǎn)

1、太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)鏈

太陽(yáng)能電池的產(chǎn)業(yè)鏈可分為前段硅晶圓、硅晶棒制程、中段的太陽(yáng)能電池及段的發(fā)電模塊與電力調(diào)節(jié)器等制程。一條完整的光伏電池產(chǎn)業(yè)鏈包括從最初的硅材料到硅錠、硅片、電池片，最終產(chǎn)品是電池組件。

2、太陽(yáng)能電池分類

太陽(yáng)能電池分為硅太陽(yáng)能電池和非硅系太陽(yáng)能電池（砷化鎵太陽(yáng)能電池、薄膜太陽(yáng)能電池）。

1）硅太陽(yáng)能電池

硅太陽(yáng)能電池可分為單晶硅、多晶硅電池。單晶硅太陽(yáng)能電池在硅系列太陽(yáng)能電池中，轉(zhuǎn)換效率最高，技術(shù)最為成熟。但由于受單晶硅材料價(jià)格及相應(yīng)的繁瑣的電池工藝影響，致使單晶硅成本價(jià)格居高不下，要想大幅度降低其成本是非常困難的。單晶硅電池技術(shù)領(lǐng)先的廠家為德國(guó)弗朗霍費(fèi)萊堡太陽(yáng)能系統(tǒng)研究所。該所光刻照相技術(shù)將電池表面制成倒金字塔結(jié)構(gòu)。并在表面把一13nm厚的氧化物鈍化層與兩層減反射涂層相結(jié)合．通過改進(jìn)了的電鍍過程增加?xùn)艠O的寬度和高度的比率。通過以上工藝制得的電池轉(zhuǎn)化效率超過23%。另外，Kyocera（日本京瓷）公司制備的大面積（225cm2）單電晶太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率達(dá)到19.44%。國(guó)內(nèi)北京太陽(yáng)能研究所研制的平面高效單晶硅電池（2cmX2cm）轉(zhuǎn)換效率達(dá)到19.79%，刻槽埋柵電極晶體硅電池（5cmX5cm）轉(zhuǎn)換效率達(dá)8.6%。

薄膜太陽(yáng)能電池又分為多晶硅薄膜太陽(yáng)能電池、微晶硅薄膜太陽(yáng)能電池、非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池、色素增感太陽(yáng)能電池、銅銦硒薄膜太陽(yáng)能電池等。多晶硅薄膜太陽(yáng)能電池，特點(diǎn)是使用的硅材料遠(yuǎn)較單晶硅少，又無(wú)效率衰退問題，并且有可能在廉價(jià)襯底材料上制備，其成本遠(yuǎn)低于單晶硅電池，而效率高于非晶硅薄膜電池，因此多晶硅薄膜電池不久將會(huì)在太陽(yáng)能電地市場(chǎng)上占據(jù)主導(dǎo)地位。

工藝特點(diǎn)是在廉價(jià)襯底上沉積多晶硅薄膜，目前薄膜制備多采用化學(xué)氣相沉積法，包括低壓化學(xué)氣相沉積（LPCVD）、等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（PECVD）工藝、液相外延法（LPE）和濺射沉積法四種工藝。

化學(xué)氣相沉積主要是以SiH2Cl2、SiHCl3、Sicl4或SiH4，為反應(yīng)氣體，在一定的保護(hù)氣氛下反應(yīng)生成硅原子并沉積在加熱的襯底上，襯底材料一般選用Si、SiO2、Si3N4等。通過固相結(jié)晶法和中區(qū)熔再結(jié)晶法等再結(jié)晶工藝，太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率明顯提高。另外所有制備單晶硅太陽(yáng)能電池的技術(shù)也應(yīng)用于多晶硅太陽(yáng)能電池。

德國(guó)費(fèi)萊堡太陽(yáng)能研究所在FZSi襯底上制得的多晶硅電池轉(zhuǎn)換效率為19％，日本三菱公司用該法制備電池，效率達(dá)16.42%。

液相外延（LPE）法的原理是通過將硅熔融在母體里，降低溫度析出硅膜。美國(guó)Astropower公司采用LPE制備的電池效率達(dá)12.2％。中國(guó)光電發(fā)展技術(shù)中心的陳哲良采用液相外延法在冶金級(jí)硅片上生長(zhǎng)出硅晶粒，并設(shè)計(jì)了一種類似于晶體硅薄膜太陽(yáng)能電池的新型太陽(yáng)能電池，稱之為“硅粒”太陽(yáng)能電池。

非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池特點(diǎn)是具有較高的轉(zhuǎn)換效率和較低的成本及重量輕，發(fā)展?jié)摿O大。但材料本身對(duì)太陽(yáng)光波長(zhǎng)不敏感，隨著光照時(shí)間延長(zhǎng)光電效率衰減，因此電池性能不穩(wěn)定，影響了他的實(shí)際應(yīng)用。

制備方法有很多，其中包括反應(yīng)濺射法、PECVD法、LPCVD法等，反應(yīng)原料氣體為H2稀釋的SiH4，襯底主要為玻璃及不銹鋼片，制成的非晶硅薄膜經(jīng)過不同的電池工藝過程可分別制得單結(jié)電池和疊層太陽(yáng)能電池（為了彌補(bǔ)衰減效應(yīng)）。

目前美國(guó)聯(lián)合太陽(yáng)能公司（VSSC）制得的單結(jié)太陽(yáng)能電池最高轉(zhuǎn)換效率為9.3%，三疊層結(jié)構(gòu)非晶硅太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率達(dá)到13％，創(chuàng)下新的記錄。三疊層太陽(yáng)能電池年生產(chǎn)能力達(dá)5MW。日本中央研究院采用一系列新措施，制得的非晶硅電池的轉(zhuǎn)換效率為13.2％。國(guó)內(nèi)南開大學(xué)的耿新華等采用工業(yè)用材料，以鋁背電極制備出面積為20X20cm2、轉(zhuǎn)換效率為8.28％的a－Si/a－Si疊層太陽(yáng)能電池。

2）非硅系太陽(yáng)能電池

非硅系太陽(yáng)能電池包括多元化合物薄膜電池（砷化鎵III-V族化合物、硫化鎘、硫化鎘及銅錮硒薄膜電池等）、聚合物多層修飾電極型太陽(yáng)能電池（以聚合物代替無(wú)機(jī)材料）、和納米晶化學(xué)太陽(yáng)能電池（納米多晶TiO2）。以上三類材料由于材料來(lái)源、技術(shù)不成熟等原因短時(shí)間內(nèi)不可能代替硅材料電池成為市場(chǎng)主導(dǎo)。

總之，太陽(yáng)能電池的工業(yè)化發(fā)展重心已由單晶向多晶方向發(fā)展主要原因是多晶硅成本更低，更適合大規(guī)模生產(chǎn)。

市場(chǎng)上以結(jié)晶硅太陽(yáng)能電池為主，占太陽(yáng)能電池總需求量的88%。結(jié)晶硅太陽(yáng)能電池中又以多晶硅太陽(yáng)能電池占比例較大，約占近2/3；單晶硅太陽(yáng)能電池占1/3強(qiáng)。