太阳能行业研究

1、太阳能行业研究 芳 诲劝作为当今社会赖以发展基础的常规化石燃料能源日益枯竭和紧张，成为当今社会持续发展需要解决的主要矛盾和战略任务。预测表明，化石燃料能源的开采和消耗峰值位于本世纪的前叶，要求可再生能源能够替代化石燃料的时间非常迫切。特别是石油和天然气的开采峰值更加邻近，世界油气开采峰值研究协会(ASPO)的最新预测表明世界油气的开采峰值在位于 2010 年 2020 年之间，能源替代形势十分严峻。世界各国特别是发达国家纷纷制定了能源发展路线图和发展规划，推动可再生能源的发展。如欧洲、日本的目标是在 2020 年和 2050 年使可再生能源在能源的结构中分别达到或超过20和 50。用新能源替代日益匮乏的化石燃料能源成为可再生能源、特别是光伏发电快速、增速发展的强大动力。 芳 诲劝太阳能作为一种清洁的、可再生的能源得到广泛关注，很多国家都制定了相应的政策与规划。过去几年并网光伏装机主要集中于3 个国家：日本、德国、美国，主要是上述国家对于光伏发电支持性政策较多，而近几年其他诸如西班牙、韩国、葡萄牙等国家也相继出台了一系列政策鼓励太阳能光伏应用的发展。通过几年的发展，光伏发电行业有了爆发式

2、的增长，仅 2008 年全球光伏装机总量增加了 100%，据专家预测 2010 年后，全球太阳能发电装机容量会以平均每年 40%以上的速度增长。 芳 诲劝芳 诲劝芳 诲劝芳 诲劝全球太阳能发电装机容量 芳 诲劝芳 诲劝芳 诲劝中轻太阳能电池有限责任公司（以下简称“中轻太阳能” ）成立于 2005 年 8 月，注册资本金 1.5 亿，主要从事晶体硅太阳能电池、组件的研发、制造、销售及光伏应用系统工程集成服务的高新技术企业，致力于建设“技术领先、管理优秀”的领先光伏企业。中轻太阳能在充分调研的基础上，决定适度扩大公司产能规模，并启动现有生产线技改以及技术研发项目；同时，从提高公司核心竞争力和完善公司治理结构方面考虑，公司决定引进战略投资者，实现公司的快速发展。鉴于中轻太阳能业务领域符合我公司投资方向，且能够与股东-京能集团实现协同效应，我们拟出资 5000 万元，以 1 元/股的价格认购公司 5000 万股，占公司股比。 芳 诲劝芳 诲劝芳 诲劝芳 诲劝第二章 太阳能电池行业行业概况 芳 诲劝一、 太阳能电池行业基础知识 芳 诲劝1、太阳能电池的基本原理 芳 诲劝太阳能电池是利用光电转换原

3、理使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“光生伏打效应”，因此太阳能电池又称为“光伏电池” ，用于太阳能电池的半导体材料是一种介于导体和绝缘体之间的特殊物质，和任何物质的原子一样，半导体的原子也是由带正电的原子核和带负电的电子组成，半导体硅原子的外层有 4 个电子，按固定轨道围绕原子核转动。当受到外来能量的作用时，这些电子就会脱离轨道而成为自由电子，并在原来的位置上留下一个“空穴”，在纯净的硅晶体中，自由电子和空穴的数目是相等的。如果在硅晶体中掺入硼、镓等元素，由于这些元素能够俘获电子，它就成了空穴型半导体，通常用符号 P 表示；如果掺入能够释放电子的磷、砷等元素，它就成了电子型半导体，以符号 N 代表。若把这两种半导体结合，交界面便形成一个P N 结。太阳能电池的奥妙就在这个“结”上，P N 结就像一堵墙，阻碍着电子和空穴的移动。当太阳能电池受到阳光照射时，电子接受光能，向 N 型区移动，使 N 型区带负电，同时空穴向 P 型区移动，使 P 型区带正电。这样，在 PN 结两端便产生了电动势，也就是通常所说的电压。这种现象就是上面所说的“ 光生伏打效

