（一）2006年中国太阳级硅材料及硅太阳电池研讨会报告

来源：solarbe.com发布时间：2007-06-08 14:54:58

2006年5月8日—12日，第四届世界光伏能量装换大会（The 4th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion —WCPEC）在美国夏威夷州库纳岛举行。这是第31届美国电器及电子工程师学会光伏专家会议（The 31st IEEE Photovoltaic Specialist Conference），第16届光伏科学与工程大会（The 16th Photovoltaic Science and Engineering Conference）和欧洲光伏大会（The European Photovoltaic Conference），即所谓世界三大光伏会议联合举办的第四次全球光伏盛会。其重要意义在于从能源角度来考虑太阳能光伏发电的发展。

H&h QMn O h会议充分肯定了光伏发电将成为未来电网支柱的方向：#l.G9y8TcmI0i
l       到2020年全球光伏发电量将占总发电量的1.1%。到2040年占21-26%，而在2050年以后，光伏发电量将达到50%以上。8_@(]7Yr:r6b"Lo
l       许多国家拟定了光伏发展的目标。日本、德国、美国等发达国家超前于世界平均水平。不少国家政府都在加大投入，促进光伏科学技术的发展和产业的发展。光伏太阳能论坛 Photovoltaik Solar Forum S,|D/D&_\
l       各种电池都在向高效、低价和高可靠方向发展。预计2010年全球太阳电池产量将达到10GWp，已开始设计光电转换效率达到η=50%的高效太阳电池。}/I$Y2] nY
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l       目前市场上的主流电池仍然是晶体硅太阳电池，2005年市场份额占95%。其中多晶硅电池52.3%、单晶硅电池38.3%、带硅/片硅电池2.9%，2010年年产将达到8—9GWp，占全球80—90%。
l       薄膜太阳电池研究及产业化速度加快，CIS：η=19.5%，CdTe=16.5%。2005年占4.8%，2006年达225MW。预计在目前全球太阳级硅原料紧缺的情况下，各种薄膜电池的总和到2010年有可能到达1~2个GWp，占全球光伏市场的10—20%。q8}HP oF0u
其它方面：聚光电池又成新的热点，高倍聚光电池光电转换效率η=39%。马丁格林教授把聚光电池作为一个新方向。空间电池向薄片化、薄膜化方向发展。BIPV及并网光伏发电前景广阔。除了如何提炼高性能，廉价的太阳级硅材料之外，量子点太阳电池、量子阱太阳电池、染料敏化电池、热光伏电池及有机薄膜太阳电池等多种新兴电池的物理化学机理研究已经是当前光伏理论及科学研究的前沿。晶体硅太阳电池继续向高效化、薄型化和大面积方向前进。效率为19%的单晶硅电池和效率为18%的多晶硅太阳电池，即将开始商业化生产。硅太阳电池的生产设备由半自动化向自动化、智能化过渡（单体电池及组件）。太阳电池的测试分析技术及测试装备发展迅速。冶金硅物理提纯的太阳级硅技术有新的突破，光电转换效率达18%。;u!fivdn m
太阳级硅材料紧缺限制了全球光伏快速增长。各国包括中国的高纯硅扩产计划，一般要到2008年投产，在此之前，高纯硅原料有继续上涨的可能。但到2008年以后，硅太阳电池将进入一个持续降价的周期。光伏产业将走上更加健康发展的道路。
二、光伏材料硅材料

