第一篇：光伏应用技术教师顶岗实践汇报稿

光伏应用技术专业教师顶岗实践汇报

衢州职业技术学院

202_年8月

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人才培养工作培训暨典型经验交流

一、暑期企业顶岗安排

1.1 企业顶岗意义

1、教学需要

随着社会的进步，生产企业由于产品竞争的需要，技术的更新往往是紧跟时代发展的。这就决定了在职业院校教学过程中，知识更新速度越来越快。所以，许多专业课教师就提到希望到企业参观学习，以跟上时代发展的步伐。参加过顶岗实践的教师再返回讲台后，由于有了丰富的现场生产经验，具体生产实例很多，讲课内容更加丰富和生动，有利于教学质量的提高。

2、服务社会的需要

高等职业院校作为培养社会需要的高级专业技术人才的摇篮，所培养的学生，毕业后大多数是奔赴生产一线的。学校的教育只有与企业实际需要结合起来，才能真正体现教育部制定的人才培养目标及规划，遵循“强化应用，培养技能”的原则。所以，开展教师顶岗实践，使教师深入了解当前企业的用人需要，对于职业院校教学具有重要的指导意义，有助于使学生毕业后很快将知识转化成生产技能，提高生产适应能力。1.2浙江省光伏新能源类专业建设分析

从202_年国家光伏发电技能大赛和相关会议可以看出，浙江机电职业技术学院、温州职业技术学院、金华职业技术学院、杭州职业技术学院都将准备或已经开始组建光伏新能源类专业（方向）。我院光伏应用技术作为浙江省第一个光伏类专业，在专业建设过程中也遇到了较大困难，例如在课程建设、特色实验室建设、实训实习基地建设上。如何在今后众多光伏院校中有一席之地，打造我们自己的品牌专业，一直是我们专业建设最主要任务，也是我们不断探索和实践的动力。

1.3 暑期企业顶岗安排

为了促进专业建设的长足发展，加快专业建设和课程建设，本专业青年教师积极申请暑期顶岗实践，并希望通过暑期顶岗实践获取更多专业知识，更好地服务教学。结合衢州光伏产业特点及发展趋势，我们在光伏应用技术专业定位上以光伏电池及组件生产和光伏发电系统施工两个岗位群为培养目标，从3层次技能培养上实现学生可持续发展的技能素质培养。岗位群、技能素质培养结构图如下图所示。

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图1 岗位群、技能素质培养结构图

针对人才培养岗位群设置，此次暑期顶岗内容就针对光伏电池生产和光伏发电系统集成上。对于光伏电池岗位群的工作内容主要有硅片生产和电池、组件制造等2个环节，分别对应课程体系中光伏材料加工与检测技术、光伏电池制造工艺等核心课程。在光伏发电系统集成岗位中，主要包括光伏发电系统集成设计和光伏发电系统施工等环节，分别对应光伏发电系统集成与施工I和光伏发电系统集成与施工II等课程。

由于光伏应用技术专业为新专业，专业教师几乎都没有企业实践经历。所以本次暑期企业顶岗以认识产业、了解工艺来开展企业顶岗，此次顶岗内容之涉及到硅片生产和光伏发电系统施工两个环节。

图2 顶岗内容及安排

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二、企业顶岗实践内容及意义

2.1光伏硅片生产顶岗实践 光伏硅片生产的顶岗实践是在浙江金誉电子科技有限公司（衢州市沈家梅林路20号）进行。为了更好的全面了解直拉单晶工艺和硅片清洗技术，此次顶岗的形式以现场观摩为主。

企业实践主要工作内容包括直拉单晶工艺和硅片清洗技术各工作岗位技能的学习。

下图为直拉单晶工艺流程。

图3 直拉单晶工艺流程图

下图为硅片清洗技术工作岗位流程。

图4 硅片清洗流程图

2.2光伏发电系统施工顶岗实践 光伏发电系统施工顶岗实践是在江西新余下村工业基地江西瑞晶太阳能科技有限公司进行，此太阳能电站是全国最大双轴自动跟踪光伏发电系统（2.6MW）。项目施工单位为浙江衢州中硅电子有限公司。

对于光伏电站设计施工的主要工作流程主要分为前期调研，工程设计，工程施工，入网调试等环节，此次顶岗内容为工程施工环节。

图5 光伏电站施工工作流程图

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光伏电站施工工作流程如图5所示，主要由：施工场所考察，机械工具准备，电缆放置，汇流箱链接，直流、逆变器链接，电网预调式等环节。2.3 企业顶岗实践意义 1.明确硅片生产、光伏电站施工的工作岗位技能及学生素质要求，完善课程2.理论与实践结合，调动理论学习的积极性，强化理论知识的吸收。传统的教育重道而轻技术，往往存在理论与实践的脱节。对于新专业建设和新知识的接受，是我们光伏应用技术专业每个教师的责任。在企业实践过程中，我们正确处理的自己的身份，虚心向生产一线的工人及技术员学习。在实践中，对生产车间的每个工艺、加工工程、设计各个环节进行了认真分析。经过一定的理论学习和教学工作，再回到生产现场，对于生产过程，加工工艺及电站设计施工有了更深刻的理解，既调动理论学习的积极性，也强化理论知识的吸收。

3.锻炼教师实践技能，利于教学质量的提高和双师素质师资队伍建设。教师实践顶岗锻炼这种模式，不仅锻炼了教师队伍，拉近了课堂教学和企业的距离，更让教师明确了市场和企业对人才定位和需求，促进了产、学、研的结合，为有效提供教学质量打下了基础。同时，深入基层车间，亲身体验生产一线，有利于提高教师艰苦奋斗、敬业风险的品质。教师下厂实习，突破了师资培训“从学校到学校，重理论轻实践”的传统模式，构建了“从学校到企业，重理论重实践”的新模式。通过实践技能的锻炼，利于教学质量的提高和双师素质师资队伍建设。

4.掌握企业新技术、收集第一手企业资料，丰富课程资源建设。在光伏电池生产和光伏发电施工过程中，通过生产实践，掌握相关生产工艺和要求，并在生产的过程中结合实际收集了大量的资料，为后续的教学提供了有力保障。比如在光伏材料直拉单晶过程中，在普通的拉晶过程，不存在“吊渣”环节，我们可以通过教师的顶岗实践亲身感受，配套相关视频资料可以使学生理解杂质对拉晶过程的影响。

5.推动教学理念的提升，加强学生的职业素质能力培养

企业车间的管理不但保证了产品的高质量，而且使每一位员工都具有强烈的责任感和主人翁意识。在企业顶岗实践过程中，教师与员工一起工作，不但学习到了丰富的技术经验，也深刻体念了现代化生产的规模，感受到了企业先进的生产理念和严格的人性化管理。这使我们的教师认识到，光传输给学生专业知识是远远不够的，还应该培养学生的爱岗敬业、工作严谨、协调合作等职业素质。

在顶岗过程中，例如在拉晶车间，由于拉晶炉炉内温度高达1400度，虽然标准及人才培养方案建设。

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车间有中央空调，大功率风扇也难以消除夏日的炎热。在光伏发电施工现场，由于赶工期，每天早上从6：30～11：30，下午从1：30～5：30，可想这样的施工环境是多少的恶劣。这些场景都和学校里安静的学习环境有很大的反差，如果学生在学校得不到正确的引导话，从学生到一线技术工人的蜕变是较为痛苦的，这也是目前就业形势比较严峻的情况下，一线工人还会流失的原因之一。教师有了亲身的感受就可以在日后的教学中把这种感受告诉学生，对学生进行正确的心理疏导，不断培养学生热爱专业，爱岗敬业的精神，还使他们在心理上经历一个适应期，这对学生将来顺利过渡到良好的就业状态时必要的。在教师顶岗时间过程中，我们已发现在学校学习期间到工厂实践过的学生，就业后对岗位的适应能力、与工友、领导的交流能力及协调能力都有明显好于其他学生。

6、深化交流，挖掘更深合作潜力

光伏产业是国家新兴的新能源产业，企业生产技术都属于企业的机密，当前的给各类技术培训都很难涉及到企业的关键技术。在顶岗实践过程中，我们借助学院领导的同事、朋友关系，进入了企业核心岗位，带动顶岗、学习提供积极性。同时，在企业顶岗实习过程中，我们也不断探索企业生产技术，比如在直拉单晶岗位中，虽然我们现在很难从理论上分析热场的控制对单晶硅棒拉制成品率的影响，但我们在顶岗的过程中也不断收集相关资料，研究在不同原材料的基础上，热场参数和成品率的曲线关系，希望能找出最优控制策略。

总之，通过教师顶岗实践活动，我院教师积累了丰富的实际工作经验，提高了实践教学的能力，对我院加强“双师”素质教学团队建设、提升教师队伍整体水平起到了很好的促进作用。

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三、课程改革思考

3.1课程现状

对于光伏应用技术专业来讲，课程建设正处于不断完善的过程中，通过企业的顶岗实践，在了解企业对学生技能素质、知识结构的条件下，针对我们的课程体系及课程建设，发现了一些问题，主要体现如下。

1．课程、知识体系的不完善

在课程标准制定过程中，由于对实际工作过程缺少了解和认识，课程标准存在知识结构不完整或课程体系存在知识结构的脱节。例如在光伏材料加工与检测技术和光伏电池制造工艺两门课程中，由于在人才培养定位过程中，对光伏电池生产环节以掌握工艺技术为重点，大幅度的缩减课时。从企业顶岗来看，为了学生在这个岗位有更深层次的发展，必备的理化基础知识是必需的。所以在课程体系或课程标准制定过程将增加光伏理化基础等知识内容。

2.课程教材短缺性

课程教材短缺性是指，贴近企业实际生产的书籍较少，适合本专业的高职教材部分存在空白。例如在今年的教材征订中，《光伏英语》、《光伏材料加工与检测技术》就遇到教材征订的问题。结合我们的顶岗实践内容，我们也很难找到一本与生产实践相一致的课程教材。

3.师资队伍建设有待加强

由于光伏类专业是目录外新专业，而且也是近2年内刚开设的。师资队伍的建设都是从其他专业中抽取骨干教师组建的，师资队伍的专业理论知识、实践技能都存在空缺。而且对于当前光伏行业来说，光伏企业效益较好，很难把企业中的能工巧匠请入课堂。所以能把企业一线的技术、知识带进课堂的“双师素质”教师队伍有待加强。

4.实训基地有待加强

实训基地建设是课程建设一个主要部分，从当前兄弟院校来看，生产性实训基地建设基本模拟实际工厂的操作流程来进行建设，对光伏产业来讲，不管哪个环节建立实训基地建设都需要大量的财政支持。在校内实训基地或计划上，贴近企业实际工作过程的生产性实训基地还存在空白，要打造一个有影响力的特色专业，这个环节是必不可少的。3.2课程改革思路

在实践中发现问题，就要从实践找到解决问题的方法。所以针对企业实践顶岗，在促进课程建设的过程中，我们要做好如下几方面工作。

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1.课程体系建设方面

通过企业顶岗，掌握岗位群的工作过程，分析知识结构及学生素质要求，构建完善的知识、课程体系。

比如通过企业顶岗，对光伏材料加工与检测及光伏电池制造工艺等核心课程所应具备的前期理论准备应该具有光伏理化基础，所以会在后续的大纲或课程标准中进行相关修订。对于光伏材料加工与检测技术是一门以工艺技术为要求的核心课程，通过顶岗锻炼，使我们在课程教学、课程标准制定、课程执行等方面有了更加深层次的了解和认识。