4、应” 。如果这时分别在 P 型层和 N 型层焊上金属导线，接通负载，则外电路便有电流通过，如此形成的一个个电池元件，把它们串联、并联起来，就能产生一定的电压和电流，输出功率。 芳 诲劝芳 诲劝2、太阳能电池的分类 芳 诲劝太阳能电池根据所用材料的不同可分为：硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电池、有机太阳能电池，其中硅太阳能电池是目前发展最成熟的，在应用中居主导地位。 芳 诲劝（ 1） 硅 太 阳 能 电 池 芳 诲劝硅 太 阳 能 电 池 分 为 单 晶 硅 太 阳 能 电 池 、 多 晶 硅 太 阳 能 电 池 、多 晶 硅 薄 膜 太 阳 能 电 池 和 非 晶 硅 薄 膜 太 阳 能 电 池 四 种 。 芳 诲劝单 晶 硅 太 阳 能 电 池 转 换 效 率 最 高 ， 技 术 也 最 为 成 熟 。 在 实 验 室里 最 高 的 转 换 效 率 为 24.7%， 规 模 生 产 时 的 效 率 为 17-18%。 在大 规 模 应 用 和 工 业 生 产 中 占 据 重 要 地 位 ， 但 由 于 原 材 料 多 晶 硅 成本

5、 价 格 高 ， 大 幅 度 降 低 其 成 本 很 困 难 ， 为 了 节 省 硅 材 料 。 芳 诲劝多 晶 硅 太 阳 能 电 池 转 换 效 率 在 硅 太 阳 能 电 池 中 排 在 第 二 位 ， 目前 规 模 生 产 时 的 效 率 为 15-16.4%， 在 光 伏 领 域 占 据 主 导 地 位 ，但 与 单 晶 硅 类 似 ， 多 晶 硅 原 材 料 成 本 比 较 高 ， 但 受 到 金 融 危 机 影响 ， 多 晶 硅 原 材 料 成 本 由 2007 年 的 200 美 元 /公 斤 降 至 目 前 80美 元 /公 斤 ， 另 外 随 着 国 内 多 晶 硅 项 目 的 逐 渐 达 产 ， 多 晶 硅 原 材 料仍 有 进 一 步 下 降 的 空 间 。 芳 诲劝多 晶 硅 薄 膜 太 阳 能 电 池 与 多 晶 硅 比 较 ,成 本 低 廉 ， 而 效 率 高 于非 晶 硅 薄 膜 电 池 ， 其 实 验 室 最 高 转 换 效 率 为 18%,工 业 规 模 生 产的 转 换 效 率 为 15%。 但 目 前 尚 存 在 如 下 问 题 ： 1、 多 晶

6、 硅 薄 膜 低温 沉 积 ， 质 量 差 ， 薄 膜 晶 粒 尺 寸 小 ， 电 池 效 率 低 。 2、 多 晶 硅 薄膜 高 温 沉 积 ， 能 耗 高 ， 尚 缺 少 适 于 生 长 优 质 多 晶 硅 薄 膜 的 廉 价 而优 良 的 衬 底 材 料 。 目 前 看 ， 多 晶 硅 薄 膜 太 阳 能 电 池 尚 缺 乏 大 规 模生 产 的 条 件 。 芳 诲劝非 晶 硅 薄 膜 太 阳 能 电 池 成 本 低 重 量 轻 ， 转 换 效 率 较 高 ， 便 于大 规 模 生 产 ， 有 极 大 的 潜 力 。 但 受 制 于 其 材 料 引 发 的 光 电 效 率 衰退 效 应 ， 稳 定 性 不 高 ， 直 接 影 响 了 它 的 实 际 应 用 。 如 果 能 进 一 步解 决 稳 定 性 问 题 及 提 高 转 换 率 问 题 ， 那 么 ， 非 晶 硅 大 阳 能 电 池 无疑 是 太 阳 能 电 池 的 主 要 发 展 产 品 之 一 。 芳 诲劝（ 2） 多 元 化 合 物 薄 膜 太 阳 能 电 池 芳 诲劝多 元 化 合 物 薄 膜 太 阳 能 电 池 材

7、 料 为 无 机 盐 ， 其 主 要 包 括 砷 化镓 III-V 族 化 合 物 、 硫 化 镉 、 硫 化 镉 及 铜 锢 硒 薄 膜 电 池 等 。 芳 诲劝硫 化 镉 、 碲 化 镉 多 晶 薄 膜 电 池 的 效 率 较 非 晶 硅 薄 膜 太 阳 能 电池 效 率 高 ， 成 本 较 单 晶 硅 电 池 低 ， 并 且 也 易 于 大 规 模 生 产 ， 但 由于 镉 有 剧 毒 ， 会 对 环 境 造 成 严 重 的 污 染 ， 因 此 ， 并 不 是 晶 体 硅 太阳 能 电 池 最 理 想 的 替 代 产 品 。 芳 诲劝砷 化 镓 （ GaAs） III-V 化 合 物 电 池 的 转 换 效 率 最 高 可 达28%， GaAs 化 合 物 材 料 具 有 十 分 理 想 的 光 学 带 隙 以 及 较 高 的 吸收 效 率 ,抗 辐 照 能 力 强 ,对 热 不 敏 感 ， 适 合 于 制 造 高 效 单 结 电 池 。但 是 GaAs 材 料 的 价 格 不 菲 ,因 而 在 很 大 程 度 上 限 制 了 用 GaAs电 池 的 普 及 。 芳 诲劝铜 铟