1.1国际多晶硅产业现状

     2005年全球共生产多晶硅32000t，而总共供应了36000t（包括库存），存在4000t的产销差额；预测2006年将生产多晶硅38000t，总供应量达42000t，仍然存在4000t产销差额。 v r*`w ^c!z
l    2005.1. Semi晶圆制造分会指出2005年全球晶圆出货63.85in2，比上年仅增长2%。尽管电子级硅（EG）的消耗每隔几年就会有波动，甚至硅片消耗量出现下降，但总体是稳步上升的，照此估计，2010年EG硅需求会达到26000t左右，现有的多晶硅厂和建设中的多晶硅厂（部分产品为EG硅）已能够满足电子级市场的需要。
1.2多晶硅的制备两大多晶硅制备工艺的形成bbs.solarzoom.com%au(jn'qRv
l    在第二次世界大战期间美国杜邦公司采用锌（Zn）还原SiCl4制出多晶硅，供美国的电子公司生产高频二极管，但用途未扩大。
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l    日本曾花几年时间试图改进工艺，使多晶硅电阻率达到1000Ω?cm，但是始终未能成功。 4z9`)y$] ]t&D
l    1953年贝尔实验室将易于提纯和回收重复使用的氢气（H2）代替难于提纯的Zn还原SiCl4，在钽（Ta）丝上沉积多晶硅，P型电阻率达到1000Ω?cm。
l    1955年西门子公司研究成功了用H2还原SiHCl3，在硅芯发热体上沉积硅的工艺技术，并于1957年建厂进行工业规模生产，这就是通常所说的西门子法。 8dN eG-q~5_
l    随后，西门子工艺的改进主要集中在减少单位多晶硅产品的原料、辅料、电能消耗以及降低成本等方面，于是出现了改良西门子法。光伏太阳能论坛 Photovoltaik Solar Forum5R
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l    1956年英国国际标准电气公司的标准电讯实验所研究成功了SiH4热分解制备多晶硅的方法，被称为硅烷法。1959年日本的石冢研究所也同样成功研究出该方法。美国联合碳化物公司研究歧化法制备SiH4，1980年发表最终报告，综合上述工艺并加以改进，诞生了新硅烷法多晶硅生产工艺技术。
改良西门子法制备多晶硅
l    在西门子法工艺基础上，增加还原尾气干法回收系统、SiCl4氢化工艺，实现了闭路循环，形成当今广泛应用的改良西门子法。该方法通过采用大型还原炉，降低了单位产品的能耗；采用SiCl4氢化和尾气干法回收工艺，明显降低了原辅材料的消耗，所生产的多晶硅占当今世界生产总量的70~80%。
2.2 硅太阳能电池的潜力*Q)[+^(m7t(_ h
   晶体硅太阳电池的潜力决定硅太阳电池占据主力电池位置的年限。各说不一，认为5年、10年、15年的都有。甚至有的专家称：20年内晶体硅太阳电池仍然是主流。这就需要认真分析晶体硅电池的优势：%`uW"[,Gk6@Iw\

寿命长：
效率高：
片型薄：
片型大：
工艺及装备的改进
晶体硅片的生产成本有降价空间
配套封装材料国产化
多晶硅材料国产化

2.3 新型太阳电池成为主力电池的障碍和希望@:o5f"l-ln
全球为发展非晶硅等薄膜太阳电池的经费可以与晶体硅太阳电池持平。但成效不佳，主要障碍有：!t2jN;K@p

非晶硅薄膜光衰减效应即R-W效应至今仍无法克服。
多结非晶硅薄膜电池可以减少R-W效应的影响，但工艺复杂、成本太贵。
大面积薄膜沉积过程中的膜质均匀性、重复性很难控制。尤其是什孔问题会影响电池性能，很难克服。
某些元素有毒副作用，如：Ga污染问题。
某些元素地球丰度很小，如In、Se、As、Ga等均为稀有元素。

2.4 中国万吨级太阳能硅材料问题
2005年全球多晶硅产量为32000吨。在全球光伏需求的刺激下，美国、日本和德国部分多晶硅公司近两年逐渐扩产。预计2006年全球多晶硅产量为38000吨，2007年为43000吨。届时，美国、日本和德国将成为3个拥有万吨级多晶硅的“多晶硅俱乐部”成员国。此时中国的原料产业又该何去何从？
（1）中国已有多晶硅厂商bbs.solarzoom.com vQG7WB8B
l    峨嵋半导体材料厂：2005年生产约70多吨
l    洛阳中硅：年产300吨的项目已于2005年底投产wF.Q t/?;w7AsDkGw
l    四川新光硅业：2007年第一季度调试生产

三、光伏电池（太阳电池） )j/Fk&u1H
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太阳电池发展趋势①发展太阳能的需要
SE（太阳能） + SE（蓄能） = WED（全部能源需求）Bg
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(Solar Energy) (Storage Energy)    (Whole Energy Demand)6pjRxRdvE
这是一个理想的模型。随着中国科学发展观的确立和科学技术的进步，完全有可能按照这一模型去进行新能源革命并最终使之变成现实。_5E7CB:Tg
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③太阳能电池品种统计