2.课程教材建设方面

在课程教材或资源库建设方面，一方面，我们也正积极参与新能源教指委牵头3本教材建设项目，如《太阳能光伏理化基础》、《太阳能光伏应用技术》、《光伏发电技术》等教材的编写工作。另一方面，在专业建设过程中，要树立特色专业，必须在课程建材建设方面有自己独特之处。例如我们将重点建设光伏发电技术的校企建材或资源库建设，这就需要我们专业教师通过企业顶岗实践，为课程教材建设、资源库建设收集第一手资料。所以企业的顶岗 实践将是我们课程教材建设的平台。

3.师资队伍

在师资队伍建设上，一方面我们引进具有企业工作经验的能工巧匠，另一方面，将依托企业顶岗实践制度，完善教师技能培养，达到外引内建的专业师资队伍建设。

4.实训基地

通过企业顶岗实践，熟悉掌握实际工作过程，为特色实验室建设做好准备。例如在乐山职业技术学院多晶硅仿真工厂实训基地（总投资800万，学校、企业各400万），是全国首个多晶硅仿真培训基地。此仿真实验室的建设是建立在教室在企业顶岗一年半的基础上，联合设备生产商和软件公司共同开发研制的。其中企业顶岗实践约占实验室建设时间的75%。可见特色实训基地必须结合实践，才能打造出一个即能满足学校教学，又能满足企业需求的培训基地建设。

课程体系、师资队伍、课程教学资源、实训基地是课程建设的四个主要因素，在课程建设改革过程中，我们一方面要不断完善鼓励性、刺激性、长期性的教师企业顶岗实践制度，完善课程建设中的知识体系结构、课程教学资源、实训基地、师资队伍的建设。另一方面要不断联系企业，实现校企合作，双赢发展的道路。

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四、专业建设思考

对于专业建设来讲，专业人才培养定位是一个专业建设的风向标。对于当前本专业定位的岗位群主要面向光伏电池生产和光伏发电系统集成两个岗位群中。对于光伏电池生产环节，专业学习内容存在不确定性（技术变革快），而对光伏发电环节来讲，却存在稳定性，利于实验室、实训基地的建设。

另外为了进一步了解光伏产业和企业人才需求状况，暑期我们对浙江金誉电子有限公司、浙江金西园科技有限公司、浙江中硅电子有限公司展开了专业调研等工作。

同时，专业教师还参加了“十二五光伏产业发展热点难点问题解析及光伏电站建设与系统设计”和“教育部高等学校高职高专能源类专业教学指导委员会202_年工作会议”等培训与会议。从暑期顶岗及相关调研可知：

1、各光伏院校专业建设发展迅速，新专业建设院校络绎不绝。

2、各光伏院校专业建设特色鲜明，实验、实训基地建设投入大。

3、课程建设、光伏行业标准、技能等级证书标准正在建设与修订中。

4、我国光伏电站建设发展迅速，分布式光伏电站建设已被提上日程。

5、光伏电站设计与施工等技能培训机构存在空白。

在我院深化“校企合作、工学结合”的内涵建设上，本专业在建设过程中要处理好师资队伍建设、校企合作课程内容建设、生产性实训基地建设等3个方面工作。

在师资队伍建设上我们一方面要加强师资引进工作，另一方面要扩大兼职教师比例，形成一个专兼对接的教学团队。在校企合作课程内容建设上，我们势必通过校企合作的道路来完善课程建设。在实现扩大兼职教师比例和校企合作课程内容建设上，我们也正在积极探索“订单班”培养模式。

在生产性实训基地建设上，我们要把学生的技能训练和社会服务职能相结合。例如在光伏发电系统实训基地建设上，我们要建设成一个既能满足校内学生技能培养，又能满足社会技能培训的场所，并着力打造专业品牌和特色建设。从当前光伏发电系统施工实训基地建设来看，第一，大型光伏发电电站建设相对投资较少（300KW以上，政府有较大的财政补贴）；第二，此类培训机构有待加强，8

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而对光伏发电系统施工的技能培养机构几乎存在空白；第三，光伏发电系统施工的职业/行业标准有待完善。第四，国家分布式发电计划已被提上日程，所谓分布式发电就是在写字楼、酒店、宾馆的楼宇上，以租赁的形式建立光伏电站，主要以自己消耗，不纳入国家电网（并网）的发电计划，解决了当前制约光伏发电应用推广的“并网”问题。在这样的一个行业背景下，现在很多光伏组件生产企业都正在组建光伏发电施工部，准备进军光伏发电应用市场，专业人才需求量大。如果在我们的专业建设过程中，建立一个中小型的光伏电站，结合当前的组态仿真技术及教师的实践顶岗锻炼，必将能够打造国内一流的太阳能光伏电站仿真实训基地，为专业建设及社会培训提供平台。

在新专业建设过程中，人才培养模式构建、课程建设、师资队伍建设、实验、实训基地建设一直是我们专业建设的主要工作，也是专业建设的难点。正因如此，也是我们专业建设不断积极性探索和实践的动力。在专业建设过程中，我们要不断完善鼓励性、刺激性、长期性的教师企业顶岗实践制度，完善课程建设中的知识体系结构、课程教学资源、实训基地、师资队伍的建设。

第二篇：光伏应用技术专业讲稿(调研报告)

光伏应用技术专业调研报告讲稿

尊敬崔书记、江院长，各位专家、各位领导： 大家好！我是信息与电力工程，光伏应用技术专业，廖东进。请允许我代表光伏应用技术专业调研小组向各位领导、专家做暑期调研总结汇报。我将从专业调研情况分析、专业发展规划、专业建设思考等3个方面进行汇报。此次暑期专业调研活动，我们主要从衢州市经济开发区、市高新技术产业园区、沈家开发区和开化县工业园区等10家光伏类企业和5家事业机关单位进行了专业调研。调研单位涉及光伏产业链的上、中、下游类型企业，并根据衢州光伏产业链的特点，重点对光伏中、下游企业进行专业调研。机关事业单位包括市高新园区管委会、市经济技术开发区管委会、市科技局等，从宏观角度了解光伏企业的发展状况。2.衢州光伏产业结构

从调研情况了解来看，衢州光伏产业发展迅速，现拥有光伏企业60余家，年产值60亿元，平均增速达40%以上，衢州光伏产业涉及到了整个光伏产业链，是国内光伏产业链最完善地区之一。从硅矿石到工业硅提炼生产的化工过程的上游光伏企业，有浙江中宁硅业有限公司；从工业硅到硅棒、硅片、抛光片的光伏中游企业，有浙江衢州金誉电子科技有限公司、衢州东宇电子有限公司、浙江矽盛电子有限公司等；从抛光片到太阳能电池及太阳能组件生产及太阳能发电应用的光伏下游企业，有乐业光伏、浙江名芯等企业；但从电池组件到光伏发电这类企业较少，只存在一些示范建设产品。

现阶段衢州光伏产业特点有： ⑴ 衢州具有较完善的光伏产业链；

⑵ 衢州光伏产业中游企业较多，主要从事电池片生产（占70%）； ⑶ 衢州光伏企业以中小型民营企业为主； ⑷ 光伏下游企业发展迅速；

⑸ 衢州光伏企业以高耗能为主，具有一定的环境影响； ⑹ 衢州光伏企业投资环境良好，基础配置完善； 衢州职业技术学院光伏应用技术专业调研报告讲稿（请不要打印此份，打印调研报告）

3.岗位群基本情况分析 根据衢州光伏中游企业较多，此次调研我们重点对中下游光伏企业的工作过程，进行了具体工作岗位的调研分析，现主要岗位群有：

⑴单晶硅棒生产：

单晶硅棒生产是从工业硅经过单晶炉的“晶体生长”过程得到单晶硅棒。要求学生： 具有一定的材料物理知识；掌握硅锭的直拉法原理；熟悉相关控制设备的使用；具有一定PLC、计算机操作能力；具有较好的学习能力和吃苦耐劳精神。

⑵太阳能电池片生产

太阳能电池片生产主要是从硅棒经过线切割机、抛光等工艺流程得到电池片的生产过程。

要求学生：掌握硅棒切割技术工艺流程及原理；熟悉相关多线切割机设备使用和工艺以及其他辅助配套设备和工艺等；具有一定的机械操作技能；有较好的学习能力、吃苦耐劳和敬业精神。

⑶光伏电池生产

光伏电池生产主要是从电池片正反电极印刷、烧结等工作流程得到太阳能电池。要求学生：熟悉太阳能电池制造工艺流程及工作原理；具有一定的光伏材料检测能力；熟悉相关设备的使用；具有较强的电子线路知识和电子装备能力。

⑷光伏组件加工

光伏组件加工主要是经电池层压封装、高压测试等流程得到太阳能电池组件的工作过程。

要求学生：掌握CAD技术；熟悉太阳能组件加工设备使用；熟悉太阳能电池、组件生产流程及工作原理；具有一定电子电路、电气控制等基础理论知识和电子装备能力。

⑸光伏发电系统施工

衢州单纯的光伏发电应用企业还没有，现主要存在示范项目应用。光伏发电系统施工主要通过电池组件经过电气连接，结合供用电技术实现光伏发电电站的设计和应用。光伏发电在202_年我国已达到195MW的总装机容量，202_年预计能达到250MW总装机容量，根据我国《可再生能源中长期发展规划》，202_年我衢州职业技术学院光伏应用技术专业调研报告讲稿（请不要打印此份，打印调研报告）

从衢州市高新园区管委会、市经济技术开发区管委会、市经贸委和相关企业调研情况分析，全市预计岗位饱和数量 ：2500人；岗位保有量：1000；现岗位缺口数 ：1500；预计岗位更新数 ：300~500/近2年 ；本专业初次薪酬 ：1500~2500元/月。

此外我们对职业资格证书、专业核心课程、学生技能与素质要求进行了问卷调研，职业资格证书方面，企业对硅太阳电池焊接测试工、硅太阳电池方阵组合工、单晶片加工工比较看重；在专业核心课程上，企业对光伏组件加工工、光伏发电设计与施工、光伏电池片制造工艺、太阳能发电技术比较重视；在学生的专业能力、社会能力、方法能力上企业对我们所例举的各项指标都比较看重，特别在技能素质和职业素质方面，企业更看重学生的职业素质，所以在我们的教学过程中，我们更应该加强学生的职业素质教育，把职业素质教育放在我们教育教学工作的首位。

第二部分 专业发展规划 1.现专业培养目标定位

根据衢州光伏产业特点，现人才培养定位以太阳能电池片生产、光伏电池、光伏电池组件生产能力为基础，向光伏发电技术进行拓展。2.专业发展规划 根据当前光伏应用的方向，专业发展可以向伏产品系统设计、光伏建筑一体化、光伏材料等3个方向发展。从全国现开设的光伏专业来看，向光伏材料方向发展的有6所学校，占50%，光伏发电有5所学校，占42%，向光伏建筑一体化方向发展占8%。3.课程体系设置

