1. 单晶硅性质:单晶硅具有金刚石晶格,晶体硬而脆,具有金属光泽,能导电,但导电率不及金属,且随着温度升高而增加,具有半导体性质。单晶硅是重要的半导体材料。在单晶硅中掺入微量的第ЩA族元素,形成P型半导体,掺入微量的第VA族元素,形成N型,N型和P型半导体结合在一起,就可做成太阳能电池,将辐射能转变为电能。在开发能源方面是一种很有前途的材料。
2. 单晶硅用途: 在日常生活里,单晶硅可以说无处不在,电视、电脑、冰箱、电话、手表、汽车,处处都离不开单晶硅材料,单晶硅作为科技应用普及材料之一,已经渗透到人们生活中各个角落。
人类在征服宇宙的征途上,所取得的每一步进步,都有着单晶硅的身影。航天飞机、宇宙飞船、人造卫星都要以单晶硅作为必不可少的原材料。
直拉单晶硅产品,可以用于二极管级、整流器件级、电路级以及太阳能电池级单晶产品的生产和深加工制造,其后续产品集成电路和半导体分离器件已广泛应用于各个领域,在军事电子设备中也占有重要地位。
在光伏技术和微小型半导体逆变器技术飞速发展的今天,利用单晶硅所生产的太阳能电池可以直接把太阳能转化为光能,实现了迈向绿色能源革命的开始。北京2008年奥运会将把“绿色奥运”做为重要内容向全世界展现,单晶硅的利用在其中将是非常重要的一环。现在,国外的太阳能光伏电站已经到了理论成熟阶段,正在向实际应用阶段过渡,太阳能单晶硅的利用将普及到全世界范围,市场需求量不言而喻。
高纯的单晶硅棒是单晶硅太阳电池的原料,硅纯度要求99.999%。单晶硅太阳电池是当前开发得最快的一种太阳电池,它的构和生产工艺已定型,产品已广泛用于空间和地面。为了降低生产成本,现在地面应用的太阳电池等采用太阳能级的单晶硅棒,材料性能指标有所放宽。有的也可使用半导体器件加工的头尾料和废次单晶硅材料,经过复拉制成太阳电池专用的单晶硅棒。
单晶硅是转化太阳能、电能的主要材料。在日常生活里,单晶硅可以说无处不在,电视、电脑、冰箱、电话、汽车等等,处处离不开单晶硅材料;在高科技领域,航天飞机、宇宙飞船、人造卫星的制造,单晶硅同样是必不可少的原材料。
在科学技术飞速发展的今天,利用单晶硅所生产的太阳能电池可以直接把太阳能转化为光能,实现了迈向绿色能源革命的开始。现在,国外的太阳能光伏电站已经到了理论成熟阶段,正在向实际应用阶段过渡,太阳能单晶硅的利用将普及到全世界范围,市场需求量不言而喻.直拉硅单晶广泛应用于集成电路和中小功率器件。区域熔单晶目前主要用于大功率半导体器件,比如整流二极管,硅可控整流器,大功率晶体管等。
区熔(NTD)单晶硅可生产直径范围为:Φ1.5〞- Φ4〞。
直拉单晶硅可生产直径范围为:Φ2〞-Φ8〞。
3. 单晶硅的前景:作为最理想的可再生能源,太阳能具有“取之不尽,用之不竭”的特点,而利用太阳能发电具有环保等优点,且不必考虑其安全性问题。这在发达国家得到了高度重视。在能源短缺,环境保护问题日益严重的我国,低成本高效率地利用太阳能将越发重要。太阳能电池就是利用光伏效应将太阳能直接转换为电能的一种装置,自太阳能电池商品化以来,单晶硅是制备太阳能电池的主要材料,单晶硅电池具有电池转换效率高,稳定性好等特点,是目前世界上最理想的光电转换材料。
硅片直径越大,技术要求越高,越有市场前景,价值也就越高。
日本、美国和德国是主要的硅材料生产国。中国硅材料工业与日本同时起步,但总体而言,生产技术水平仍然相对较低,而且大部分为2.5、3、4、5英寸硅锭和小直径硅片。中国消耗的大部分集成电路及其硅片仍然依赖进口。但我国科技人员正迎头赶上,于1998年成功地制造出了12英寸单晶硅,标志着我国单晶硅生产进入了新的发展时期。
