非晶矽薄膜簡介

發佈日期: 2012 年 08 月 21 日 0:00 | 作者: | 分類: 綠能知識

簡介

非晶矽薄膜是太陽能電池核心原材料之一,也稱微晶矽。按照材料的不同,當前矽太陽能電池可分為三類:單晶矽太陽能電池、多晶矽薄膜太陽能電池和非晶矽薄膜太陽能電池三種。非晶矽薄膜就是相對於單晶矽和多晶矽來說的。當然除了使用除矽材質以外目前國內外還研製出了非矽系的薄膜技術,如採用CIGS、CdTe等作基質。

性質

非晶矽(amorphous silicon α-Si )又稱無定形矽。單質矽的一種形態。棕黑色或灰黑色的微晶體。矽不具有完整的金剛石晶胞,純度不高。熔點、密度和硬度也明顯低於晶體矽。  非晶矽的化學性質比晶體矽活潑。可由活潑金屬(如鈉、鉀等) 在加熱下還原四鹵化矽,或用碳等還原劑還原二氧化矽制得。結構特徵為短程有序而長程無序的α-矽。純α-矽因缺陷密度高而無法使用。採用輝光放電氣相沉積法就得含氫的非晶矽薄膜,氫在其中補償懸掛鏈,並進行摻雜和製作pn結。非晶矽在太陽輻射峰附近的光吸收係數比晶體矽大一個數量級。禁帶寬度1.7~1.8eV,而遷移率和少子壽命遠比晶體矽低。現已工業應用,主要用於提煉純矽,製造太陽電池、薄膜電晶體、複印鼓、光電感測器等。

應用前景

薄膜太陽電池作為一種新型太陽能電池,由於其原材料來源廣泛、生產成本低、便於大規模生產,因而具有廣闊的市場前景。薄膜電池基本上分為:非/微晶矽薄膜電池、CIGS薄膜電池和CdTe薄膜電池三種。其中,GIGS的轉換效率最高,約為10%~12%,CdTe的轉換效率次之,約為8.5%~10.5%,非/微晶電池最低,一般為6%~8%;但從原材料的可獲取性來看,非/微晶電池的原材料為矽烷,最為普遍,而另外兩種電池的原材料中均包含稀有元素化合物,可獲取性較低。

近年來,非晶矽薄膜太陽電池逐漸從各種類型的太陽電池中脫穎而出,在全球範圍內掀起了一股投資熱潮。大尺寸玻璃基板薄膜太陽電池投入市場,必將極大地加速光伏建築一體化、屋頂並網發電系統以及光伏電站等的推廣和普及。同時,非晶矽薄膜電池在高氣溫條件下衰減微弱,所以也適合高溫、荒漠地區建設電站。 

此外,不難看出,晶體矽電池產業鏈從上游多晶矽到矽棒、矽片、電池、元件,整個鏈條非常清晰,每一個上游環節的產品即是下游環節的原材料。而薄膜電池的產業鏈並不像晶體矽電池那樣縱深,設備以及原材料採購完成後將在薄膜電池廠統一加工製造完成。

目前,雖然薄膜電池具有轉換效率低的劣勢,卻也同時具備成本低廉的優勢。非晶矽薄膜電池中矽的用量僅為普通多晶矽用量的1/100。根據AMAT的預測,未來兩年薄膜電池的成本可以繼續下降40%。成本下降的同時,效率也在提高。我們預計到2015年左右,非/微晶電池的轉換效率將達到15%,成本將達到1.28美元/W,CIGS電池的轉換效率將達到15%,成本將達到1美元/W,CdTe電池的轉換效率將達到13%,而成本將達到0.7美元/W。 

成本的降低必然帶來需求的提升,市場普遍預測,2012年薄膜電池的市場佔有率將達到30%。實際上,薄膜電池與晶體矽電池並不存在誰完全替代誰的問題,誰的成本降的更快,將來就有可能獲得更多的市場份額,短期內來看,薄膜電池更有潛力。一旦薄膜電池能實現平價上網,需求將是指數級別的增長。

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