根据我们前面所调研的岗位群基本情况出发，对学生的就业岗位（岗位描述及要求）进行了分析。还对典型工作任务进行了分析，并对相关典型工作任务进行知识能力的分解，得到了新的课程体系设计。在课程体系设置中，与前期人才培养计划的不同点主要设置了《太阳能电池片制造工艺》（就是晶体生长和硅棒切割工艺），并对相关课程进行调整。

衢州职业技术学院光伏应用技术专业调研报告讲稿（请不要打印此份，打印调研报告）

产业基地”，同时衢州已经成为全国光伏产业链最完善地区之一。202_年浙江省第一光伏类专业落户于衢州职业技术学院，光伏应用技术专业的建设得到了社会各界的关注和支持。而且浙江又具有完善(本科、高职、中职)不同层次新能源教育体系。

所以，我院作为浙江省第一个开设光伏类专业的高职院校，在专业建设过程中，我们应必须抓住机遇，以区域经济、市场为背景，大力快速发展特色专业，以“校企合作、工学结合”的理念，做好我们高职教育的改革建设工作，我们信息与电力工程系的全体教师有信心把我院光伏应用技术专业建设成省级特色专业。

谢谢！

廖东进 202_年8月21

第三篇：关于光伏材料加工与应用技术就业前景

关于光伏材料加工与应用技术就业前景

篇一：光伏材料加工与应用技术专业毕业论文-太阳能利用前景

学生毕业设计（论文）

题 目 学 院光伏工程学院

专 业 光伏材料加工与应用技术

班 级

姓 名

学 指导教师

完成日期

目录

在这个能源短缺的时代，太阳能取之不尽，清洁安全，是理想的可再生能源太阳能光伏发电的发展潜力巨大。本文介绍太阳能的发展前景和和所面临的困难，并对太阳能技发的发展提出了一建议。

关 键 词: 太阳能 , 光伏发电 , 太阳能电池

引言

当电力、煤炭、石油等不可再生能源频频告急，能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈时，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力。太阳能作为一种可再生的新能源，越来越引起人们的关注。中国蕴藏着丰富的太阳能资源，太阳能利用前景广阔 我国太阳能的利用状况与前景

2.1 光伏发电状况

历史与发展我国于 1958年开始研制太 阳能电池 ,1959年第一个 有使用价值的太阳能电池诞生 ,在1971年发射 的第 二颗人造卫星上首次应用太阳能电池;1979年开始生产单 晶硅电池;到2O世纪 8O年代 后期引进了国外的太 阳能电池生产线 和生产技术 ,太阳能电池 生产 能力达到4.5MW ,我国太阳能电池制造产业初 步形成.20世纪 90年代是我 国光伏 发电技术和产业快 速发展 的时期 ,光伏发 电逐渐应用到通信、农村偏远地 区发电、气象、交通等多个领域 ,太 阳能电池使用也 以每年 20% 的速率增 长.我国光伏系统组件生产能力逐年增强 ,成本不断降低 ,市场不断扩大 ,装机 容量也不断增加 ,202_年累计装机容量达 35MW,约占世界份额的 3% 太阳能光伏发电产业是20世纪80年代以来世界上增长最快的高新技术产业之一.近20年来，我国光伏产业的发展已初具规模，但在总体水平上我国同国外相比还有很大差距，表现为：

1．生产规模小。我国太阳电池制造厂的生产能力约为0.5～1兆瓦/年，比国外生产规模低一个多数量级。

2．技术水平较低。电池效率、封装水平同国外存在一定差距。

3．专用原材料国产化经过“八五”攻关取得一定成果，但性能有待进一步改进，部分材料仍采用进口品。

4．成本高。目前我国电池组件成本约30元/瓦，平均售价42元/瓦，成本和售价都高于国外产品。

5．市场培育和发展迟缓，缺乏市场培育和开拓的支持政策、措施。

2.2 光伏发电的前景

传统的燃料能源正在一天天减少,与此同时全球还有约20亿人得不到正常的能源供应。这个时候,人们把目光投向了可再生能源,希望可再生能源能够改变人类的能源结构,维持长远的可持续发展。

其中太阳能以其独有的优势成为人们关注的焦点。丰富的太阳辐射能，是取之不尽用之不竭、无污染、廉价的能源。太阳能每秒钟到达地球的能量高达80万千瓦，如果把地球表面0.1％的太阳能转为电能，转变率为5％，那么每年发电量可达5.6×1012千瓦时，相当于目前全世界能耗的40倍。将光能转变为电能的光伏技术是一项非常重要的技术，它能够实现人类向可持续的全球能源系统转变。相对而言，目前这项技术的发展还处在初期阶段，到202_年之后将会有很稳定和很高的增率，会成为可行的电力供应者。

随着科技发展，预计202_年以后发电成本会继续降低。所有技术如晶体硅、薄膜以及一些新概念将会在市场上大量涌现。如果新概念得以成功实施，模块的转换效率将进一步提高。最终，光伏模块的能源转换率将达到30％—50％，从而使太阳辐射能可以高效地使用。安装在阳光充足地区的一平方米最高效的光伏模块每年将发电1000千瓦时。到202_年，光伏系统组件将发展成建筑物通用的部件，可以实现大规模的标准化的具体应用，几乎所有新建筑都将安装光伏阵列，把光能转化为电能。

未来几十年，传统能源仍将是主要的能源，但可再生能源的使用在不断增加，将发挥重要作用。光伏发电、风能、生物质能、太阳能、水电和地热能将以补充的形式配合供应需求。由于光伏发电具有节约成本的优势，它被认为是太阳光照充分时期供应电力的首选。

欧盟希望能够在202_年安装3GW（百万千瓦）的光伏发电装置，在202_年安装的光伏发电装置可能增加到200GW左右，全世界可能会达到1000GW，占世界发电总量的4％。到202_年，光伏发电将会在发展中国家的乡村大规模普及，为1亿多个家庭供电，这将对今天尚不能用上电的17亿人口中的5亿人的生活产生积极影响。

为促进我国可再生能源和新能源技术及相关产业的发展，根据国家可再生能源中长期发展规划，国家发展和改革委员会决定在202_～202_年期间，实施可再生能源和新能源高技术产业化专项。其中太阳能光伏发电、太阳能电池用硅锭/硅片以及高效低成本太阳能电池组件及系统控制部件的产业化成为可再生能源和新能源高技术产业化专项支持的重点领域之一。太阳能是洁净无污染的巨大能源，最大限度地开发利用太阳能将是人类新能源利用方面的科技发展方向。近年来，由于世界能源的日趋紧张和光伏技术的不断发展，廉价的非晶硅太阳电池的生产技术已经成熟。大规模的光伏发电，可解决广大中西部无电地区居民的能源问题。专家预测，若光伏电池与城市和农村的建筑相结合，实行光伏并网发电，不但达到绿色环保的目的，而且会逐步改变我国传统能源结构，对克服我国能源紧张、改善生态环境及人体健康具有重大意义。

非晶硅太阳电池的发展趋势

非晶硅太阳电池无论在学术上还是在产业上都已取得巨大的成功。金世界的生产能力超过50兆瓦。处于高校术档次的约占一半。最大的生产线规模为年产10mw组件。这种大规模高档次生产线满负荷正常运转的生产成本已低达

1.1美元／峰瓦左右。据预测，若太阳电池成本低于每峰瓦，美元，寿命20年以上，发电系统成本低于每峰瓦2美元，则光伏发电电力将可与常规电力竞争。与其它品种太阳电池相比，非晶硅太阳电池更接近这一理想的目标。非晶硅大阳电池目前虽不能与常规电力竞争，但在许多特别的条件下，它不仅可以作为功率发电使用，而且具有比较明显的优势，比如说，依托于建筑物的屋顶电站，由于它不占地乱免除占地的开支，发电成本较低。作为联网电站，不需要储能装备，太阳电池在发电成本中有最大比重，太阳电池低成本就会带来电力低成本。

目前世界上非晶硅太阳电池总销售量不到其生产能力的一半。应用上除了少数较大规模的试验电站外仍然以小型电源和室内弱光电源为主。尽管晶体硅太阳电池生产成本是a-si电池的两倍，但功率发电市场仍以晶体硅电池为主。这说明光伏发电市场尚未真正成熟。另一方面，非晶硅太阳电池必须跨过一个“门槛”才能进入大光伏市场，一旦跨过“门槛”，市场需求将带动产业规模扩大，而规模越大生产成本越低。要突破“门槛”，一方面须加强市场开拓力度，加强营销措施；另一方面政府应给予用户以适当补贴鼓励，刺激市场的扩大。许多发达国家正在推行的诸如“百万屋顶计划”这类光伏应用项目，就是这种努力的具体体现。

非晶硅太阳电池一方面面临高性能的晶体硅电池防低成本努力的挑战，一方面又面临谦价的其它薄膜太阳电池日益成熟的产业化技术的挑战。如欲获得更大的发展，以便在未来的光伏能源中占据突出的位置，除了应努力开拓市场，将现有技术档次的产品推向大规模功率发电应用外，还应进一步发扬它对晶体硅电池在成本价格上的优势和对其它薄膜太阳电池枝术更成熟的优势，在克服自身弱点上下功夫。进一步提高组件产品的稳定效率，延长产品使用寿命。比较具体的努力方向如下：

（1）加强a-si基础材料亚稳特性及其克服办法的研究，达到基本上消除薄膜硅太阳电池性能的光致衰退。

（2）加强晶化薄膜硅材料制备技术探索和研究，使未来的薄膜砍太阳电池产品既具备a-si薄膜太阳电池低成本的优势，又具备晶体硅太阳电池长寿、高效和高稳定的优势。

（3）加强带有a-si合金薄膜成分或者具有a-si廉价特色的混合叠层电池的研究，把a-si太阳电池的优点与其它太阳电池的优点嫁接起来。

（4）选择最娃的新枚术途径，不夫时机地进行产业化技术开发。在更高的技术水平上实现更大规模的太阳电池产业化和市场商品化。迎接光伏能源时代的到来。

篇二：光伏材料加工与应用技术毕业论文

多晶硅的制备方法

摘要：低压化学气相沉积、固相晶化、准分子激光晶化、快速热退火、金属诱导晶化、等离子体增强化学反应气相沉积等是目前用于制备多晶硅薄膜的几种主要方法。它们具有各自不同的制备原理、晶化机理、及其优缺点。

关键词：氢化非晶硅 多晶硅 晶化

The preparation methods of polycrystalline silicon film

Abstract: At present，The preparation methods of polycrystalline silicon film，including Low pressure Chemical Vapor Deposition、Solide Phase Crystallization、Excimer Laser Annealing、Rapid Thermal Annealing、Metal Induced Crystallization、plasma enhanced chemical vapor deposition，are being developed.we review typical preparation methods of

polycrystalline silicon film、Crystallization Mechanism、their Advantage and Disadvantage.Keywords: a-Si:Ｈ,Polycrystalline silicon, Crystallization 前言

多晶硅薄膜同时具有单晶硅材料的高迁移率及非晶硅材料的可大面积、低制备的优点。因此，对于多晶硅薄膜材料的研究越来越引起人们的关注，多晶硅薄膜的制备工艺可分为两大类：一类是高温工艺，制备过程中温度高于600℃,衬底使用昂贵的石英，但制备工艺较简单。另一类是低温工艺，整个加工工艺温度低于600℃，可用廉价玻璃作衬底，因此可以大面积制作，但是制备工艺较复杂。目前制备多晶硅薄膜的方法主要有如下几种：

