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【节能常识】新能源知识:非晶矽薄膜
 
发布时间:2019-02-13 10:34    信息来源: 省公共机构节能办        【浏览次数:1739次】 

    非晶矽薄膜是太阳能电池核心原材料之一,也称微晶矽。按照材料的不同,当前矽太阳能电池可分为三类:单晶矽太阳能电池、多晶矽薄膜太阳能电池和非晶矽薄膜太阳能电池三种。非晶矽薄膜就是相对于单晶矽和多晶矽来说的。当然除了使用除矽材质以外目前国内外还研制出了非矽系的薄膜技术,如采用CIGS、CdTe等作基质。
    性质
    非晶矽(amorphoussiliconα-Si)又称无定形矽。单质矽的一种形态。棕黑色或灰黑色的微晶体。矽不具有完整的金刚石晶胞,纯度不高。熔点、密度和硬度也明显低于晶体矽。非晶矽的化学性质比晶体矽活泼。可由活泼金属(如钠、钾等)在加热下还原四卤化矽,或用碳等还原剂还原二氧化矽制得。结构特征为短程有序而长程无序的α-矽。纯α-矽因缺陷密度高而无法使用。采用辉光放电气相沉积法就得含氢的非晶矽薄膜,氢在其中补偿悬挂链,并进行掺杂和制作pn结。非晶矽在太阳辐射峰附近的光吸收系数比晶体矽大一个数量级。禁带宽度1.7~1.8eV,而迁移率和少子寿命远比晶体矽低。现已工业应用,主要用于提炼纯矽,制造太阳电池、薄膜电晶体、复印鼓、光电传感器等。
    应用前景
    薄膜太阳电池作为一种新型太阳能电池,由于其原材料来源广泛、生产成本低、便于大规模生产,因而具有广阔的市场前景。薄膜电池基本上分为:非/微晶矽薄膜电池、CIGS薄膜电池和CdTe薄膜电池三种。其中,GIGS的转换效率最高,约为10%~12%,CdTe的转换效率次之,约为8.5%~10.5%,非/微晶电池最低,一般为6%~8%;但从原材料的可获取性来看,非/微晶电池的原材料为矽烷,最为普遍,而另外两种电池的原材料中均包含稀有元素化合物,可获取性较低。
    近年来,非晶矽薄膜太阳电池逐渐从各种类型的太阳电池中脱颖而出,在全球范围内掀起了一股投资热潮。大尺寸玻璃基板薄膜太阳电池投入市场,必将极大地加速光伏建筑一体化、屋顶并网发电系统以及光伏电站等的推广和普及。同时,非晶矽薄膜电池在高气温条件下衰减微弱,所以也适合高温、荒漠地区建设电站。
    此外,不难看出,晶体矽电池产业链从上游多晶矽到矽棒、硅片、电池、元件,整个链条非常清晰,每一个上游环节的产品即是下游环节的原材料。而薄膜电池的产业链并不像晶体矽电池那样纵深,设备以及原材料采购完成后将在薄膜电池厂统一加工制造完成。
    目前,虽然薄膜电池具有转换效率低的劣势,却也同时具备成本低廉的优势。非晶矽薄膜电池中矽的用量仅为普通多晶矽用量的1/100。根据AMAT的预测,未来两年薄膜电池的成本可以继续下降40%。成本下降的同时,效率也在提高。我们预计到2015年左右,非/微晶电池的转换效率将达到15%,成本将达到1.28美元/W,CIGS电池的转换效率将达到15%,成本将达到1美元/W,CdTe电池的转换效率将达到13%,而成本将达到0.7美元/W。
    成本的降低必然带来需求的提升,市场普遍预测,2012年薄膜电池的市场占有率将达到30%。实际上,薄膜电池与晶体矽电池并不存在谁完全替代谁的问题,谁的成本降的更快,将来就有可能获得更多的市场份额,短期内来看,薄膜电池更有潜力。一旦薄膜电池能实现平价上网,需求将是指数级别的增长。

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