电子气体在太阳能电池行业的应用

来源：中为咨询www.zwzyzx.com 【日期：2016-10-18 14:55:52】【打印】【关闭】

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1839年法国科学家EBecquerel发现液体的光生伏特（简称光伏效应）。1954年，美国贝尔实验室研制出单晶硅太阳能电池。太阳能电池的原理是基于半导体的光伏效应，将太阳辐射直接转换成电能。在pn结的内建电场作用下，n区的空穴向p区运动，而p区的电子向n区运动，最后造成在太阳能电池受光面（上表面）有大量负电荷（电子）积累，而在电池背光面（下表面）有大量正电荷（空穴）积累。如在电池上、下表面做上金属电极，并用导线接上负载，在负载上就有电流通过。只要太阳光照不断，负载上就一直有电流通过。太阳能电池的应用首先是太空领域。1958年，美国首颗以太阳能电池作为信号系统电源的卫星先锋一号发射上天。随后，太阳能电池在照明、信号灯、汽车、电站等领域被广泛采用。特别是与LED技术的结合，给太阳能电池的普及带来了巨大的潜力。

制造太阳电池的半导体材料已知的有十几种，所以太阳电池的种类也很多，主要有晶体硅太阳能电池、薄膜太阳能电池、其它新型太阳能电池目前。目前技术最成熟，并具有商业价值的、市场应用最广的太阳电池是晶硅太阳电池。

太阳能电池的分类

（一）制程介绍

以晶硅太阳能为例，制作过程主要有9个步骤

太阳能电池制程介绍

（二）电子气体应用

晶体硅太阳能电池制造中的应用

商业化生产的晶体硅太阳能电池通常采用多晶硅材料。硅片经过腐蚀制绒，在置于扩散炉石英管内，用POCl3扩散磷原子，以在p型硅片上形成深度约0.5μm左右的n型导电区，在界面形成pn结。随后进行等离子刻蚀刻变，去除磷硅玻璃。接着在受光面上通过PECVD制作减反射膜，并通过丝网印刷烧结工艺制作上下电极。

晶体硅电池片生产中的扩散工艺用到POCl3和O2。减反射层PECVD工艺用到SiH4、NH3，刻蚀工艺用到CF4。其发生的化学反应分别为：POCl3+O2→P2O5+Cl2；P2O5+Si→SiO2+P；SiH4+NH3→SiNx:H+H2；CF4+O2+Si→SiF4+CO。

1、薄膜太阳能电池制造中的应用

商业化生产的薄膜太阳能电池分为非晶硅(a-Si)薄膜和非晶/微晶硅(a-Si/μc-Si)叠层薄膜。后者对太阳光的吸收利用更充分。其生产工艺首先是在玻璃基板上制造透明导电膜(TCO)。一般通过溅射或LPCVD的方法。然后再通过PECVD方法沉积p型、i型和n型薄膜。最后用溅射做背电极。

非晶硅太阳能电池在LPCVD沉积TCO工序用到DEZn、B2H6；非晶/微晶硅沉积工序用到SiH4，PH3/H2、TMB/H2、CH4、NF3等。其发生的化学反应分别为：Zn(C2H5)2+H2O→C2H6+ZnO；SiH4+CH4→a-SiC:H+H2；SiH4→a-Si:H+H2。

（三）市场规模

太阳能资源丰富，分布广泛，利用前景广阔。因此，积极发展太阳能光伏产业，对于解决日益严峻的环境问题具有重要的促进作用，对于保障能源安全、优化能源结构也有重要的战略意义。中国已经将发展光伏等新能源提高到战略层面，积极通过各种手段促进行业发展。

目前光伏产业主要有两代太阳能技术，第一代晶体硅电池是市场的主流，第二代是薄膜太阳能电池，从长远来看，轻量、低成本的薄膜太阳能电池市场规模将增长。目前中国的清洁能源尤其是太阳能光伏发电在电力生产结构中的占比仍然较低，不到1%，相比光伏发电第一大国的德国是6.3%，中国相比于德国还是有很大的差距的。

2012年和2013年，光伏产业遇上了寒冬，整体产量大幅下降，导致了上游电子气体行业十分惨淡。2015年3月，国家能源局下发《2015年光伏发电建设实施方案》，指出2015年全国新增光伏电站建设规模17.8GW的发展规划，远超2014年14GW的新增装机规划目标以及此前拟定为15GW的装机目标。尽管最终全国新增并网光伏发电容量只达到10.6GW，约为2014年规划目标的75.7%，但从规划目标上，已经看出政府对于光伏产业发展的重视。除了全国新增光伏电站发展规划的大幅提高，从2014年开始，国家政府和各地方政府均积极出台相关政策推动光伏产业的发展，助力光伏行业的回暖。

中国太阳能电池产量