低压化学气相沉积（LPCVD）

这是一种直接生成多晶硅的方法。LPCVD是集成电路中所用多晶硅薄膜的制备中普遍采用的标准方法，具有生长速度快，成膜致密、均匀，装片容量大等特点。多晶硅薄膜可采用硅烷气体通过LPCVD法直接沉积在衬底上，典型的沉积参数是：硅烷压力为13.3～26.6Pa，沉积温度Td=580～630℃，生长速率5～

10nm/min。由于沉积温度较高，如普通玻璃的软化温度处于500～600℃，则不能采用廉价的普通玻璃而必须使用昂贵的石英作衬底。LPCVD法生长的多晶硅薄膜，晶粒具有择优取向，形貌呈“V”字形，内含高密度的微挛晶缺陷，且

晶粒尺寸小，载流子迁移率不够大而使其在器件应用方面受到一定限制。虽然减少硅烷压力有助于增大晶粒尺寸，但往往伴随着表面粗糙度的增加，对载流子的迁移率与器件的电学稳定性产生不利影响。固相晶化(SPC)

所谓固相晶化，是指非晶固体发生晶化的温度低于其熔融后结晶的温度。这是一种间接生成多晶硅的方法，先以硅烷气体作为原材料，用LPCVD方法在550℃左右沉积a-Si:H薄膜，然后将薄膜在600℃以上的高温下使其熔化，再在温度稍低的时候出现晶核，随着温度的降低熔融的硅在晶核上继续晶化而使晶粒增大转化为多晶硅薄膜。使用这种方法，多晶硅薄膜的晶粒大小依赖于薄膜的厚度和结晶温度。退火温度是影响晶化效果的重要因素，在700℃以下的退火温度范围内，温度越低，成核速率越低，退火时间相等时所能得到的晶粒尺寸越大；而在700℃以上，由于此时晶界移动引起了晶粒的相互吞并，使得在此温度范围内，晶粒尺寸随温度的升高而增大。经大量研究表明，利用该方法制得的多晶硅晶粒尺寸还与初始薄膜样品的无序程度密切相关，T.Aoyama等人对初始材料的沉积条件对固相晶化的影响进行了研究，发现初始材料越无序，固相晶化过程中成核速率越低，晶粒尺寸越大。由于在结晶过程中晶核的形成是自发的，因此，SPC多晶硅薄膜晶粒的晶面取向是随机的。相邻晶粒晶面取向不同将形成较高的势垒，需要进行氢化处理来提高SPC多晶硅的性能。这种技术的优点是能制备大面积的薄膜, 晶粒尺寸大于直接沉积的多晶硅。可进行原位掺杂，成本低，工艺简单，易于形成生产线。由于SPC是在非晶硅熔融温度下结晶，属于高温晶化过程，温度高于600℃，通常需要1100 ℃左右，退火时间长达10个小时以上，不适用于玻璃基底，基底材料采用石英或单晶硅，用于制作小尺寸器件，如液晶光阀、摄像机取景器等。

准分子激光晶化(ELA)

激光晶化相对于固相晶化制备多晶硅来说更为理想，其利用瞬间激光脉冲产生的高能量入射到非晶硅薄膜表面，仅在薄膜表层100nm厚的深度产生热能效应，使a-Si薄膜在瞬间达到1000℃左右，从而实现a-Si向p-Si的转变。在此过程中，激光脉冲的瞬间(15～50ns)能量被a-Si薄膜吸收并转化为相变能，因此，不会有过多的热能传导到薄膜衬底，合理选择激光的波长和功率，使用激光加热就能够使a-Si薄膜达到熔化的温度且保证基片的温度低于450℃，可以采用玻璃基板作为衬底，既实现了p-Si薄膜的制备，又能满足LCD及OEL对透明衬底的要求。其主要优点为脉冲宽度短(15～50ns)，衬底发热小。通过选择还可获得混合晶化，即多晶硅和非晶硅的混合体。准分子激光退火晶化的机理：激光辐射到a-Si的表面，使其表面在温度到达熔点时即达到了晶化域值能量密度Ec。a-Si在激光辐射下吸收能量，激发了不平衡的－空穴对，增加了自由电子的导电能量，热电子－空穴对在热化时间内用无辐射复合的途径将自己的能量传给晶格，导致近表层极其迅速的升温，由于非晶硅材料具有大量的隙态和深能级，无辐射跃迁是主要的复合过程，因而具有较高的光热转换效率，若激光的能量密度

达到域值能量密度Ec时，即半导体加热至熔点温度，薄膜的表面会熔化，熔化的前沿会以约10m/s的速度深入材料内部，经过激光照射，薄膜形成一定深度的融层，停止照射后，融层开始以108-1010K/s的速度冷却，而固相和液相之间的界面将以1-2m/s的速度回到表面，冷却之后薄膜晶化为多晶，随着激光能量密度的增大，晶粒的尺寸增大，当非晶薄膜完全熔化时，薄膜晶化为微晶或多晶，若激光能量密度小于域值能量密度Ec，即所吸收的能量不足以使表面温度升至熔点,则薄膜不发生晶化。一般情况下,能量密度增大，晶粒增大，薄膜的迁移率相应增大，当Si膜接近全部熔化时，晶粒最大。但能量受激光器的限制，不能无限增大，太大的能量密度反而令迁移率下降。激光波长对晶化效果影响也很大，波长越长，激光能量注入Si膜越深，晶化效果越好。ELA法制备的多晶硅薄膜晶粒大、空间选择性好，掺杂效率高、晶内缺陷少、电学特性好、迁移率高达到400cm2/v.s，是目前综合性能最好的低温多晶硅薄膜。工艺成熟度高，已有大型的生产线设备，但它也有自身的缺点，晶粒尺寸对激光功率敏感，大面积均匀性较差。重复性差、设备成本高，维护复杂。

快速热退火（RTA）

一般而言，快速退火处理过程包含三个阶段：升温阶段、稳定阶段和冷却阶段。当退火炉的电源一打开，温度就随着时间而上升，这一阶段称为升温阶段。单位时间内温度的变化量是很容易控制的。在升温过程结束后，温度就处于一个稳定阶段。最后，当退火炉的电源关掉后，温度就随着时间而降低，这一阶段称为冷却阶段。用含氢非晶硅作为初始材料，进行退火处理。平衡温度控制在600℃以上，纳米硅晶粒能在非晶硅薄膜中形成，而且所形成的纳米硅晶粒的大小随着退火过程中的升温快慢而变化。在升温过程中，若单位时间内温度变化量较大时(如100℃/s)，则所形成纳米硅晶粒较小(1.6～15nm)；若单位时间内温度变化量较小(如1℃/s)，则纳米硅粒较大(23～46nm)。进一步的实验表明：延长退火时间和提高退火温度并不能改变所形成的纳米硅晶粒的大小；而在退火时，温度上升快慢直接影响着所形成的纳米硅晶粒大小。为了弄清楚升温量变化快慢对所形成的纳米硅大小晶粒的影响，采用晶体生长中成核理论。在晶体生长中需要两步：第一步是成核，第二步是生长。也就是说。在第一步中需要足够量的生长仔晶。结果显

示：升温快慢影响所形成的仔晶密度.若单位时间内温度变化量大,则产生的仔晶密度大；反之,若单位时间内温度变化量小，则产生的仔晶密度小。RTA退火时升高退火温度或延长退火时间并不能消除薄膜中的非晶部分，薛清等人提出一种从非晶硅中分形生长出纳米硅的生长机理：分形生长。从下到上，只要温度不太高以致相邻的纳米硅岛不熔化，那么即使提高退火温度或延长退火时间都不能完全消除其中的非晶部分。RTA退火法制备的多晶硅晶粒尺寸小，晶体内部晶界密度大，缺陷密度高，而且属于高温退火方法，不适合于以玻璃为衬底制备多晶硅。等离子体增强化学反应气相沉积（PECVD）

等离子体增强化学反应气相沉积（PECVD）法是利用辉光放电的来激活化学气相沉积反应的。起初，气体由于受到紫外线等高能宇宙射线的辐射，总不可避免的有轻微的电离，存在着少量的电子。在充有稀薄气体的反应容器中引进激发源（例如，直流高压、射频、脉冲电源等），电子在电场的加速作用下获得能量，当它和气体中的中性粒子发生非弹性碰撞时，就有可能使之产生二次电子，如此反复的进行碰撞及电离，结果将产生大量的离子和电子。由于其中正负粒子数目相等。故称为等离子体，并以发光的形式释放出多余的能量，即形成“辉光”。在等离子体中，由于电子和离子的质量相差悬殊，二者通过碰撞交换能量的过程比较缓慢，所以在等离子体内部各种带电粒子各自达到其热力学平衡状态，于是在这样的等离子体中将没有统一的温度，就只有所谓的电子温度和离子温度。此时电子的温度可达104℃，而分子、原子、离子的温度却只有25～300℃。所以，从宏观上来看，这种等离子的温度不高，但其内部电子却处于高能状态，具有较高的化学活性。若受激发的能量超过化学反应所需要的热能激活，这时受激发的电子能量（1～10eV）足以打开分子键，导致具有化学活性的物质产生。因此，原来需要高温下才能进行的化学反应，通过放电等离子体的作用，在较低温度下甚至在常温下也能够发生。

PECVD法沉积薄膜的过程可以概括为三个阶段：

1.SiH4分解产生活性粒子Si、H、SiH2 和SiH3等；

2.活性粒子在衬底表面的吸附和扩散；

3.在衬底上被吸附的活性分子在表面上发生反应生成Poly-Si层，并放出H2；研究表面，在等离子体辅助沉积过程中，离子、荷电集团对沉积表面的轰击作用是影响结晶质量的重要因素之一。克服这种影响是通过外加偏压抑制或增强。对于采用PECVD技术制备多晶体硅薄膜的晶化过程,目前有两种主要的观点.一种认为是活性粒子先吸附到衬底表面,再发生各种迁移、反应、解离等表面过程,从而形成晶相结构,因此,衬底的表面状态对薄膜的晶化起到非常重要的作用.另一种认为是空间气相反应对薄膜的低温晶化起到更为重要的作用,即具有晶相结构的颗粒首先在空间等离子体区形成,而后再扩散到衬底表面长大成多晶膜。对于SiＨ4:Ｈ2气体系统,有研究表明,在高氢掺杂的条件下,当用RF PECVD的方法沉积多晶硅薄膜时,必须采用衬底加热到600℃以上的办法,才能促进最初成长阶段晶核的形成。而当衬底温度小于300℃时,只能形成氢化非晶硅(a-Si:Ｈ)薄膜。以SiＨ4:Ｈ2为气源沉积多晶硅温度较高，一般高于600℃，属于高温工艺，不适用于玻璃基底。目前有报道用SiC14:H2或者SiF4:H2为气源沉积多晶硅，温度较低，在300℃左右即可获得多晶硅，但用CVD法制备得多晶硅晶粒尺寸小，一般不超过50nm，晶内缺陷多，晶界多。金属横向诱导法(MILC)