4. 单晶硅加工:将单晶硅棒切成片,一般片厚约0.3毫米。硅片经过形、抛磨、清洗等工序,制成待加工的原料硅片。加工太阳电池片,首先要在硅片上掺杂和扩散,一般掺杂物为微量的硼、磷、锑等。扩散是在石英管制成的高温扩散炉中进行。这样就硅片上形成P?/FONT>N结。然后采用丝网印刷法,精配好的银浆印在硅片上做成栅线,经过烧结,同时制成背电极,并在有栅线的面涂覆减反射源,以防大量的光子被光滑的硅片表面反射掉。因此,单晶硅太阳电池的单体片就制成了。单体片经过抽查检验,即可按所需要的规格组装成太阳电池组件(太阳电池板),用串联和并联的方法构成一定的输出电压和电流。最后用框架和装材料进行封装。用户根据系统设计,可将太阳电池组件组成各种大小不同的太阳电池方阵,亦称太阳电池阵列。目前单晶硅太阳电池的光电转换效率为15%左右,实验室成果也有20%以上的。
5. 近两年来国内太阳能电池产业发展极快,特别是江、浙地区太阳能电池企业蜂拥而上。由于发展太快,2005年的太阳能电池产量数据很难正确统计,只能根据了解的情况作一个粗略估计。
太阳能电池产量:江苏无锡尚德太阳能电力有限公司、宁波太阳能电源有限公司、中电电气南京光伏科技有限公司、云南天达光伏科技股份公司、上海交大泰阳绿色能源公司等主要的十多家公司2005年总产量约为110MW~140MW。据《国家发改委/全球环境基金/世界银行中国可再生能源发展项目》办公室估计,2006年底预计产量将达到280MW,生产能力可达1450MW。
组件生产量上台阶
太阳能电池组件生产量:天威英利新能源公司、上海太阳能科技有限公司、江苏林洋新能源公司、新疆新能源公司、常州天合光能有限公司、浙江昱辉阳光能源公司、西安佳阳能源公司、力诺光伏高科技有限公司、上海超日太阳能科技公司、无锡佳诚太阳能科技有限公司、无锡国飞绿色能源有限公司、深圳能联电子有限公司等十多家公司2005年总产量达220WM~284WM,今年更有厂房建筑面积达7万平方米的无锡二泉太阳能科技有限公司这样大型组件封装企业的加入,使得我国的组件生产量又上一个新台阶。据《国家发改委/全球环境基金/世界银行中国可再生能源发展项目》办公室统计,生产能力约857MW,预计2006年底生产能力将达到2000MW。
硅原材料多为进口
2005年我国晶体硅锭制造产业的产量和生产能力(其中一部分用作晶体硅太阳能电池原料):据《国家发改委/全球环境基金/世界银行中国可再生能源发展项目》办公室统计,河北宁晋单晶硅基地、保定天威英利新能源公司、锦州华日硅材料有限公司、江苏顺达半导体发展有限公司、常州天合光能公司、宁波晶元太阳能有限公司、绍兴精功太阳能有限公司、常州亿晶光电科技有限公司、江苏华日源电子科技有限公司等十多家公司总生产量产量约为2436吨(单晶硅2086吨,多晶硅350吨)。生产能力5792吨(单晶硅4800吨,多晶硅992吨)。
硅原材料多从国外进口,只有小部分由洛阳中硅高科技有限公司和四川娥眉半导体材料厂等厂家提供。
2005年太阳能电池组件主要销往欧洲,特别是德国。现在几乎是我国生产多少国外就收购多少;但不仅硅原材料,组装用的硅太阳能电池相当一部分也从国外进口。 累计装机70MW
我国光伏发电装机数量:据《国家发改委/全球环境基金/世界银行中国可再生能源发展项目》办公室统计,2004年新装机约10MW,2005年新装机约5MW,历年累计装机约70MW。在历年装机量中,大约有54%是属于商业化的市场(通信工业应用和各种太阳能光伏产品),而另外的46%则属于需要政府和政策支持的市场,包括农村电气化和并网光伏发电等)。
制造技术发展较快
