作者：杨雷
为使太阳能电池真正实现高效、稳定、长寿命，技术的发展和创新是关键中的关键。
近几年来，飞速增长的太阳能电池产量和更大规模的产能扩充，加上金融动荡对中国光伏行业的巨大影响，中国光伏产业“两头在外”的劣势已经充分显现。尽管许多业内人士早已呼吁政府应尽快颁布对光伏产业的补贴政策，但对政府和企业而言，这不是一蹴而就的事，而是牵涉到许多方面，关系可持续发展的大问题。
技术发展和创新是关键
为使太阳能电池真正实现高效、稳定、长寿命，技术的发展和创新是关键中的关键。
晶体硅电池技术所带来的硅用量需求比IC行业大得多，导致了硅材料的紧缺和价格大幅波动。面对这样的形势，业内专家提出三点解决对策：一是采用更薄的电池片，二是采用简单的硅提纯技术，三是提高电池效率。但上述每一种对策中都包含着众多的关键技术和全新挑战，成败与否不仅对当前的生产条件提出更高的要求，也对今后晶体硅电池的发展和应用产生深远的影响。
以当前的常规生产工艺为基准，投资5000万元即可建成年产值25MW～30MW的标准生产线，单晶硅、多晶硅电池片平均效率分别可达17%和15.8%。
决定电池效率的因素主要分散在电池生产的各道工艺环节当中，从硅棒生长、切割，到电池的制备。就电池制备而言，又先后经历制绒清洗、扩散、镀膜、丝网印刷和烧结等工艺。
制绒清洗工艺是以湿法工艺为主，设备不贵，槽式批次式生产。在线连续式生产设备目前主要依靠进口，价格昂贵，但可节约生产材料。
扩散工艺以管式扩散炉为主，也属于批次式操作，虽然容易进行质量控制，但不易实现自动化。当前连续扩散已经实现产业化，污染小，但在线连续生产需要更大的资金投入。
镀膜工艺是提高电池效率的重要步骤，采用PECVD(等离子增强化学气相沉积)技术，将具有减反射效果的SiNx薄膜镀在电池受光表面，增大光吸收量。目前有3种类型的进口设备，国产化设备研制也已迈开步伐。
丝网印刷技术是目前简单可靠、精密且低成本的技术。设备主要依赖进口。丝网印刷工艺主要分正面和背面金属化工艺。其中正面栅状电极的设计思路主要从有效收集电流、减小遮光面积以及组件焊接方便来考虑；背面金属化的目标是在背面形成一层铝背场钝化层来提高开路电压，进而提高电池效率。
常规生产工艺单条生产线兼容生产125mm和156mm单(多)晶硅电池片，生产速度在1000片/小时以上，年产能在25MW～30MW。每条线的设备投入约5000万元，以2008年8月的硅片和电池片的价格来计算，每条生产线产值约6.5亿元。
进入2008年11月硅片价格掉到原来价格的一半，随着国际市场光伏组件价格的下跌，电池价格跌到原来的60%。每条生产线的电池片年产值只剩3.9亿元左右。扣除刚性生产成本，电池生产过程的边际利润进一步被压缩。
随着我国高纯多晶硅生产的技术和产能瓶颈被打破，供求平衡关系发生逆转，硅片和组件价格持续下降将是最近一两年的主旋律。因此不断降低单体电池生产成本可能是今后一段时间内最迫切的任务。
未来浇铸多晶硅片将占越来越大比重
随着市场的调整和不断扩大，高纯硅价格的回落，硅料供应充分，浇铸多晶硅片将占越来越大的比重，尺寸有可能超过200mm，厚度降到160μm甚至更薄，到时多晶硅电池的平均效率可以达到17%～17.5%。
单条生产线的生产规模将继续扩大，可能达到100MW的产能，而人员和消耗品配给并无明显增加。
金属化工艺仍会沿用金属浆料为基础的厚膜技术，到时印刷宽度50μm的超细栅线，且采用金属合金或其他低成本浆料都将成为很有竞争力的选择，特别是低温浆料的应用，在组件技术和电池技术中能够减少一道工序，此举可以大幅提高组件输出功率，提高产能。