20世纪90年代初发现a-Si中加入一些金属如Al，Cu，Au，Ag，Ni等沉积在a-Si∶H上或离子注入到a-Si∶H薄膜的内部，能够降低a-Si向p-Si转变的相变能量，之后对Ni/a-Si:H进行退火处理以使a-Si薄膜晶化，晶化温度可低于500℃。但由于存在金属污染未能在TFT中应用。随后发现Ni横向诱导晶化可以避免孪晶产生，镍硅化合物的晶格常数与单晶硅相近、低互溶性和适当的相变能量，使用镍金属诱导a-Si薄膜的方法得到了横向

结晶的多晶硅薄膜。横向结晶的多晶硅薄膜的表面平滑，具有长晶粒和连续晶界的特征，晶界势垒高度低于SPC多晶硅的晶界势垒高度，因此，MILC TFT具有优良的性能而且不必要进行氢化处理。利用金属如镍等在非晶硅薄膜表面形成诱导层，金属Ni与a-Si在界面处形成NiSi2的硅化物，利用硅化物释放的潜热及界面处因晶格失错而提供的晶格位置，a-Si原子在界面处重结晶，形成多晶硅晶粒，NiSi2层破坏，Ni原子逐渐向a-Si层的底层迁移，再形成NiSi2硅化物，如此反复直a-Si层基本上全部晶化，其诱导温度一般在500℃，持续时间在

1O小时左右，退火时间与薄膜厚度有关。

金属诱导非晶硅晶化法制备多晶硅薄膜具有均匀性高、低、相连金属掩蔽区以外的非晶硅也可以被晶化、生长温度在500℃。但是MILC目前它的晶化速率仍然不高，并且随着热处理时间的增长速率会降低。我们采用MILC和光脉冲辐射相结合的方法，实现了a-Si薄膜在低温下快速横向晶化。得到高迁移率、低金属污染的多晶硅带。

结束语

除了上述几种制备多晶硅薄膜的主要方法外，还有超高真空化学气相沉积(UHV/CVD)、电子束蒸发等。用UHV/CVD生长多晶硅，当生长温度低于550℃时能生成高质量细颗粒多晶硅薄膜，不用再结晶处理，这是传统CVD做不到的，因此该法很适用于低温多晶硅薄膜晶体管制备。另外，日立公司研究指出，多晶硅还可用电子束蒸发来实现，温度低于530℃。因此，我们相信随着上述几种多晶硅制备方法的日益成熟和新的制备方法的出现，多晶硅技术的发展必将跨上一个新的台阶，从而推动整个半导体产业和相关行业的发展。[1] 懂会宁等，非晶硅的二步快速退火固相晶化,四川大学学报[J], 1995, 0l：95～97

[2] 曾祥斌。多晶硅薄膜的新型激光晶化制备方法[J]电子元件与材料，202_，01：7～8

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[11] Zhu M,Guo X,et al.Thin Solid Films, 202_，205～306

篇三：光伏材料加工与应用技术

附件一：江西省高等教育自学考试光伏材料加工与应用技术专业（专科）考试计划

一、指导思想

高等教育自学考试是我国高等教育基本制度之一，是对社会自学者进行的 以学历考试为主的高等教育国家考试，也是一种个人自学、社会助学与国家考试相结合的高等教育形式，是我国高等教育体系的重要组成部分。

光伏材料加工与应用技术专业是为社会经济建设发展需要，培养从事能在光伏材料行业生产加工、产品检测与质量控制、生产技术管理等工作的技术应用型人才而设置。根据高等教育自学考试的特点，着重考核自学应考者掌握基本理论、基本知识的程度以及运用基本知识分析和解决问题的能力。

二、培养目标和基本要求

本专业培养和造就适应经济建设发展需要，能在光伏材料行业工作的技术应用型人才。

本专业要求应考者努力学习马克思列宁主义、毛泽东思想，树立爱国主义、集体主义和社会主义思想，遵守法律、法规，具有良好的思想品德。具有太阳能光伏产业及光伏材料基础理论知识，系统掌握光伏材料加工与应用技术，现代企业管理意识强、综合素质高，具有在光伏材料行业从事生产加工、产品检测与质量控制、生产技术管理等工作的基本技能。

三、学历层次与规格

本专业为专科层次。其专业培养规格在总体上与普通高等教育专科水平相一致。

凡取得专科规定的十六门课程合格成绩，累计不少于75学分，实践考试合格、思想品德经鉴定合格者，发给省自考委颁发的毕业证书（主考学校副署），国家承认学历，享受国家规定的有关待遇。

四、考试课程及学分 专业代码：080204

五、部分课程说明

1、材料科学概论

本课程主要讲授材料科学的基本问题、共性问题，将金属材料、无机非金属材料、高分子材料紧密结合在一起，使学生在初步把握材料共性的同时了解材料的个性。

2、电工与电子技术

本课程主要讲授电路的基本理论和基本分析方法，直流电路分析，正弦交流电路分析，三相异步电动机的工作原理及其控制方法，以及半导体元件二极管及整流电路、三极管及其放大电路、场效应管及其放大电路以及集成运算放大器的应用。

3、材料化学

本课程主要讲授材料制备、组成、结构、性质和应用。重点介绍了陶瓷新品种(包括超导材料)、磁性材料、分子电子学材料、功能高分子材料、薄膜材料、金属和合金材料、非线性光学材料和发光材料在传感器领域中的应用，以及材料化学实验技术有关内容。

4、太阳能光伏发电技术

本课程主要讲授太阳能光电利用方面的基础知识，包括太阳电池和太阳电池组件的原理、结构及生产工艺，并论述各种光伏系统的基本工作原理和设计方法，以及光伏系统的主要部件，如蓄电池、控制电路的基本原理和光伏系统运行方式等。

[关于光伏材料加工与应用技术就业前景]

第四篇：光伏

理工类样张光伏发电系统 引言

随着人类社会的发展，能源的消耗量正在不断增加，世界上的化石能源总有一天将达到极限。同时，由于大量燃烧矿物能源，全球的生态环境日益恶化，对人类的生存和发展构成了很大的威胁。在这样的背景下，太阳能作为一种巨量的可再生能源，引起了人们的重视，各国政府正在逐步推动太阳能光伏发电产业的发展。而在我国，光伏系统的应用还刚刚起步，市场状况尚不明朗。针对这方面的空白，本文着重于今后发展前景广阔的光伏并网系统，通过对国内外市场和技术的调研，分析了目前光伏市场发展的瓶颈并预测了未来光伏发电的发展前景。相信作为当今发展最迅速的高新技术之一，太阳能光伏发电技术，特别是光伏并网发电技术将为今后的电力工业以及能源结构带来新的变化。2 光伏发电系统

2.1 光伏发电系统简介

太阳能光伏发电技术的开发始于20世纪50年代。随着全球能源形势趋紧，太阳能光伏发电作为一种可持续的能源替代方式，于近年得到迅速发展。随着全球经济和科学技术的飞速发展，世界许多国家将光伏发电作为发展的重点，光伏产业的技术进步已经使太阳能应用成为可能，并首先在太阳能资源丰富的国家，如德国和日本，得到了大面积的推广和应用。在国际市场和国内政策的拉动下，中国的光伏产业逐渐兴起，并迅速成为后起之秀，涌现出无锡尚德、南京中电、江苏林洋、常州天合和天威英利等一大批优秀的光伏企业，带动了上下游企业的发展，中国光伏发电产业链正在形成。

太阳能光伏发电系统主要由太阳能光伏电池组，光伏系统电池控制器，蓄电池和交直流逆变器是其主要部件。其中的核心元件是光伏电池组和控制器。太阳能电池主要使用单晶硅为材料。用单晶硅做成类似二极管中的P-N结。工作原理和二极管类似，就是通常所说的光生伏特效应原理。目前光电转换的效率大约是单晶硅13％－15％，多晶硅11％－13％。

目前太阳能光伏发电系统大致可分为三类：离网光伏蓄电系统、光伏并网发电系统及前两者混合系统。

离网光伏蓄电系统是一种常见的太阳能应用方式，系统比较简单而且适应性广。只因其一系列种类蓄电池的体积偏大和维护困难而限制了使用范围。

光伏并网发电系统，当用电负荷较大时，太阳能电力不足就向市电购电。而负荷较小或用不完电力时，就可将多余的电力卖给市电。在背靠电网的前提下，该系统省掉了蓄电池，从而扩张了使用的范围和灵活性，并降低了造价。

前两者混合系统是介于上述两方之间的系统。该方案有较强的适应性可以根据电网的峰谷电价来调整自身的发电策略。但是其造价和运行成本较上述两种高。

2.2 光伏发电特点

光伏发电的优势充分体现在充分的清洁性、绝对的安全性、相对的广泛性、确实的长寿命和免维护性、、初步的实用性上资源的充足性及潜在的经济性上等。但太阳能能量密度低,稳定性差并受到地理分布、季节变化、昼夜交替等影响光伏发电，主要包括以下几个方面：时间周期局限、地理位置局限、气象条件局限。、容量传输局限、光能转换效率偏低。

太阳能光伏发电之所以发展如此迅速，是因为其具有以下优点

(l)取之不尽，用之不竭。地球表面所接受的太阳能约为1.07×1014GWh/年，是全球能量年需求的35000倍，可以说是一种无限的资源。

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(2)无污染。光伏发电本身不消耗工质，不向外界排放废物，无转动部件，不产生噪声，是一种理想的清洁能源。

(3)资源分布广泛。不同于水电受水力资源限制，火电受到煤炭资源及运输成本等影响，光伏发电几乎不受地域的限制，理论上讲在任何可以得到太阳能的地方都可以利用太阳能进行发电。

(4)建设周期短，建造灵活方便，运行维护费用低。光伏发电系统可以按照需要将光伏组件灵活地串并联，达到所需功率，所以其建设周期短，扩容方便;安装于房顶，沙漠，还可与建筑相结合，从而节约占地面积，节省安装成本;太阳能光伏发电所消耗的太阳能无需付费，一年中往往只需在遇到连续阴雨天最长的季节前后去检查太阳能电池组件表面是否被污染，接线是否可靠以及蓄电池电压是否正常等，因而太阳能光伏发电的运行费用很低。

(5)光伏建筑集成。光伏产品与建筑材料集成是目前国际上研究及发展的前沿，这种产品不仅美观大方，还节省发电站使用的土地面积和费用。

(6)分布式。光伏发电系统的分布式特点将提高整个能源系统的安全性和可靠性，特别是从抗御自然灾害和战备的角度看，更具有明显的意义。光伏发电系统的发展前景

根据国外的经验来看，国家政策引导甚至强制规定，是光伏装机能否在该国大规模应用的关键。各国的补贴政策主要可以分为两类：一类是投资补贴法，即对安装光伏系统直接进行补贴，如日本；一类是上网电价法，即对光伏发电的上网电价进行设定，设定的价格高于传统的火电水电等上网电价，该方法在德国、西班牙等国显示出巨大威力，刺激了光伏产业迅速发展。另外如美国加利福尼亚州将两种政策混合执行。

投资补贴法增加了财政支出，从而增加了纳税人的负担，但这种方法实施起来非常方便。上网电价法使得光伏补贴由电力公用事业的消费者承担，且更加注重光伏发电的实际效果，但增加了管理负担。另外，投资补贴法主要注重设备安装的容量，忽略了设备的实际运行情况，而上网电价法更有效地促进了光伏设备的实际使用情况。

