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激光加工应用于非晶硅薄膜太阳能电池制造

导读: 太阳能电池是利用光电转换原理将太阳的辐射光通过半导体物质转变为电能的一种器件,这种光电转换过程通常叫做光生伏特效应

        太阳能电池是利用光电转换原理将太阳的辐射光通过半导体物质转变为电能的一种器件,这种光电转换过程通常叫做“光生伏特效应”,因此太阳能电池又称为“光伏电池”。在过去的5年里,太阳能电池的开发应用已逐步走向商业化和产业化;太阳能电池已经在我国和一些国家大批量生产和应用;同时科研人员正在开发光电转换率更高、成本更低的太阳能电池。可以预见,太阳能电池在人们的生产、生活中很可能成为替代煤和石油的重要能源之一。
  
  非晶硅薄膜太阳能电池简目前可生产的太阳能电池主要有多晶硅太阳能电池、单晶硅太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池。多晶硅太阳能电池和单晶硅太阳能电池受上游晶体硅材料供应的短缺,导致越来越多的晶硅太阳能电池生产设备产量不足,不断上涨的晶硅价格也限制了晶硅太阳能电池的发展。仅以硅原材料的消耗计算,生产1兆瓦晶体硅太阳电池,需要10~12吨高纯硅,但是如果消耗同样的硅材料用以生产非晶硅薄膜太阳能电池,则产出可以超过200兆瓦。尽管非晶硅薄膜太阳能电池的转换效率(6%左右)不如晶硅太阳能电池的转换效率(15%~16%)高,但是其厚度(700nm)却要比晶硅太阳能电池(厚度为180μm)薄很多。换句话说,非晶硅薄膜太阳能电池的总效能要比晶硅太阳能电池高很多。对于同样功率的太阳电池阵列,非晶硅太阳电池比单晶硅、多晶硅电池发电要多约10%,而且非晶硅太阳电池的能源回收期仅1-1.5年。非晶硅的原料是晶硅太阳能电池生产中西门子法生产多晶硅之前的硅烷气体,通过在硅烷(SiH4)中掺杂乙硼烷(B2H6)和磷化氢(PH3)等气体,在低成本基板上(玻璃、不锈钢)低温成膜,避开了成本最高和技术难度最大的西门子法工艺,直接将硅烷气体进行玻璃镀膜,然后制作电极和封装。太阳能电池组件的成本在整个光伏系统成本中占有很高的比例,组件价格直接影响系统成本,进而影响光伏发电的成本。按目前的组件售价计算,等量的资金,购买非晶硅产品可以比晶硅产品多获得接近30%的组件功率。非晶硅太阳能电池工艺已趋于成熟、制造成本低,且不受晶硅原料瓶颈的制约,已成为太阳能电池中最成熟的产品,对洁净可再生能源的发展起到了巨大的推动作用。非晶硅薄膜太阳能电池如图1所示:

非晶硅薄膜太阳能电池

                                                     图1:非晶硅薄膜太阳能电池

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