，目前单晶硅太 阳能电池的光电转换效率为左右，最大已达到，为澳大利亚新南威尔 士大学创造并保持。代表性的单晶硅电池商品主要有荷兰,西班牙 ,印度等厂家。 高性能单晶硅电池是建立在高质量单晶硅材料和相关的成热的加工处理工 艺基础上的。现在单晶硅的电池工艺己近成熟，在电池制作中，般都采用表面 织构化发射区钝化分区掺杂等技术，开发的电池主要有平面单晶硅电池和刻 槽埋栅电极单晶硅电池。提高转换效率主要是靠单晶硅表面微结构处理和分区掺 杂工艺。在此方面，德国夫朗霍费费莱堡太阳能系统研究所保持着世界领先水平。 该研究所采用光刻照相技术将电池表面织构化，制成倒金字塔结构。并在表面把 厚的氧化物钝化层与两层减反射涂层相结合，通过改进了的电镀过程增 加栅极的宽度和高度的比率通过以上制得的电池转换效率超过，最大值可 达。公司制备的大面积单晶硅太阳能电池转换效率为，国内北京太阳能研究所也积极进行高效转换效率达。 单晶硅太阳能电池转换效率无疑是最高的，在大规模应用和工业生产中仍占 据主导地位，但由于受单晶硅材料价格及相应的繁琐的电池工艺影响，致使单晶 硅成本价格居高不下，要想大幅度降低其成本是非常困难的。为了节省高质量材 料，寻找单晶硅电池的替代产品，现在发展了薄膜太阳能电池，其中多晶硅薄膜 太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池就是典型代表。 多晶硅太阳能电池 多晶硅太阳能电池的主要优势是降低成本。由于单晶硅太阳能电池需要高纯 硅材料空间太阳能电池用硅材料纯度，地面太阳能电池用硅材料纯度 ，其材料成本占电池总成本的半以上。相比之下，多晶硅电池材料制备 方法简单耗能少，可连续化生产。但多晶硅太阳能电池的光电转化效率较低， 目前商业化电池的效率仅为左右。实验室最高效率达到，为德国研究 机构获得。具有代表性的商品有等公司生产的产品。 人们从年代中期就开始在廉价衬底上沉积多晶硅薄膜，但由于生长的硅 膜晶粒大小，未能制成有价值的太阳能电池。为了获得大尺寸晶粒的薄膜，人们 直没有停止过研究，并提出了很多方法。目前制备多晶硅薄膜电池多采用化学 气相沉积法，包括低压化学气相沉积和等离子增强化学气相沉积 工艺。此外，液相外延法和溅射沉积法也可用来制备多晶硅薄膜电池。 化学气相沉积主要是以或为反应气体，在 定的保护气氛下反应生成硅原子并沉积在加热的衬底上，衬底材料般选用等。但研究发现，在非硅衬底上很难形成较大的晶粒，并且容易在 晶粒间形成空隙。解决这问题办法是先用在衬底上沉积层较薄的非晶 硅层，再将这层非晶硅层退火，得到较大的晶粒，然后再在这层籽晶上沉积厚的 多晶硅薄膜，因此，再结晶技术无疑是很重要的个环节，目前采用的技术主要 有固相结晶法和中区熔再结晶法。多晶硅薄膜电池除采用了再结晶工艺外，另外 采用了几乎所有制备单晶硅太阳能电池的技术，这样制得的太阳能电池转换效率 明显提高。德国费莱堡太阳能研究所采用区熔再结晶技术在衬底上制得的 多晶硅电池转换效率为，日本三菱公司用该法制备电池，效率达。 液相外延法的原理是通过将硅熔融在母体里，降低温度析出硅膜。 美国公司采用制备的电池效率达。我国光电发展技术中 心的陈哲良教授采用液相外延法在冶金级硅片上生长出硅晶粒，并设计了种类 似于晶体硅薄膜太阳能电池的新型太阳能电池，称之为硅粒太阳能电池，但 有关性能方面的报道还未见到。 从石英砂制备单晶硅和多晶硅太阳能电池的工艺流程如下图所示。 图从石英砂到晶硅太阳能电池的工艺流程 非晶硅太阳能电池 非晶硅太阳能电池的优势是硅资源消耗少生产成本低，近年来发展迅速。 目前非晶硅单结电池的最高效率已可达到左右，大量生产的可达到左右。叠层电池的最高效率可达到。比较代表性的非晶硅电池生产厂 家有德国，日本和美国。 由于非晶硅对太阳光的吸收系数大，因而非晶硅太阳能电池可以做得很薄， 通常硅膜厚度仅为，是单晶硅或多晶硅电池厚度左右的， 所以制作非晶硅电池资源消耗少。 非晶硅太阳能电池般是用高频辉光放电等方法使硅烷气体分解沉 积而成的。由于分解沉积温度低左右，因此制作时能量消耗少，成本 比较低，且这种方法适于大规模生产，单片电池面积可以做得很大例如 ，整齐美观。非晶硅电池的另特点是对蓝光响应好，在般的荧光灯 下也能工作，因此被广泛用作电子计算器和手掌电脑的电源，估计全世界使用量 达到每月千万片左右。 非晶硅中由于原子排列缺少结晶硅中的规则性，往往在单纯的非晶硅 结构中存在缺陷，隧道电流占主导地位，无法制备太阳能电池。因此要在层与 层之间加入较厚的本征层，以扼制其隧道电流，所以非晶硅太阳能电池般 具有结构。如果制成的多层结构便形成叠层结构，在提高非晶 硅太阳能电池的转换效率和改善稳定性方面，叠层太阳能电池是个重要的发展 方向。 