我国特殊国情的要求。光伏发电是农村小康建设的必然途径。近13 亿人中约80 %居住在农村,每年消耗6 亿多t 标准煤的能量,其中约一半来自可再生能源,但这些能源目前只是以传统的利用方式为主。另外我国还有700 万户无电人口,无法用常规电网延伸解决用电问题。光伏发电能维护生态建设成果、改善农村生活环境。目前,有2 亿多人面临沙漠化的威胁,但燃烧传统生物质能源在很多地区仍是主要的生活用能方式,导致森林过度采伐、植被被严重破坏,生活环境不断恶化。建立起清洁、便捷的用能机制,则可为“退耕还林、还草”工程提供切实可靠的保障。

我国光伏产业正以每年30%的速度增长。最近三年全球太阳能电池总产量平均年增长率高达49.8%以上。按照日本新能源计划、欧盟可再生能源白皮书、美国光伏计划等推算，202_年全球光伏发电并网装机容量将达到15GW(1500万千瓦，届时仍不到全球发电总装机容量的1%)，至202_年全球光伏发电装机容量将达到300GW(届时整个产业的产值有可能突破3000亿美元)，至202_年光伏发电将达到全球发电总量的15%-20%。按此计划推算，202_-202_年，光伏行业的复合增长率将高达25%以上（参看资料：15）。其中并网应用会有较大的发展，从而形成并网发电(约46%)、离网供电(约27%)和通讯机站(约21%)。

从远期看，光伏发电将以分散式电源进入电力市场，并部分取代常规能源。光伏发电可以作为常规能源的补充，在解决特殊应用领域如通信、信电源和边远无电地区民用生活用电需求方面，从环境保护及能源战略上都具有重大的意义。但光伏发电的优势在于解决离网地区通信、微波等设备的能源动力、分散人口地区的小容量电力消费及为有条件建立光伏屋顶的建筑就地提供电力其远期定位只能作为电网节能降耗的重要补充手段。如果超

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出这个战略定位，将造成投资和额外的能源浪费，对减少污染排放量的乐观看法也要大打折扣。结论

作为独立的光伏发电系统 光伏发电作为独立的光伏系统在离网住宅供电、离网工业应用、消费产品和交通信号灯等方面有着良好的应用前景。目前,应用最广泛的大型照明系统如机场跑道照明、宾馆室外照明、公路隧道照明等,小型照明灯具如太阳能路灯、庭院灯、草坪灯等大多数都是独立的光伏发电系统。光伏发电作为并网光伏系统在光伏电站、户用并网光伏系统、混合光伏系统等领域大有前途。近年来,光伏发电在光伏建筑一体化和光伏声屏障系统也得到了很大发展。和景观、建筑相结合的光伏发电即光伏建筑一体化前景广阔。以光伏集成建筑(BIPV)为核心的光伏屋顶并网发电应用占据了目前绝对的光伏市场份额,尤其日本和德国近几年光伏安装几乎全部是并网应用。

尽管光伏发电应用发展的道路会有一些曲折，但是其总的前景还是非常乐观的。太阳能取之不尽，用之不竭。随着经济与技术的进一步发展，太阳能光伏发电在不远的将来必将走向千家万户。

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第五篇：光伏材料

光伏材料的发展与未来

摘要：根据对近几年光伏材料的发展和重要性作出分析和研究，并对光伏材料的主要发展方向进行进行研究，指导我们将来在研究中应从事的方向。

光键字：光伏材料 太阳能电池 市场分析

今年，几乎省份都出现了柴油荒现象、汽油价格也是一涨再涨。而且，据估计今年我国电力将严重缺口，而这一切已经限制了国民经济的发展，对人们的生活带来了不便，甚至可以说是已经来后造成在严重威胁。据乐观估计石油还可开采40~100年、煤炭可使用200~500年、铀还可开采65年左右、天然气能满足58年的需求。

人们对安全，清洁，高效能源的需求日益增加。且能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈。为此，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力。欧洲一些高水平的核研究机构也开始转向可再生能源。在国际光伏市场巨大潜力的推动下，各国的太阳能电池制造业争相投入巨资，扩大生产，以争一席之地。

我国也不例外，中国已经超过了日本和欧洲成为了太阳电池能第一生产大国，并且形成了国际化、高水平的光伏产业群。这对我们专业的在校大学生来说是个好消息。并且这个专业的就业率还很高。

我国76%的国土光照充沛，光能资源分布较为均匀；与水电、风电、核电等相比，太阳能发电没有任何排放和噪声，应用技术成熟，安全可靠；除大规模并网发电和离网应用外，太阳能还可以通过抽水、超导、蓄电池、制氢等多种方式储存，太阳能＋蓄能 几乎可以满足中国未来稳定的能源需求。

当然，光伏产业的发展离不开材料。光伏材料又称太阳电池材料，只有半导体材料具有这种功能。可做太阳电池材料的材料有单晶硅、多晶硅、非晶硅、GaAs、GaAlAs、InP、CdS、CdTe等。用于空间的有单晶硅、GaAs、InP。用于地面已批量生产的有单晶硅、多晶硅、非晶硅。其他尚处于开发阶段。目前致力于降低材料成本和提高转换效率，使太阳电池的电力价格与火力发电的电力价格竞争，从而为更广泛更大规模应用创造条件。但随着技术的发展，有机材料也被应用于光伏发电。光伏电池的发展方向 ㈠硅太阳能电池

硅太阳能电池分为单晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池三种。

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15% 多晶硅薄膜太阳能电池与单晶硅比较,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10%。

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。如果能进一步解决稳定性问题及提高转换率问题，那么，非晶硅太阳能电池无疑是太阳能电池的主要发展产品之一。㈡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，成本较单晶硅电池低，并且也易于大规模生产

砷化镓（GaAs）III-V化合物电池的转换效率可达28%，抗辐照能力强,对热不敏感，适合于制造高效单结电池。

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，将成为今后发展太阳能电池的一个重要方向。㈢聚合物多层修饰电极型太阳能电池

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。㈣纳米晶太阳能电池

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20年以上。㈤有机太阳能电池

有机太阳能电池，就是由有机材料构成核心部分的太阳能电池。中国的太阳能电池研究比国外晚了20年，尽管最近10年国家在这方面逐年加大了投入，但投入仍然不够，与国外差距还是很大。政府已加强政策引导和政策激励。例如：太阳能屋顶计划、金太阳工程等诸多补贴扶持政策，还有在公共设施、政府办公楼等领域推广使用太阳能。在政策的支持下中国有望像美国一样，会启动一个巨大的市场。

太阳能光伏发电在不远的将来会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。预计到202_年，可再生能源在总能源结构中将占到30％以上，而太阳能光伏发电在世界总电力供应中的占比也将达到10％以上；到202_年，可再生能源将占总能耗的50％以上，太阳能光伏发电将占总电力的20％以上；到21世纪末，可再生能源在能源结构中将占到80％以上，太阳能发电将占到60％以上。这些数字足以显示出太阳能光伏产业的发展前景及其在能源领域重要的战略地位。由此可以看出，太阳能电池市场前景广阔。

我国的光伏产业发展情况

目前我国的太阳能光伏电池的发展主要有以下三个流程或终端：

1.原材料供给端:半导体产业景气减缓及原材料产能的释放,甚至太阳能级冶金硅的出现,多晶硅原材料合同价小幅波动,现货价回落,由此判断202_年后长晶切片厂锁定利润的能力增强。而各晶体硅电池片厂在竞相扩产及其它种类太阳能电池片分食市场下,不免减价竞争。面对全球景气趋缓与成熟市场的政府补贴缩水,应谨慎审视自我在光伏产业链垂直整合或垂直分工的定位,以有限资金进行有效的策略性切入来降低进料成本提高竞争力。

2.提高生产效率与效益:目前晶体硅电池片厂产能利用率与设备使用率多不理想,应该回归企业营运基本面,着力于改善实际产量/设计产能、营收额/设备资本额、营利额/设备折旧额等衡量指标。具体降低营运成本的措施可能有:工艺优化以提升光电转换效率与良品率;落实日常点检与周期性预防保养以提高内外围设备妥善率即可生产时间A/T与平均故障时间MTBF指标;完善训练机制以提高人员技术水平的平均复机时间MTTR指标;适度全自动化以提高单位时间产出及缩短生产周期;原物料与能源使用节约合理化;加强后勤管理保障及时备料与应急生产预案等等。

3.创新与研发:现有主流晶体硅电池生产工艺在最佳匹配优化及持续投产下,重复验证了其光电转换效率的局限性。在多晶供料无虞的情况下,晶体硅电池片厂中长期技术发展应以自身特色工艺需求(例如变更电池结构或生产工艺流程;引进或开发新型辅料或设备),向上游供料端要求硅片技术规格(掺杂、少子体寿命、电阻率、厚度等等)以期光电转换效率最大化与成本最优化,并联合下游组件共同开发质量保障的高阶或低阶特色产品以满足不同市场需求,创造自身企业一片蓝海。

我国目前在建的或已建的光伏产业项目主要有： 1.江西赛维多晶硅项目

投资方为江西赛维太阳能有限公司，项目地址在江西的新余市，靠近江西赛维在新余市的现有太阳能晶片工厂。江西赛维太阳能有限公司是太阳能多晶片制造公司，江西赛维太阳能向全球光电产品，包括太阳能电池和太阳能模组生产商提供多晶片。另外该公司还向单晶及多晶太阳能电池和模组生产商提供晶片加工服务。江西赛维太阳能公司计划在202_年底完成多晶硅工厂建设，预计生产能力最高可到6000吨多晶矽，到202_年底再提高到15000吨水准。

江西赛维多晶硅项目由总部位於德克萨斯州的Fluor公司负责设计、采购设备及建造，项目合同达10亿美元。2.4.连云港多晶硅项目

202_年12月5日，总投资10亿美元、年产1万吨高纯度多晶硅项目投资协议在南京江苏议事园正式签约。该项目由TRINA SOLAR LIMITED(天合光能有限公司)在连云港市经济技术开发区投资建设。TRINA SOLAR LIMITED是一家在美国纽交所上市的国际知名光伏企业。美林集团、瑞士好能源、美国威灵顿、德意志银行等多家国际知名公司均为该公司股东。TRINA SOLAR LIMITED拟独资设立的天合光能（连云港）有限公司采用目前国际上较先进的改良西门子法生产工艺。

5..深南玻宜昌多晶硅项目

投资方为南玻与香港华仪有限公司、宜昌力源科技开发有限责任公司共同投资建设，项目名称宜昌南玻硅材料有限公司，它南玻集团下属控股子公司，隶属于南玻集团太阳能事业部，公司成立于202_年8月。公司位于湖北省宜昌市猇亭区，规划占地为1500亩，分一、二、三期工程统一规划布局，总规模为年产5000吨高纯多晶硅、450兆瓦太阳能电池组件，公司总投资约60亿人民币。宜昌南玻公司将主要从事半导体高纯硅材料、高纯超细有机硅单体、白碳黑的生产与销售以及多晶硅、单晶硅、硅片及有机硅材料的高效制取、提纯和分离等工艺技术和设备开发。首期工程年产1500吨高纯多晶硅项目即将开工。

