薄膜电池的优势和风险分析

薄膜电池的优势和风险分析

从技术上讲，最为成熟的薄膜太阳能电池当属硅基薄膜太阳能电池，包括非晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅/微晶硅双叠层薄膜太阳能电池，在进行薄膜电池投资或研究时，应着重考虑原材料拥有量和技术进步的风险。薄膜电池会首先在欧美日等国家和地区大规模开发，晶体硅太阳能电池等较为成熟的技术将向中国及其他发展中国家转移。     当前太阳能电池产业的主流技术为晶体硅太阳能电池，包括单晶硅太阳能电池和多晶硅太阳能电池。经过近几年太阳能电池产业的发展，其效率已经有了很大提高，成本也大幅度下降。目前大规模生产的单晶硅太阳能电池的平均光电转化效率可以达到16.5%至17%之间，而多晶硅太阳能电池的平均光电转化效率达到15.5%。晶体硅太阳能电池的主要问题是产业链的工艺复杂，因此，将晶体硅太阳能电池的成本大幅度降低会遇到较大困难。在降低成本方面，薄膜太阳能电池渐渐显示出了它的竞争力。     硅基薄膜太阳能电池技术相对成熟     目前，从技术上讲，最为成熟的薄膜太阳能电池当属硅基薄膜太阳能电池，包括非晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅/微晶硅双叠层薄膜太阳能电池，其中非晶硅薄膜太阳能电池在上世纪80年代就已经开始较大规模的批量化生产，但是后来发现该种电池存在光致衰退现象，而且其效率提高得很缓慢，因此在上世纪90年代晶体硅太阳能电池产量扩大的情况下，非晶硅薄膜太阳能电池的生产所占的比例越来越低了。直至最近，太阳能发电市场的不断扩大，以及由此造成的硅材料短缺日益严重，使得人们加紧了硅基薄膜太阳能电池的研发。人们的主要目标是提高效率，提高稳定性，降低制造成本，其基本技术是使用PECVD（等离子增强化学气相淀积）技术沉积非晶硅或微晶硅薄膜，衬底是低廉的玻璃或不锈钢材料。     目前非晶硅单层薄膜的光电转化效率为6%，光致衰退率可以控制在初始效率值的15%左右。也就是说，在刚制备的电池组件的效率为8%，经过几个月的日照之后，其效率达到6%左右，并最终稳定在这个值。这种特性可以为当前的消费者所接受。目前新近开发出的非晶硅/微晶硅双叠层太阳能电池可以达到8.5%的稳定效率，而其光致衰退更小，但是由于其工艺较复杂，产业规模不大，致使其成本仍较高。实际上，目前研究机构和产业界都在加紧研究硅基薄膜太阳能电池的大规模产业化技术，各方都投入了巨资进行新产品的研发，其中包括世界顶级半导体设备制造商美国的应用材料公司、欧洲的Oerlikon公司、日本的日本真空公司、德国的莱宝真空公司、美国的EPV公司等。这些公司可以提供成套的非晶硅或者非晶硅/微晶硅双叠层太阳能电池制造设备以及相匹配的生产制造工艺。     硅基薄膜电池出现投资热潮     在世界范围内出现了硅基薄膜电池的投资热潮。研究机构目前已经描绘了五代硅基薄膜太阳能电池工艺技术：第一代非晶硅单结薄膜太阳能电池、第二代非晶硅/非晶硅双结薄膜太阳能电池、第三代非晶硅/微晶硅双结薄膜太阳能电池、第四代非晶硅/非晶硅锗双结或三结薄膜太阳能电池、第五代非晶硅/非晶硅锗/微晶硅三结薄膜太阳能电池。目前在产业化领域中的主要技术仍旧是前两者，但是第三代硅基薄膜太阳能电池将在2009年或2010年投入大规模生产，届时第一代和第二代技术将退出产业界。     在生产线技术方面依关键的PECVD沉积系统分类，可以划分出以下5种设备模式：单室多片PECVD沉积系统(EPV、BudaSolar)、串联线列式多室单片PECVD沉积系统(日本真空)、并联线列式多室单片PECVD沉积系统(莱宝真空)、团簇式多室单片PECVD沉积系统(应用材料公司)、单多片混合型PECVD沉积系统(Oerlikon公司)。