關於光伏的實習報告

光伏認識實習報告

太陽是能量的天然來源。地球上每一個活着的生物之所以具有發揮作用的能力,甚至於是它的生存，都是由於直接或間接來自於太陽的能量。我們的地球處在離太陽差不多有一億英里的地方。它所截取的輻射能少到難以置信 （大約千萬分之三），這麼小的一點能量， 實際上比整個世界目前現有的發電能力還大十萬倍。目前全世界尤其是工業發達國家開始感到能量短缺，因此，人們開始求助於太陽能，以解決能源危機。

光伏產業鏈包括硅料、硅片、電池片、電池組件、應用系統5個環節。上游為硅料、硅片環節；中游為電池片、電池組件環節；下游為應用系統環節。從全球範圍來看，產業鏈5個環節所涉及企業數量依次大幅增加，光伏市場產業鏈呈金字塔形結構。

在整個產業鏈中，硅料尤其是高純度的硅料毛利率最高。由於近年來光伏產業的快速發展，硅料出現供不應求的狀況，硅料的價格更是節節攀升。2015年初從以工業硅為原料提純後所得的多晶硅價格已經上漲至約300美元/公斤，部分高純度多晶硅甚至達到500美元/公斤。其次是硅片生產的利潤率較高，而組件生產和工程安裝利潤率最低，約為10%左右。

目前，大部分光伏企業的產品集中在硅片、電池片和電池組件，以及應用系統方面。硅料的利潤增長點主要是來自高純度的多晶硅，而純度較低的工業硅（純度為98%～99%）則價格極為低廉。工業硅料的生產主要在發展中國家進行，是產業鏈中高能耗、高污染的一環。工業硅料經提純後得到高純度的硅料（純度在99.9999%以上）則價格高昂。高純度硅料的供應商主要來自美國、德國和日本的公司。隨着光伏產業的發展，這些公司有擴大高純度硅料產能的趨勢，如美 國HSC公司（Hemlock Semiconductor Corporation）的多晶硅產能將從目前的1萬噸增加到2015年的1.45萬噸，預計2015年擴產至1.9萬噸；另一家公司MEMC公司（MEMC Electronic Materials Inc.）的產能也將由4900噸提高至2015年的8000噸。

工業製作硅電池所用的單晶硅材料，一般採用坩鍋直拉法制的太陽級單晶硅棒，原始的形狀為圓柱形，然後切割成方形硅片（或多晶方形硅片），硅片的邊長一般為10~15cm，厚度約200~350um，電阻率約1Ω的p型（摻硼）。 硅片在切割過程會產生大量的表面缺陷，這就會產生兩個問題，首先表面的質量較差，另外這些表面缺陷會在電池製造過程中導致碎片增多。因此要將切割損傷層去除，一般採用鹼或酸腐蝕，腐蝕的厚度約10um。

制絨，就是把相對光滑的原材料硅片的表面通過酸或鹼腐蝕，使其凸凹不平，變得粗糙，形成漫反射，減少直射到硅片表面的太陽能的損失。對於單晶硅來説一般採用NaOH加醇的方法腐蝕，利用單晶硅的各向異性腐蝕，在表面形成無數的金字塔結構，鹼液的温度約80度，濃度約1~2%，腐蝕時間約15分鐘。對於多晶來説，一般採用酸法腐蝕。擴散的目的在於形成PN結。普遍採用磷做n温度，因此在擴散前硅片表面的.潔淨非常重要，要求硅片在制絨後要進行清洗，即用酸來中和硅片表面的鹼殘留和金屬雜質。

擴散過程中，在硅片的周邊表面也形成了擴散層。周邊擴散層使電池的上下電極形成短路環，必須將它除去。周邊上存在任何微小的局部短路都會使電池並聯電阻下降，以至成為廢品。目前，工業化生產用等離子幹法腐蝕，在輝光放電條件下通過氟和氧交替對硅作用，去除含有擴散層的周邊。

擴散後清洗的目的是去除擴散過程中形成的磷硅玻璃。

沉積減反射層的目的在於減少表面反射，增加折射率。廣泛使用PECVD澱積SiN ,由於PECVD澱積SiN時,不光是生長SiN作為減反射膜,同時生成了大量的原子氫,這些氫原子能對多晶硅片具有表面鈍化和體鈍化的雙重作用,可用於大批量生產。