非晶硅由于其内部结构的不稳定性和大量氢原子的存在，具有光疲劳效应 效应，故非晶硅太阳能电池经过长期工作稳定性存在问 题。近年来经努力研究，虽有所改善，但尚未彻底解决问题，故作为电力电 源，尚未大量推广。非晶硅太阳能电池的研究，现在主要着重于改善非晶硅膜本 身性质，以减少缺陷密度，精确设计电池结构和控制各层厚度，改善各层之间的 目录 第章太阳能电池的现状及发展趋势 太阳能电池的发展历程 太阳能电池的分类 硅系太阳能电池 化合物半导体太阳能电池 染料敏化纳米晶化学太阳能电池 太阳能电池发展的瓶颈 太阳能电池的发展趋势 第二章国内太阳能电池的研究现状 第三章低成本高性能可见光响应型太阳能电池 可见光响应型太阳能电池研究的重大意义 可见光响应型太阳能电池的结构 可见光响应型太阳能电池的制备技术 关键技术的创新 第四章可见光响应型太阳能电池的研发计划 现有研究进展 研究工作基础和条件 课题组介绍 核准通过，归档资料。 未经允许，请勿外传,下步研究计划 第五章可见光响应型太阳能电池的市场前景 太阳能电池发展的市场环境 丰富的太阳能资源 严峻的能源与环保形势 可再生能源法实施带来巨大机遇 太阳能电池的市场现状 不愁销路的产品 需求强劲的国外市场 起步阶段的国内市场 高额的利润回报 太阳能电池上市公司受到热烈追捧 太阳能电池的市场预测 可见光响应型太阳能电池的市场前景 太阳能电池的消费结构 晶硅太阳能电池发展的隐忧 可见光响应型太阳能电池的竞争优势 可见光响应型太阳能电池的市场份额及盈利预测 第六章国内外太阳能电池生产现状 世界太阳能电池的产能及其分布 国内主要生产企业及其规模 第七章可见光响应型太阳能电池的产业化策略附图表目录 图从石英砂到晶硅太阳能电池的工艺流程 图晶硅系太阳能电池产业结构 图可见光响应型太阳能电池的结构 图我国太阳能资源分布图 图全球太阳能电池实际产量需求量预测 图全球年年累计安装的太阳能发电系统 图股价走势图 图股价走势图 图各种能源形式发电成本 表我国各种太阳能电池实验室研究的最高效率 表中国能源消费结构 表全球太阳能行业发展预测 表我国近年与将来的光伏发电市场消费结构 表多晶硅原料成本构成 表世界十大太阳能电池厂商年排名与产量 表太阳能电池产量地区分布 表年各类太阳能电池产量百分比 表我国太阳能电池的主要生产企业及其产能 第章太阳能电池的现状及发展趋势 太阳能电池的发展历程 自从公元年意大利人伏特发明第个电池后，人类的生活就注定要与 电结下密不可分的关系。年美国人爱迪生发明电灯，不仅点亮了黑暗 的夜晚，更照亮了人类光明璀璨的历史文明。电的产生方式有很多种，包括石 油瓦斯煤铀„„等。但是这些能源的储量有限，在人类高度的开发利用 下，终有消耗殆尽的天。因此，世界各国无不积极地研发新的替代能源，太阳 能电池就是种最佳的选择。 太阳能电池又称光电池，光生伏打电池。是种将光能直接转换成电能的半 导体器件。工作原理是基于半导体结的光生伏打效应。当电池表面受到光照 时，在电池内部产生的光生电子空穴对扩散到结并受结电场影响而分开， 电子移向区，空穴移向区，这样在区和区之间产生了光生电动势，当外 电路连接起来时就有电流通过。目前太阳能电池已经在电力通讯电子产品及 交通运输等方面，占有举足轻重的地位，尤其在太空及部分偏远地区，更是扮演 无可取代的角色。 第个太阳能电池是在年由美国贝尔实验室所制造出来 的，当时是希望能替偏远地区的通讯系统提供电源。不过由于效率太低只有 ，而且造价太高美元瓦，因而缺乏商业上的价值。 就在此时，开创人类历史的另项计划太空计划也正如火如荼地进行 着，而因为太阳能电池具有不可取代的重要性，使得太阳能电池得以找到另片 发展的天空。从年苏联发射第颗人造卫星开始，太阳能电池就肩负着太 空飞行任务中项重要的任务，直到年美国人登陆月球，太阳能电池的发展可以说达到顛峰。 可是因为太阳能电池高昂的造价，使得太阳能电池的应用范围受到限制。 年代初，由于中东战争，石油禁运，工业国家的石油供应中断造成能源危 机，迫使人们不得不再度重视太阳能电池应用于电力系统的可行性。在世纪 年代中期，研制出超薄单晶硅光伏电池。 年以后，人们开始将太阳能电池发电与民生用电结合，于是与市电 并联型太阳能电池发电系统开始推 广。此即把太阳能电池与建筑物的设计整合在起，并与传统的电力系统相连结， 如此就可以从这两种方式取得电力，除了可以减少尖峰用电的负荷外，剩余的电 力还可储存或是回售给电力公司。 到目前，太阳能电池已经发展到第三代。第代太阳能电池主要是基于硅晶 片，采用单晶硅和多晶硅及材料制作。其技术已发展成熟，但高昂的材料 成本在全部生产成本中占据主导地位。要真正达到大