8、硒 薄 膜 电 池 （ 简 称 CIS） 适 合 光 电 转 换 ， 不 存 在 光 致 衰退 问 题 ， 转 换 效 率 和 多 晶 硅 一 样 。 具 有 价 格 低 廉 、 性 能 良 好 和 工艺 简 单 等 优 点 ， 将 成 为 今 后 发 展 太 阳 能 电 池 的 一 个 重 要 方 向 。 唯一 的 问 题 是 材 料 的 来 源 ， 由 于 铟 和 硒 都 是 比 较 稀 有 的 元 素 ， 因 此 ，这 类 电 池 的 发 展 又 必 然 受 到 限 制 。 芳 诲劝（ 3） 聚 合 物 多 层 修 饰 电 极 型 太 阳 能 电 池 芳 诲劝以 有 机 聚 合 物 代 替 无 机 材 料 是 刚 刚 开 始 的 一 个 太 阳 能 电 池 制造 的 研 究 方 向 。 由 于 有 机 材 料 柔 性 好 ， 制 作 容 易 ， 材 料 来 源 广 泛 ，成 本 底 等 优 势 ， 从 而 对 大 规 模 利 用 太 阳 能 ， 提 供 廉 价 电 能 具 有 重要 意 义 。 但 以 有 机 材 料 制 备 太 阳 能 电 池 的 研 究 仅 仅 刚 开 始 ，

9、 不 论是 使 用 寿 命 ， 还 是 电 池 效 率 都 不 能 和 无 机 材 料 特 别 是 硅 电 池 相 比 。能 否 发 展 成 为 具 有 实 用 意 义 的 产 品 ， 还 有 待 于 进 一 步 研 究 探 索 。芳 诲劝 （ 4） 纳 米 晶 太 阳 能 电 池 芳 诲劝纳 米 TiO2 晶 体 化 学 能 太 阳 能 电 池 是 新 近 发 展 的 ， 优 点 在 于 它廉 价 的 成 本 和 简 单 的 工 艺 及 稳 定 的 性 能 。 其 光 电 效 率 稳 定 在10 以 上 ， 制 作 成 本 仅 为 硅 太 阳 电 池 的 1/5 1/10 寿 命 能 达 到2O 年 以 上 。 芳 诲劝但 由 于 此 类 电 池 的 研 究 和 开 发 刚 刚 起 步 ， 估 计 不 久 的 将 来 会逐 步 走 上 市 场 。 芳 诲劝（ 5） 有 机 太 阳 能 电 池 芳 诲劝有 机 太 阳 能 电 池 ， 顾 名 思 义 ， 就 是 由 有 机 材 料 构 成 核 心 部 分 的太 阳 能 电 池 。 大 家 对 有 机 太 阳 能 电 池 不 熟 悉 ， 这 是 情 理 中 的 事 。如 今 量 产 的 太 阳 能 电 池 里 ， 95 以 上 是 硅 基 的 ， 而 剩 下 的 不 到5 也 是 由 其 它 无 机 材 料 制 成 的 。 芳 诲劝3、 多 晶 硅 太 阳 能 电 池 生 产 流 程 芳 诲劝（1）硅片检测 芳 诲劝硅片是太阳能电池片的载体，硅片质量的好坏直接决定了太阳能电池片转换效率的高低，因此需要对来料硅片进行检测。该工序主要用来对硅片的一些技术参数进行在线测量，这些参数主要包括硅片表面不平整度、少子寿命、电阻率、P/N 型和微裂纹等。该组设备分自动上下料、硅片传输、系统整合部分和四个检测模块。其中，光伏硅片检测仪对硅片表面不平整度进行检测,同时检测硅片的尺寸和对角线等外观参数；微裂纹检测模块用来检测硅片的内部微裂纹；另外还有两个检测模组，其中一个在线测试模组主要测试硅片体电阻率和硅片类型，另一个模块用于检测硅片的少子寿命。在进行少子寿命和电阻率检测之前，需要先对硅片的对角线、微裂纹进行检测，并自动剔除破损硅片。硅

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