太阳能电池制造技术方面:由于硅材料缺乏,价格飞速上涨,极大地促进了硅太阳能电池薄片技术的发展,目前硅片厚度已普遍地从370μm降到240μm,有的厂家已减薄到220μm,仍能保持较高的成品率。同时也促进了太阳能电池效率的提高,多晶硅太阳能电池一般效率已达到13%-14%,有的企业己能批量生产15%的产品;而单晶硅电池效率已普遍达到14%-15%,有的企业己能批量生产16%的产品。现在已开始试制200μm的薄硅片产品。
此外,北京七星华电电子股份有限公司等几家有实力的公司已能制造和生产硅太阳能电池和组件的制造设备,特别是一些国产的单晶炉和太阳能电池封装设备已有较高的制造技术水平。绍兴精功太阳能有限公司等企业已开始研制200公斤级以上的多晶硅铸锭炉。
政策促进产业发展
现在,我国大大小小从事太阳能电池硅料、硅片、电池、组件及生产设备的生产厂家已有数百家。
国家发改委已出台可再生能源发电有关管理规定,明确太阳能发电可向国家申报政策和资金支持。
《可再生能源法》今年1月1日起实施。今年4月份国家能源领导小组会议上已批准国家发改委提出的我国太阳能发电的中长期发展规划、发展重点和目标。国家发改委还同时发布了《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》,明确了2006年及以后建设的可再生能源发电项目上网电价及费用分摊管理办法。办法中规定可再生能源发电项目上网电价高于当地燃煤机组标杆上网电价的部分等费用,通过向全国电力用户统一征收电价附加额的方式解决。各省级电网企业按其销售电量占全国的比例,分摊全国可再生能源电价附加额,其实际支付的可再生能源电价附加额与其应承担的电价附加额的差额,在全国范围内实行统一调配。到2010年可享受电价优惠政策的太阳能电池总安装量可达到350MW。
国家的这些扶植政策和措施将大力促进我国太阳能光电产业的发展。
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2. 单晶硅用途: 在日常生活里,单晶硅可以说无处不在,电视、电脑、冰箱、电话、手表、汽车,处处都离不开单晶硅材料,单晶硅作为科技应用普及材料之一,已经渗透到人们生活中各个角落。
人类在征服宇宙的征途上,所取得的每一步进步,都有着单晶硅的身影。航天飞机、宇宙飞船、人造卫星都要以单晶硅作为必不可少的原材料。
直拉单晶硅产品,可以用于二极管级、整流器件级、电路级以及太阳能电池级单晶产品的生产和深加工制造,其后续产品集成电路和半导体分离器件已广泛应用于各个领域,在军事电子设备中也占有重要地位。
在光伏技术和微小型半导体逆变器技术飞速发展的今天,利用单晶硅所生产的太阳能电池可以直接把太阳能转化为光能,实现了迈向绿色能源革命的开始。北京2008年奥运会将把“绿色奥运”做为重要内容向全世界展现,单晶硅的利用在其中将是非常重要的一环。现在,国外的太阳能光伏电站已经到了理论成熟阶段,正在向实际应用阶段过渡,太阳能单晶硅的利用将普及到全世界范围,市场需求量不言而喻。
高纯的单晶硅棒是单晶硅太阳电池的原料,硅纯度要求99.999%。单晶硅太阳电池是当前开发得最快的一种太阳电池,它的构和生产工艺已定型,产品已广泛用于空间和地面。为了降低生产成本,现在地面应用的太阳电池等采用太阳能级的单晶硅棒,材料性能指标有所放宽。有的也可使用半导体器件加工的头尾料和废次单晶硅材料,经过复拉制成太阳电池专用的单晶硅棒。
单晶硅是转化太阳能、电能的主要材料。在日常生活里,单晶硅可以说无处不在,电视、电脑、冰箱、电话、汽车等等,处处离不开单晶硅材料;在高科技领域,航天飞机、宇宙飞船、人造卫星的制造,单晶硅同样是必不可少的原材料。
在科学技术飞速发展的今天,利用单晶硅所生产的太阳能电池可以直接把太阳能转化为光能,实现了迈向绿色能源革命的开始。现在,国外的太阳能光伏电站已经到了理论成熟阶段,正在向实际应用阶段过渡,太阳能单晶硅的利用将普及到全世界范围,市场需求量不言而喻.直拉硅单晶广泛应用于集成电路和中小功率器件。区域熔单晶目前主要用于大功率半导体器件,比如整流二极管,硅可控整流器,大功率晶体管等。