项目一期目标为年产1500吨高纯多晶硅,于202_年10月22日奠基，一期建设计划在两年内完成。公司此前披露,一期工程拟投资7.8亿元,预计投资内部收益率可达49.48%,静态回收期(不含建设期)为2.61年。

该项目是宜昌市迄今引进的投资规模最大的工业项目,已被列入湖北省“十一五”计划的三大重点项目之一,也是广东省、深圳市对口支援三峡库区经济发展合作重点项目之一。

项目由俄罗斯国家稀有金属研究设计院与中国成达工程公司共同设计,同时融入了世界上先进的工艺及装备。它是南玻、俄罗斯国家稀有金属研究设计院、中国成达工程公司在项目技术上精诚合作的结晶。6.洛阳中硅多晶硅项目

这是中国目前最有竞争实力的多晶硅项目之一，中硅高科技有限公司为中国恩菲控股子公司，中硅高科技有限公司是洛阳单晶硅有限责任公司、洛阳金丰电化有限公司和中国有色工程设计研究总院三方在202_年年初共同出资组建的合资公司，其中中国有色工程设计研究总院拥有多项科技成果，处于国际多晶硅工艺技术研究的前列，洛阳单晶硅有限责任公司则是国内最大的半导体材料生产厂家(代号740，与峨眉半导体厂739齐名为中国多晶硅的“黄埔军校”)，而金丰电化有限公司是本地较有实力的企业。202_年6月，年产300吨多晶硅高技术产业化项目奠基，202_年 10月项目如期投产。目前，300吨多晶硅项目已具备达产能力。202_年12月18日，洛阳中硅高科扩建1000吨多晶硅高技术产业化项目奠基，目前已基本完成设备安装，进入单体调试阶段。202_年12月18日，洛阳中硅高科年产202_吨多晶硅扩建工程的奠基。

洛阳中硅高科年产202_吨多晶硅项目是河南省、洛阳市“十一五”期间重点支持项目，其核心装备研究列入国家“863”科技支撑计划项目，总投资14亿元，建设工期20个月，计划于202_年建成投产。

其它的还有孝感大悟县多晶硅项目，牡丹江多晶硅项目，益阳晶鑫多晶硅项目，益阳湘投吨多晶硅项目，南阳迅天宇多晶硅项目，济宁中钢多晶硅项目，曲靖爱信佳多晶硅项目等，基本上各个省份都处天大规模建设时期。光伏产业市场分析 及发展前景

今年下半年起光伏产业从上游多晶硅到下游组件普遍进入大规模扩产周期，这也将带来对各种上游设备、中间材料的需求提升。这包括晶硅生产中需要铸锭炉以及晶硅切割过程中的耗材，刃料和切割液等。

随着太阳能作为一种新能源的逐渐应用，光伏材料的市场规模逐年增加，应用的范围日趋广泛。光伏材料指的是应用在太阳能发电组件上给光伏发电提供支持的化学材料，主要使用在太阳能发电设备的背板、前板、密封部位和防反射表面，包括玻璃、热聚合物和弹性塑料聚合物、密封剂以及防反射涂料。

据Frost&Sullivan的研究，至202_年，光伏材料的全球市场总价值已达到13.4亿美元。202_年到202_年的年复合增长率11.9%。202_年光伏材料的全球市场总价值仅为5.4亿美元。

在202_年整个光伏行业中，包括玻璃和含氟聚合物的光伏前板，其市场占总市场收入的31.6%；光伏背板市场，主要包括光电产品，如聚合物和特种玻璃产品，占整个市场收入的36.6%。普遍用于所有太阳能电池的以层压形式存在的密封剂，占市场总收入的26.3%，防反射涂料以及其他材料占据市场收入的5.5%。

不过，随着消费者需求的不断变化、终端用户市场需求波动以及市场对光伏组件效率的要求不断提高，将使光伏行业发展速度略微减缓，Frost&Sullivan预计在202_年，光伏材料市场的年增长率将下降到22.4%，总价值达107.6亿美元。

在整个光伏材料市场中，Isovolate AG、Coveme和Mitsui Chemical Fabro公司的收入在市场份额中排名前三位。其中Isovolate主要经营太阳能电池背板，其市场份额为10.4%，占总份额的十分之一；Coveme公司和Mitsui Chemical Fabro分别经营背板组件和密封剂，其市场份额均为8.9%。对于生产销售密封剂为主的STR Solar和制造背板组件的Madico公司，也以7.3%和7.0%的市场份额在光伏材料行业占据着重要的地位。

不过，截止目前，光伏材料市场主要由欧洲和美国公司主导，同时一些日本和中国的企业也在不断地扩大其全球业务。印度、中国已成为光伏材料发展的新市场和新的制造国家。202_年，全球范围内存在着超过350家供应光伏材料的公司，其中包括了像AGE Solar、Bridgestone和Isovolate AG等跨国公司，也包括了许多的地区性公司。行业内的强强联合和兼并、收购等现象也层出不穷。

多晶硅是光伏太阳能电池的主要组成组分。根据有关分析数据表明，近5年多晶硅已出现高的增长率，并且将呈现继续增长的重要潜力。

PHOTON咨询公司指出，太阳能市场以十分强劲的态势增长，并将持续保持，202_~202_年的年均增长率超过50%，但是多晶硅供应商的市场机遇受到价格、供应和需求巨大变化的影响。后危机时代太阳能模块设施增长的强劲复苏致使多晶硅市场吃紧。

202_年8月，韩国OCI公司与韩国经济发展集团签约备忘录，将共同投资84亿美元（包括其他事项），将在韩国郡山新增能力，这将使OCI公司总的多晶硅制造能力翻二番以上。Hemlock公司正在美国田纳西州Clarksville建设投资为12亿美元的多晶硅制造厂，而瓦克化学公司正在德国Nünchritz建设投资为8亿欧元（10亿美元）的太阳能级多晶硅制造装置。

按照PHOTON咨询公司的202_年太阳能市场报告，在现行政策和经济环境下，预计多晶硅供应在202_~202_年的年均增长率为16%，将达到202_年29万吨/年。能力增长主要受到主要生产商的扩能所驱动，这些生产商包括美国Hemlock半导体公司、OCI公司和瓦克化学公司。

分析指出，光伏部门受刺激政策的拉动，正在扩能之中，预计多晶硅供应的年均增长率可望达43%，将使其能力达到202_年近50万吨。目前正在研究的或已经应该到工业中的光伏材料的制备： 1.有机光伏材料的制备： 1.1原料与试剂

所用溶剂采用通常的方法纯化和干燥．２－溴噻吩，３，４－二溴噻吩和金属镁片为 Alfa Aesar公司产品． 镍催化剂，Ｎ－氯磺酰异氰酸酯和苝四甲酸二酐(Ｐ ＴＣＤＡ)均为 Aldrich公司产品，直接使用．２，２′：５′，２″ －三噻吩（３ Ｔ），２，２ ′：５′，２″：５″，２″′ －四噻吩（４ Ｔ）和２，３，４，５ －四噻吩基噻吩 ＸＴ 为自行合成 ． 1.2 测定

紫外光谱的测定采用美国热电公司的 Helios －γ型光谱仪．

设计、合成了新型齐聚噻吩衍生物 ３Ｔ－ＣＮ，３Ｔ－２ＣＮ，４Ｔ－ＣＮ，４Ｔ－２ＣＮ，ＸＴ 和 ＸＴ－２ＣＮ． 以３Ｔ－ＣＮ，３Ｔ－２ＣＮ，４Ｔ－ＣＮ，４Ｔ－２ＣＮ，ＸＴ 和 ＸＴ－２ ＣＮ 分别作为电子给体材料 Ｐ ＴＣＤＡ作为电子受体材料组装了ｐ － ｎ异质结有机光伏器件 对这些器件的光分别为 １.５１％，２．２４％ ２．１０％ ２．７４％ ０．５８％和６５％ 如表１所示．

伏性能进行了研究． 研究发现 以３Ｔ－ＣＮ，３Ｔ－２ＣＮ，４Ｔ－ＣＮ，４Ｔ－２ＣＮ，ＸＴ和ＸＴ－２ＣＮ 分别作为电子给体材料的有机光伏器件的光电转换效率分别为1.15％，2.24％，2.10％，2.74％，0.58％和0.65％．电子给体材料中－ＣＮ基团的引入可以提高器件的光电转换效率． 2.多晶硅的提纯办法 2.1三氯氢硅氢还原法

三氯氢硅氢还原法亦称西门子法,是德国Siemens公司于1954年发明的一项制备高纯多晶硅技术。该技术采用高纯三氯氢硅(SiHCl)作为原料,氢气作为还原剂,采用西门子法或流化床的方式生长多晶硅。此法有以下3个关键工序。(1)硅粉与氯化氢在流化床上进行反应以形成SiHCl,反应方程式为: Si+3HCl→SiHCl+H2(2)对SiHCl3进行分馏提纯,以获得高纯甚至10-9级(ppb)超纯的状态:反应中除了生成中间化合物SiHCl外,还有附加产物,如SiCl、SiH2Cl2和FeCl3、BCl3、PCl3等杂质,需要精馏提纯。经过粗馏和精馏两道工艺,中间化合物SiHCl的杂质含量-7-10可以降到10～10数量级。

(3)将高纯SiHCl用H2通过化学气相沉积(CVD)还原成高纯多晶硅,反应方程式为 :SiHCl+H2→Si+3HCl或2SiHCl→Si+2HCl+SiCl该工序是将置于反应室的原始高纯多晶硅细棒(直径5mm～6mm,作为生长籽晶)通电加热到1100℃以上,加入中间化合物SiHCl和高纯H2,通过CVD技术在原始细棒上沉积形成直径为150mm～200mm的多晶硅棒,从而制得电子级或太阳级多晶硅。2.2 硅烷热分解法

1956年英国标准电讯实验所成功研发出了硅烷(SiH4)热分解制备多晶硅的方法, 即通常所说的硅烷法。1959年日本的石冢研究所也同样成功地开发出了该方法。后来,美国联合碳化物公司(Union Carbide)采用歧化法制备SiH4,并综合上述工艺加以改进,诞生了生产多晶硅的新硅烷法。这种方法是通过SiHCl4将冶金级硅转化成硅烷气的形式。制得的硅烷气经提纯后在热分解炉中分解,生成的高纯多晶硅沉积在加热到850℃以上的细小多晶硅棒上,采用该技术的有美国ASIMI和SGS(现为REC)公司。同样,硅烷的最后分解也可以利用流化床技术得到颗粒状高纯多晶硅。目前采用此技术生产粒状多晶硅的公司有:挪威的REC、德国的Wacker、美国的Hemlock和MEMC公司等。硅烷气的制备方法多种多样,如SiCl4 氢化法、硅合金分解法、氢化物还原法、硅的直接氢化法等,其主要优点在于硅烷易于提纯,热分解温度低等。虽然该法获得的多晶硅纯度高,但综合生产成本较高,而且硅烷易燃易爆,生产操作时危险性大。2.3 物理提纯法 长期以来,从冶金级硅提纯制备出低成本太阳能级多晶硅已引起业内人士的极大兴趣,有关人员也进行了大量的研究工作,即采用简单廉价的冶金级硅提纯过程以取代复杂昂贵的传统西门子法。为达到此目的,常采用低成本高产率的物理提纯 法(亦称冶金法),具体方法是采用不同提纯工艺的优化组合对冶金级硅进行提炼进而达到太阳能级硅的纯度要求。其中每一种工艺都可以将冶金级硅中的杂质含量降低1个数量级。