激光加工技术将在硅太阳能电池生产过程中得到广泛应用，如激光刻槽、钝化膜激光开孔、激光刻边技术，甚至用激光技术实现选择性扩散等。
干法刻蚀技术应用在多晶硅制绒方面，能有效降低表面反射进而提高电池效率，是很有发展前途的工艺技术之一，已有多家厂商正在开发专用生产设备，几年后将实现大规模应用。
先进的高质量钝化膜将取代当前单一的氮化硅膜。随着选择性发射结工艺的广泛应用，更迫切地需要有先进的钝化膜进一步将上表面的载流子复合速度降低一个数量级，可能发展为叠层钝化膜，如SiO2-SiNx、a-Si-SiNx等。
光衰减效应的研究是维持电池稳定、高效的前提。目前对这方面的研究主要还是基于体材料内部B-O复合体来开展，进一步的机理尚不清晰,但这部分的研究是解决可持续发展的重点，不容忽视。
在近几年飞速发展的电池生产中，大批的单(多)晶硅电池片应用到世界各地甚至是极端的条件下。现有的检测水平及可靠性技术无法保证在未来几年中不出现任何品质问题，因为一个电池片的损毁或品质下降将直接导致整个组件或阵列输出功率的大幅缩水。因此，在今后的几年中，多少都会出现已经安装的电池组件出现品质及外观等问题，这就需要有相关技术服务和支持，以及快速有效解决此类问题的办法和体系。
总之，光伏行业的可持续发展是大势所趋，电池技术的进步始终是维持可持续发展的主线。不管太阳能电池发展到第几代，都要求其成本不断下降，效率不断提高，保持环境友好并维持高效率，真正实现可持续发展。
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高效太阳能电池研发情况
高效工艺是在现有太阳能电池技术的基础上进行改进，以达到更高效的目的。许多行业内的大公司都在开发象征自己品牌的高效电池。
1.sunpower电池：由sunpower公司开发的高效电池，特点是正面无栅状电极，背面采用指交叉金属化，工艺比较复杂，对硅片的质量有很高要求，量产效率可达19%～20%。
2.HIT(非晶硅锗混合型异质结)电池：由日本三洋公司研发，以高质量超薄非晶硅层包裹在单晶硅外表面来降低表面复合而形成的异质结电池，研发阶段效率高达22%，量产之后估计和sunpower电池相当。三洋公司力图在2010年以HIT的大规模生产来达到光伏行业的世界领先水平。
3.激光刻槽埋栅电池：批量生产效率可接近19%，原本是马丁·格林试验室的专利，受制于湿法绒面技术而未能量产，尚德公司最近取得突破性进展，正在积极向生产线推广。
4.“SE”电池：“SE”代表选择发射极，是基于选择性扩散技术的一种现有电池改进型，这种办法也是实现高效电池的一项重要技术措施。南京中电采用丝网印刷技术实现了选择性扩散，单晶电池平均效率达到17.5%～18%，且对硅片质量的依赖性较小。据称2008年12月18日，中电的4条高效SE电池生产线已正式开始生产。
5.IMEC及ECN技术：是欧洲IMEC和ECN太阳能电池研究机构研发的高效电池技术。他们采用钝化效果更好的介质膜取代铝背场技术，用激光开孔技术实现背面点接触金属化，多晶电池的效率超过17%，不过该技术尚处于研发阶段。
6.高效低成本多晶硅电池：据报道，麻省理工学院(MIT)科学家研制出的大约2厘米宽的小型多晶硅太阳能电池，其光电转换效率比普通多晶硅电池提高了27%。
(编辑:xiaoyao)
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