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薄膜太阳能电池项目投资可行性分析第一章薄膜太阳能电池概述 定义什么是薄膜太阳能电池? 根据名字意思, 薄膜太阳能电池就是厚度非常薄的电池, 大部分情况下起到光电转换作用的薄膜都小于 1 微米(也就是 500 纳米左右)比较目前晶硅太阳能电池主流的 180 微米或者 200 微米的电池片厚度而言, 薄膜电池是一种非常薄的电池, 根据发展历史及产品性能指标的区别,薄膜电池也被定义为第二代太阳能电池,而第一代就是晶硅电池。目前全球范围内就发展到第二代的薄膜电池, 尽管也有一些学术机构定义了第三代太阳能电池,但毕竟还处于理论研究或者实验室阶段的电池。表第一代第二代第三代太阳能电池定义一览序号名称主要电池品种转换率备注 1 第一代太阳能电池单晶硅电池多晶硅电池 15%-20% 截至 2008 年2 月全球超过 90% 的太阳能电池都是第一代晶硅电池 2 第二代太阳能电池薄膜电池(主要有三种 CdTe CIS/CIGS 硅基薄膜) 5%-12% 截至 2008 年2月, 全球不超过 10% 的太阳能电池为薄膜电池 3 第三代太阳能电池染料感光太阳电池 dye-sensitized solar cell (DSC) 四层或者四层以上的叠层电池 30% 或者以上理论研究阶段,部分产品有实验室产出,但转换率或者性能指标依然非常低来源:恒州博智太阳能研究中心, 薄膜太阳能电池, 顾名思义, 乃是在塑胶、玻璃或是金属基板上形成可产生光电效应的薄膜, 厚度仅需数μm ,因此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。薄膜太阳能电池并非是新概念的产品, 实际上人造卫星就早已经普遍采用***化镓(GaAs) 所制造的高转换效率薄膜太阳能电池板( 以单晶硅作为基板,转换效能在 30% 以上)。不过, 一方面因为制造成本相当高昂, 另一方面除了太空等特殊领域之外, 应用市场并不多, 因此直到近几年因为太阳能发电市场快速兴起后, 发现硅晶圆太阳电池在材料成本上的局限性, 才再度成为产业研发中的显学。目标则是发展出材料成本低廉, 又有利于大量生产的薄膜型太阳能电池。目前已经开发出多种薄膜太阳能电池技术,具体见后文的介绍。 2008 年全球及中国薄膜太阳能电池产业深度研究报告江苏尚泰太阳能有限公司钱志军 ********** 0511-85761395 分类和用途图薄膜电池分类( 8种)及主要应用领域序号名称说明及应用领域 1 CdTe 薄膜薄膜层为 CdTe/CdS (碲化镉)材料的太阳能电池,主要用于光伏发电。 2 CIS 铜铟硒 CIGS 铜铟硒镓薄膜 CIS(Copper Indium Diselenide) 或是 CIGS(Copper Indium Gallium Diselenide) 主要用于光伏发电。 3 硅基薄膜硅基薄膜主要是指薄膜层带 A-Si 的薄膜电池,根据设备的生产工艺可以分为下面的几种:单结 A-Si a-si/a-si 双结 a-si/uc-si 非晶/ 微晶三结非晶硅等。主要用于光伏发电。 4 GaAs 薄膜 GaAs Multijuction( 多接面***化镓) 在单晶矽基板上以化学气相沉积法成长 GaAs 薄膜所制成的薄膜太阳能电池,因为具有 30% 以上的高转换效率,很早就被应用於人造卫星的太阳能电池板。新一代的 GaAs 多接面( 将多层不同材料叠层) 太阳能电池,如 GaAs 、 Ge和 GaInP2 三接面电池,可吸收光谱范围极广,转换效率目前已可高达 39% ,是转换效率最高的太阳能电池种类,而且性质稳定, 寿命也相当长。不过此种太阳能电池的价格也极为昂贵,平均每瓦价格可高出多晶矽太阳能电池百倍以上,因此除了太空等特殊用途之外,预期并不会成为商业生产的主流。 5 色素敏化染料(Dye-Sensitized Solar Cell) 色素敏化感染料电池是太阳能电池中相当新颖的技术,产品是由透明导电基板、二氧化钛(TiO2) 纳米微粒薄膜、染料(光敏化剂) 、电解质和 ITO 电极所组成。此种太阳能电池的优 2008 年全球及中国薄膜太阳能电池产业深度研究报告江苏尚泰太阳能有限公司钱志军 ********** 0511-85761395 点在於二氧化钛和染料的材料成本都相对便宜,又可以利用印刷的方法大量制造,基板材料也可更多元化。不过目前主要缺点一是在於转换效率仍然相当低( 平均约在 7~8% ,实验室产品可达 10%) ,且在 UV 照射和高热下会出现严重的光劣化现象,二是在於封装过程较为困难( 主要是因为其中的电解质的影响) ,因此目前仍然是以实验室产品为主。然而,基於其低廉成本以及广泛应用层面的吸引力, 多家实验机构仍然在积极进行技术的突破。 6 有机导电高分子(Orga