选择性发射极阳能电池制备技术的研究及产业化.doc

PAGE 1 PAGE 16 PAGE 1 2012年度激光与光电产业科技专项 选择性发射极太阳能电池制备技术的 研究及产业化 可行性报告 二○一二年五月 第一部分 项目可行性报告 一、立项的背景和意义 （一）立项背景 本项目属于《浙江省十二五重大科技专项实施方案》中“新能源技术专项实施方案”/“高效太阳能光伏、光热利用技术和低能耗太阳能电池制造技术”领域。 进入21世纪以来，世界各国都面临着同样的能源问题：传统的燃料能源正在一天天减少，对环境造成的危害日益突出，同时全球还有20亿人得不到正常的能源供应。据2010年的统计，全世界能源消费结构中传统化石能源依然占据主导地位：原油消费占34%，煤炭占30%，天然气占24%。这种不可持续的能源消费模式已经引发了人类社会的深刻反思和对新能源、可再生能源的强烈需求。我国处于快速的工业化和现代化发展阶段，能源消费量日益攀升。2010年我国一次能源消费量为32.5亿吨标准煤，已成为全球第一能源消费大国，其中煤炭、原油和天然气消费量占比分别为70%、17%和4%，对煤炭和石油的依赖非常严重。考虑到我国人口众多的现状，化石能源资源严重不足，人均石油储量不到世界平均水平的1/10，人均煤炭储量仅为世界平均值的1/2。能源不足必将成为我国经济社会可持续发展的制约因素，积极寻求可持续发展的新能源解决方案在我国已经达成广泛的共识。 可再生能源中太阳能以其独有的优势而成为人们重视的焦点，因为太阳能具有储量的“无限性”。太阳能每秒钟放射的能量大约是1.6×1023KW，一年内到达地球表面的太阳能总量折合标准煤共约1.892×1023吨，是目前世界主要能源探明储量的一万倍。相对于常规能源的有限性，太阳能具有储量的“无限性”，取之不尽，用之不竭。这就为常规能源缺乏的国家和地区解决能源问题提供了美好前景。太阳能必将在世界能源结构转换中担纲重任，成为理想的替代能源。 太阳能光伏发电在太阳能热发电、风力发电、海洋发电、生物质能发电等许多可再生能源中具有重要的地位，光伏能源被认为是二十一世纪最重要的新能源。这是因为光伏发电有无可比拟的优点：充分的清洁性、绝对的安全性、相对的广泛性、确实的长寿命和免维护性、初步的实用性、资源的充足性及潜在的经济性等，应用极其广泛。世界光伏组件产量上世纪末最后10年的平均增长率为20%，在各国政府的推动下，目前全球光伏产业年均增长率已高达30%，多年来光伏产业一直是世界增长速度最高和最稳定的领域之一，也成为全球发展最快的新兴行业之一。 图1. 光伏行业发展走势图 太阳能电池的关键技术在于电池片光电转换效率的提高、生产成本的降低、可持续发电寿命的延长。光电转换效率是晶体硅太阳能电池的核心技术指标，晶体硅太阳电池的最高光电转换效率是赵建华博士在澳大利亚新南威尔士大学创造的24.7%，因为成本问题与加工复杂程度限制目前未实现规模化生产。各国科学家努力寻找低成本适合工业加工的提高电池片效率的工艺方法。 选择性发射极结构是PN结晶体硅太阳电池生产工艺中有希望实现高效率的方法之一。选择性发射极(SE –selective emitter )晶体硅太阳电池技术已发展一段时间但是由于需要额外制程与成本，实际上能够成功应用于生产线的选择性发射极技术相当有限，从工业生产角度来看，额外制程与成本必须得能够产出相应的效益回馈。但从这些新工艺、设备的发展速度看，一次扩散制备SE电池已经是一个不可逆转的趋势，在未来2-3年内可能成为光伏市场的主流产品。寻找合适于大规模生产的工艺和方法将起到重要作用。 （二）立项意义 本项目产品研发成功将打破国际大公司在太阳能生产线的核心技术的垄断，解决太阳能电池片光电转换效率低、生产成本高、可持续发电寿命短的问题。通过对高效太阳能电池核心组件制造技术的攻关研究，开发出具有自主知识产权、处于国内领先水平的新能源利用关键共性技术，缩小我市和国内外在新能源领域的先进技术水平的差距，形成了具有本市特色的核心竞争力，提高了我市在国家乃至世界新能源产业的地位。 本项目通过对选择性发射极(SE –selective emitter )结构工艺的优化和改进，即在金属栅线（电极）与硅片接触部位进行重掺杂，在电极之间位置进行轻掺杂。这样的结构可降低扩散层复合，由此可提高光线的短波响应，同时减少前金属电极与硅的接触电阻，使得短路电流、开路电压和填充因子都得到较好的改善，从而提高光电转换效率，平均转换效率能达到18.5%以上，在行业内属一流水平，提高公司产品的市场竞争力。通过选用先进的工艺设备和生产技术，提高了资源的利用效率，减少和避免了污染物的产生。本项目在CO2的减排上了做了一定的贡献，在生产过程中不但没有CO2的排放，而且通过提高资源的利用效率和