晶硅太阳电池向高效化和薄膜化方向发展

晶硅电池在过去20年里有了很大发展，许多新技术的采用和引入使太阳电池效率有了很大提高。在早期的硅电池研究中，人们探索各种各样的电池结构和技术来改进电池性能，如背表面场，浅结，绒面，氧化膜钝化，Ti／Pd金属化电极和减反射膜等。后来的高效电池是在这些早期实验和理论基础上的发展起来的。单晶硅高效电池

单晶硅高效电池的典型代表是斯但福大学的背面点接触电池（PCC），新南威尔士大学（UNSW）的钝化发射区电池（PESC，PERC，PERL以及德国Fraumhofer太阳能研究所的局域化背表面场（LBSF）电池等。

我国在“八五”和“九五”期间也进行了高效电池研究，并取得了可喜结果。近年来硅电他的一个重要进展来自于表面钝化技术的提高。从钝化发射区太阳电池（PESC）的薄氧化层（＜10nm）发展到PCC／PERC／PER1。电池的厚氧化层（110nm）。热氧化钝化表面技术已使表面态密度降到

10卜cm2以下，表面复合速度降到100cm／s以下。此外，表面V型槽和倒金字塔技术，双层减反射膜技术的提高和陷光理论的完善也进一步减小了电池表面的反射和对红外光的吸收。低成本高效硅电池也得到了飞速发展。（1）新南威尔士大学高效电池

（A）钝化发射区电池（PESC）：PESC电池1985年问世，1986年V型槽技术又被应用到该电池上，效率突破20％。V型槽对电他的贡献是：减少电池表面反射；垂直光线在V型槽表面折射后以41”角进入硅片，使光生载流子更接近发射结，提高了收集效率，对低寿命衬底尤为重要；V型槽可使发射极横向电阻降低3倍。由于PESC电他的最佳发射极方块电阻在150 Ω／口以上，降低发射极电阻可提高电池填充因子。

在发射结磷扩散后，„m厚的Al层沉积在电他背面，再热生长10nm表面钝化氧化层，并使背面Al和硅形成合金，正面氧化层可大大降低表面复合速度，背面Al合金可吸除体内杂质和缺陷，因此开路电压得到提高。早期PESC电池采用浅结，然而后来的研究证明，浅结只是对没有表面钝化的电他有效，对有良好表面钝化的电池是不必要的，而氧化层钝化的性能和铝吸除的作用能在较高温度下增强，因此最佳PEsC电他的发射结深增加到1µm左右。值得注意的是，目前所有效率超过20％的电池都采用深结而不是浅结。浅结电池已成为历史。

PEsC电池的金属化由剥离方法形成Ti-pd接触，然后电镀Ag构成。这种金属化有相当大的厚／宽比和很小的接触面积，因此这种电池可以做到大子83％的填充因子和20．8％（AM1．5）的效率。

（B）钝化发射区和背表面电池（PERC）：铝背面吸杂是PEsC电池的一个关键技术。然而由于背表面的高复合和低反射，它成了限制PESC电池技术进一步提高的主要因素。PERC和PERL电池成功地解决了这个问题。它用背面点接触来代替PEsC电他的整个背面铝合金接触，并用TCA（氯乙烷）生长的110nm厚的氧化层来钝化电他的正表面和背表面。TCA氧化产生极低的界面态密度，同时还能排除金属杂质和减少表面层错，从而能保持衬底原有的少子寿命。由于衬底的高少子寿命和背面金属接触点处的高复合，背面接触点设计成2mm的大间距和2001Lm的接触孔径。接触点间距需大于少子扩散长度以减小复合。这种电池达到了大约700mV的开路电压和22．3％的效率。然而，由于接触点间距太大，串联电阻高，因此填充因子较低。

（C）钝化发射区和背面局部扩散电池（PERL）：在背面接触点下增加一个浓硼扩散层，以减小金属接触电阻。由于硼扩散层减小了有效表面复合，接触点问距可以减小到250µm、接触孔径减小到10µm而不增加背表面的复合，从而大大减小了电他的串联电阻。PERL电池达到了702mV的开路电压和23．5％的效率。PERC和PER1。电池的另一个特点是其极好的陷光效应。由于硅是间接带隙半导体，对红外的吸收系数很低，一部分红外光可以穿透

2电池而不被吸收。理想情况下入射光可以在衬底材料内往返穿过4n次，n为硅的折射率。PER1。电池的背面，由铝在SiO2上形成一个很好反射面，入射光在背表面上反射回正表面，由于正表面的倒金字塔结构，这些反射光的一大部分又被反射回衬底，如此往返多次。Sandia国家实验室的P。Basore博士发明了一种红外分析的方法来测量陷光性能，测得PERL电池背面的反射率大于95％，陷光系数大于往返25次。因此PREL电他的红外响应极高，也特别适应于对单色红外光的吸收。在1．02µm波长的单色光下，PER1。电他的转换效率达到45．1％。这种电池AM0下效率也达到了20．8％。

（D）埋栅电池：UNSW开发的激光刻槽埋栅电池，在发射结扩散后，用激光在前面刻出20µm宽、40µm深的沟槽，将槽清洗后进行浓磷扩散。然后在槽内镀出金属电极。电极位于电池内部，减少了栅线的遮蔽面积。电池背面与PESC相同，由于刻槽会引进损伤，其性能略低于PESC电池。电他效率达到19．6％。

（2）斯但福大学的背面点接触电池（PCC）点接触电他的结构与PER1。电池一样，用TCA生长氧化层钝化电池正反面。为了减少金属条的遮光效应，金属电极设计在电池的背面。电池正面采用由光刻制成的金字塔（绒面）结构。位于背面的发射区被设计成点状，50µm间距，10µm扩散区，5µm接触孔径，基区也作成同样的形状，这样可减小背面复合。衬底采用n型低阻材料（取其表面及体内复合均低的优势），衬底减薄到约100µm，以进一步减小体内复合。这种电他的转换效率在AM1．5下为22．3％。

（3）德国Fraunhofer太阳能研究所的深结局部背场电池（LBSF）

LBSF的结构与PERL电池类似，也采用TCA氧化层钝化和倒金字塔正面结构。由于背面硼扩散一般造成高表面复合，局部铝扩散被用来制作电池的表面接触，2cmX2cm电池电池效率达到23．3％（Voc=700mV，Isc－～41．3mA，FF一0．806）。

+（4）日本sHARP的C一Si／µc-Si异质pp结高效电池

SHARP公司能源转换实验室的高效电池，前面采用绒面织构化，在SiO2钝化层上沉积SiN为A只乙后面用RF-PECVD掺硼的µc一Si薄膜作为背场，用SiN薄膜作为后表面的钝化层，Al层通过SiN上的孔与µcSi薄膜接触。5cmX5cm电他在AM1．5条件下效率达到21．4％（Voc＝669mV，Isc＝40.5mA，FF=0．79）。

（5）我国单晶硅高效电池

天津电源研究所在国家科委“八五”计划支持下开展高效电池研究，其电池结构类似UNSw的V型槽PEsC电池，电池效率达到20．4％。北京市太阳能研究所“九五”期间在北京市政府支持下开展了高效电池研究，电池前面有倒金字塔织构化结构，2cmX2cm电池效率达到了19．8％，大面（5cmX5cm）激光刻槽埋栅电池效率达到了18．6％。二十一世纪光伏材料的发展趋势和展望

90年代以来，在可持续发展战略的推动下，可再生能源技术进入了快速发展的阶段。据专家预测，下世纪中叶太阳能和其它可再生能源能够提供世界能耗的50％。

光伏建筑将成为光伏应用的最大市场

太阳能光伏系统和建筑的完美结合体现了可持续发展的理想范例，国际社会十分重视。国际能源组织（IEA）＋ 1991和1997相继两次起动建筑光伏集成计划，获得很大成功，建筑光伏集成有许多优点：①具有高技术、无污和自供电的特点，能够强化建筑物的美感和建筑质量；②光伏部件是建筑物总构成的一部分，除了发电功能外，还是建筑物耐候的外部蒙皮，具有多功能和可持续发展的特征；③分布型的太阳辐射和分布型的建筑物互相匹配；④建筑物的外壳能为光伏系统提供足够的面积；⑤不需要额外的昂贵占地面积，省去了光伏系统的支撑结构，省去了输电费用；③PV阵列可以代替常规建筑材料，从而节省安装和材料费用，例如昂贵的外墙包覆装修成本有可能等于光伏组件的成本，如果安装光伏系统被集成到建筑施工过程，安装成本又可大大降低；①在用电地点发电，避免传输和分电损失（5一10％），降低了电力传输和电力分配的投资和维修成本，建筑光伏集成系统既适用于居民住宅，也适用商业、工业和公共建筑，高速公路音障等，既可集成到屋顶，也可集成到外墙上；既可集成到新设计的建筑上，也可集成到现有的建筑上。光伏建筑集成近年来发展很炔，许多国家相继制定了本国的光伏屋顶计划。建筑自身能耗占世界总能耗的1／3，是未来太阳能光伏发电的最大市场。光伏系统和建筑结合将根本改变太阳能光伏发电在世界能源中的从属地位，前景光明。

PV产业向百兆瓦级规模和更高技术水平发展

目前PV组件的生产规模在5一20Mw／年，下世纪将向百兆瓦级甚至更大规模发展。同时自动化程度、技术水平也将大大提高，电池效率将由现在的水平（单晶硅13％一15％，多晶硅11％一13％）向更高水平（单晶硅18％一20％，多晶硅16％一18％）发展，同时薄膜电池在不断研究开发，这些都为大幅度降低光伏发电 成本提供了技术基础。

下世纪前半期光伏发电将超过核电

专家预计，下世纪前半期的30一50年代，光伏发电将超过核电。1997年世界发电总装机容量约2000GW，其中核电约400GW，约占20％，世界核电目前是收缩或维持，而我国届时核能将发展到约100GW，这就意味着世界光伏发电届时将达到500GW左右。1998年世界光伏发电累计总装机容量800MW，以202_年计算，这要求光伏发电年增长率达16．5％，这是一个很实际的发展速度，前提是光伏系统安装成本至少能和核能相比。PV发电成本下降趋势

美国能源部1996年关于PV联网系统市场价格下降趋势预测表明，每年它将以9％速率降低。1996年pv系统的平均安装成本约7美元／Wp，预计202_年安装成本将降到3美元／Wp，PV发电成本）11美元／kWh；202_年PV发电成本降到6美分／kWh，系统安装成本约1．7美元／Wp。

降低成本可通过扩大规模、提高自动化程度和技术水平、提高电池效率等途径实现。可行性研究指出，500MW／年的规模，采用现有已经实现商业化生产的晶硅技术，可使PV组件成本降低到：欧元左右（其中多晶硅电池组件成本0．91欧元／Wp），如果加上技术改进和提高电池效率等措施，组件平均成本可降低到1美元／Wp。在这个组件成本水平上，加上系统其它部件成本降低，发电成本6美分／kWh是能实现的。考虑到薄膜电池，未来降低成本的潜力更大，因此在下世纪前10一30年把PV系统安装成本降低到与核电可比或更低是完全可能的。

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