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1、太阳能行业研究作为当今社会赖以开展根底的常规化石燃料能源日益枯竭和紧张，成为当今社会持续开展需要解决的主要矛盾和战略任务。预测说明，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(图10 2002年ASPO)的最新预测说明世界油气的开采峰值在位于2021年2021年之间，能源替代形势十分严峻。世界各国特别是兴旺国家纷纷制定了能源开展路线图和开展规划，推动可再生能源的开展。如欧洲、日本的目标是在2021年和2050年使可再生能源在能源的结构中分别到达或超过20和50。用新能源替代日益匮乏的
2、化石燃料能源成为可再生能源、特别是光伏发电快速、增速开展的强大动力。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开展。通过几年的开展，光伏发电行业有了爆发式的增长，仅2021年全球光伏装机总量增加了100%，据专家预测2021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。全球太阳能发电装机容量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，
3、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效劳的高新技术企业，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根底上，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工程；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，实现公司的快速开展。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。第二章 太阳能电池行业行业概况一、 太阳能电池行业根底知识1、太阳能电池的根本原理太阳能电池是利用光
4、电转换原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，在纯洁的硅晶体中，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，
5、它就成了电子型半导体，以符号N代表。假设把这两种半导体结合，交界面便形成一个PN结。太阳能电池的微妙就在这个“结上，PN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，那么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。2、太阳能电池的分类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
6、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开展最成熟的，在应用中居主导地位。1硅太阳能电池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。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本钱价格高，大幅度降低其本钱很困难，为了节省硅材料。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
7、晶硅类似，多晶硅原材料本钱比拟高，但受到金融危机影响，多晶硅原材料本钱由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工程的逐渐达产，多晶硅原材料仍有进一步下降的空间。 多晶硅薄膜太阳能电池与多晶硅比拟,本钱低廉，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。非晶硅薄膜太阳能电池本钱低重量轻，转换效率较高，便于大规
8、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开展产品之一。2多元化合物薄膜太阳能电池多元化合物薄膜太阳能电池材料为无机盐，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。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，本钱较单晶硅电池低，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。砷化镓GaAsIII-V化合物电池的转换效率最高可达28%，GaAs化合物材料
9、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。铜铟硒薄膜电池简称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，将成为今后开展太阳能电池的一个重要方向。唯一的问题是材料的来源，由于铟和硒都是比拟稀有的元素，因此，这类电池的开展又必然受到限制。3聚合物多层修饰电极型太阳能电池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，本钱底等优势，从而对大规模利用太阳能，提供廉
10、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，不管是使用寿命，还是电池效率都不能和无机材料特别是硅电池相比。能否开展成为具有实用意义的产品，还有待于进一步研究探索。4纳米晶太阳能电池纳米TiO2晶体化学能太阳能电池是新近开展的，优点在于它廉价的本钱和简单的工艺及稳定的性能。其光电效率稳定在10以上，制作本钱仅为硅太阳电池的1/51/10寿命能到达2O年以上。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。5有机太阳能电池有机太阳能电池，顾名思义，就是由有机材料构成核心局部的太阳能电池。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
11、上是硅基的，而剩下的不到5也是由其它无机材料制成的。3、多晶硅太阳能电池生产流程1硅片检测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上下，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外表不平整度、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、系统整合局部和四个检测模块。其中，光伏硅片检测仪对硅片外表不平整度进行检测,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
12、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。硅片检测设备能够自动装片和卸片，并且能够将不合格品放到固定位置，从而提高检测精度和效率。2外表制绒单晶硅绒面的制备是利用硅的各向异性腐蚀，在每平方厘米硅外表形成几百万个四面方锥体也即金字塔结构。由于入射光在外表的屡次反射和折射，增加了光的吸收，提高了电池的短路电流和转换效率。硅的各向异性腐蚀液通常用热的碱性溶液，可用的碱有氢氧化钠，氢氧化钾、氢氧化锂和乙二胺等。大多使用廉价的浓度约为1%的氢氧化钠稀溶液来制备绒面硅，腐蚀温度为70-85。为了获得均匀的绒面，还应在溶液中酌量添加醇类如乙醇和异丙醇
13、等作为络合剂，以加快硅的腐蚀。制备绒面前，硅片须先进行初步外表腐蚀，用碱性或酸性腐蚀液蚀去约2025m，在腐蚀绒面后，进行一般的化学清洗。经过外表准备的硅片都不宜在水中久存，以防沾污，应尽快扩散制结。3扩散制结太阳能电池需要一个大面积的PN结以实现光能到电能的转换，而扩散炉即为制造太阳能电池PN结的专用设备。管式扩散炉主要由石英舟的上下载局部、废气室、炉体局部和气柜局部等四大局部组成。扩散一般用三氯氧磷液态源作为扩散源。把P型硅片放在管式扩散炉的石英容器内，在850-900摄氏度高温下使用氮气将三氯氧磷带入石英容器，通过三氯氧磷和硅片进行反响，得到磷原子。经过一定时间，磷原子从四周进入硅片的外
14、表层，并且通过硅原子之间的空隙向硅片内部渗透扩散，形成了N型半导体和P型半导体的交界面，也就是PN结。这种方法制出的PN结均匀性好,方块电阻的不均匀性小于百分之十,少子寿命可大于10ms。制造PN结是太阳电池生产最根本也是最关键的工序。因为正是PN结的形成，才使电子和空穴在流动后不再回到原处，这样就形成了电流，用导线将电流引出，就是直流电。4去磷硅玻璃该工艺用于太阳能电池片生产制造过程中，通过化学腐蚀法也即把硅片放在氢氟酸溶液中浸泡，使其产生化学反响生成可溶性的络和物六氟硅酸，以去除扩散制结后在硅片外表形成的一层磷硅玻璃。在扩散过程中，POCL3与O2反响生成P2O5淀积在硅片外表。P2O5与
15、Si反响又生成SiO2和磷原子，这样就在硅片外表形成一层含有磷元素的SiO2，称之为磷硅玻璃。去磷硅玻璃的设备一般由本体、清洗槽、伺服驱动系统、机械臂、电气控制系统和自动配酸系统等局部组成，主要动力源有氢氟酸、氮气、压缩空气、纯水，热排风和废水。氢氟酸能够溶解二氧化硅是因为氢氟酸与二氧化硅反响生成易挥发的四氟化硅气体。假设氢氟酸过量，反响生成的四氟化硅会进一步与氢氟酸反响生成可溶性的络和物六氟硅酸。5等离子刻蚀由于在扩散过程中，即使采用背靠背扩散，硅片的所有外表包括边缘都将不可防止地扩散上磷。PN结的正面所收集到的光生电子会沿着边缘扩散有磷的区域流到PN结的反面，而造成短路。因此，必须对太阳能
16、电池周边的掺杂硅进行刻蚀，以去除电池边缘的PN结。通常采用等离子刻蚀技术完成这一工艺。等离子刻蚀是在低压状态下，反响气体CF4的母体分子在射频功率的激发下，产生电离并形成等离子体。等离子体是由带电的电子和离子组成，反响腔体中的气体在电子的撞击下，除了转变成离子外，还能吸收能量并形成大量的活性基团。活性反响基团由于扩散或者在电场作用下到达SiO2外表，在那里与被刻蚀材料外表发生化学反响，并形成挥发性的反响生成物脱离被刻蚀物质外表，被真空系统抽出腔体。6镀减反射膜抛光硅外表的反射率为35%,为了减少外表反射,提高电池的转换效率,需要沉积一层氮化硅减反射膜。现在工业生产中常采用PECVD设备制备减反射膜。PECVD即等离子增强型化学气