電極的製備是太陽電池製備過程中一個至關重要的步驟，它不僅決定了發射區的結構，而且也決定了電池的串聯電阻和電池表面被金屬覆蓋的面積。，最早採用真空蒸鍍或化學電鍍技術，而現在普遍採用絲網印刷法，即通過特殊的印刷機和模版將銀漿鋁漿（銀鋁漿）印刷在太陽電池的正背面，以形成正負電極引線。 晶體硅太陽電池要通過三次印刷金屬漿料，傳統工藝要用二次燒結才能形成良好的帶有金屬電極歐姆接觸，共燒工藝只需一次燒結，同時形成上下電極的歐姆接觸。在太陽電池絲網印刷電極製作中，通常採用鏈式燒結爐進行快速燒結。 完成的電池片經過測試分檔進行歸類。

隨着《可再生能源法》的頒佈及實施，可再生能源發電上網電價的基本原則已變得透明。

光伏發電所減少，但並沒有發生實質性改變。據此，有業內人士説這仍是一個誤會，如果用環保和可持續發展的標準來計算和衡量，與火電相比，光伏發電其實並算不上昂貴。況且隨着國家鼓勵發展綠色能源產業政策的扶持，隨着技術的進步，光伏發電的成本將進一步降低。在“關於制定階梯電價和促進我國光伏發電發展的議案”建議稿中，我國太陽能方面的幾位專家一致認為：“從資源的數量、分佈的普遍性、技術的可靠性來看，光伏發電比其他可再生能源更具有優越性，目前成本較高的障礙正在隨着技術進步和大規模生產而減小，光伏發電將成為未來電力的重要構成是勿庸質疑的。”

中國的太陽能光伏發電產業需要提速，中國的光伏發電企業需要崛起。自2002年開始，產業的壯大及光伏發電企業規模的擴大給相關設備企業也提供了難得的市場機遇。目前，我國光伏裝備產業已具有一定的規模和水平，在國內用户中已建立起良好的信譽。通過和一流電池企業合作並融合了先進的工藝技術，國產的太陽能電池關鍵設備相繼在國內大生產線上得到應用且逐漸成為主流選擇，使我國基本具備了晶體硅太陽能電池製造設備的整線供給能力。受此拉動，我國電子專用設備行業也呈現出多年未有的蓬勃發展景象。在引領國產電池製造設備技術及市場的同時，硅材料加工設備如多晶硅鑄錠爐、單晶爐、坩堝烘烤爐等也受到了市場的積極追捧。

對於光伏行業來説，最終促使它代替傳統能源的因素一定是在價格上具備了競爭優勢，而要實現這一點，從目前看只能通過兩種途徑。一是通過國家補貼，這種途徑是國家從可持續發展的長遠角度出發，通過強制性政策對產業進行扶植，德國和西班牙就是最好的例子。但在世界上大部分國家，傳統的能源及資源消耗型產業在國民經濟中仍佔大量比重，對經濟的推動作用也不可忽視，如果要通過降低經濟的發展速度來限制這些行業從而推動新能源的發展顯然是不切實際的，這也是為什麼新能源行業在發達國家發展的最迅速的原因。還有一種途徑就是技術進步所帶來的成本下降。多晶硅價格的高企就迫使各生產商絞盡腦汁來提高原材料的利用率，如不斷提高的硅片切割技術，使硅片的厚度不斷降低，並有效控制了切割過程中的原料磨損；同時通過降低硅料廢品率及廢舊品的回收利 綜上所述，新材料和新技術的進步是未來光伏產業最主要的發展動力，對各大光伏生產廠商而言，都意味着機遇與風險並存。具有穩定原材料供給，適用於大規模生產是新技術的必要條件。其次轉換率的不斷提高則意味着新型太陽能電池相對於傳統能源將具有更強的競爭力。多晶硅價格的暴漲使光伏組件的價格出現了回升的勢頭，但隨着多晶硅供應瓶頸的解決及化合物薄膜電池技術的不斷髮展，光伏發電成本不斷降低是必然的趨勢，多晶硅價格的變動也許只是成本降低這個大旋律中一個並不那麼和諧的小插曲。