区熔(NTD)单晶硅可生产直径范围为:Φ1.5〞- Φ4〞。
直拉单晶硅可生产直径范围为:Φ2〞-Φ8〞。
3. 单晶硅的前景:作为最理想的可再生能源,太阳能具有“取之不尽,用之不竭”的特点,而利用太阳能发电具有环保等优点,且不必考虑其安全性问题。这在发达国家得到了高度重视。在能源短缺,环境保护问题日益严重的我国,低成本高效率地利用太阳能将越发重要。太阳能电池就是利用光伏效应将太阳能直接转换为电能的一种装置,自太阳能电池商品化以来,单晶硅是制备太阳能电池的主要材料,单晶硅电池具有电池转换效率高,稳定性好等特点,是目前世界上最理想的光电转换材料。
硅片直径越大,技术要求越高,越有市场前景,价值也就越高。
日本、美国和德国是主要的硅材料生产国。中国硅材料工业与日本同时起步,但总体而言,生产技术水平仍然相对较低,而且大部分为2.5、3、4、5英寸硅锭和小直径硅片。中国消耗的大部分集成电路及其硅片仍然依赖进口。但我国科技人员正迎头赶上,于1998年成功地制造出了12英寸单晶硅,标志着我国单晶硅生产进入了新的发展时期。
4. 单晶硅加工:将单晶硅棒切成片,一般片厚约0.3毫米。硅片经过形、抛磨、清洗等工序,制成待加工的原料硅片。加工太阳电池片,首先要在硅片上掺杂和扩散,一般掺杂物为微量的硼、磷、锑等。扩散是在石英管制成的高温扩散炉中进行。这样就硅片上形成P?/FONT>N结。然后采用丝网印刷法,精配好的银浆印在硅片上做成栅线,经过烧结,同时制成背电极,并在有栅线的面涂覆减反射源,以防大量的光子被光滑的硅片表面反射掉。因此,单晶硅太阳电池的单体片就制成了。单体片经过抽查检验,即可按所需要的规格组装成太阳电池组件(太阳电池板),用串联和并联的方法构成一定的输出电压和电流。最后用框架和装材料进行封装。用户根据系统设计,可将太阳电池组件组成各种大小不同的太阳电池方阵,亦称太阳电池阵列。目前单晶硅太阳电池的光电转换效率为15%左右,实验室成果也有20%以上的。
5. 近两年来国内太阳能电池产业发展极快,特别是江、浙地区太阳能电池企业蜂拥而上。由于发展太快,2005年的太阳能电池产量数据很难正确统计,只能根据了解的情况作一个粗略估计。
太阳能电池产量:江苏无锡尚德太阳能电力有限公司、宁波太阳能电源有限公司、中电电气南京光伏科技有限公司、云南天达光伏科技股份公司、上海交大泰阳绿色能源公司等主要的十多家公司2005年总产量约为110MW~140MW。据《国家发改委/全球环境基金/世界银行中国可再生能源发展项目》办公室估计,2006年底预计产量将达到280MW,生产能力可达1450MW。
组件生产量上台阶
太阳能电池组件生产量:天威英利新能源公司、上海太阳能科技有限公司、江苏林洋新能源公司、新疆新能源公司、常州天合光能有限公司、浙江昱辉阳光能源公司、西安佳阳能源公司、力诺光伏高科技有限公司、上海超日太阳能科技公司、无锡佳诚太阳能科技有限公司、无锡国飞绿色能源有限公司、深圳能联电子有限公司等十多家公司2005年总产量达220WM~284WM,今年更有厂房建筑面积达7万平方米的无锡二泉太阳能科技有限公司这样大型组件封装企业的加入,使得我国的组件生产量又上一个新台阶。据《国家发改委/全球环境基金/世界银行中国可再生能源发展项目》办公室统计,生产能力约857MW,预计2006年底生产能力将达到2000MW。
硅原材料多为进口
2005年我国晶体硅锭制造产业的产量和生产能力(其中一部分用作晶体硅太阳能电池原料):据《国家发改委/全球环境基金/世界银行中国可再生能源发展项目》办公室统计,河北宁晋单晶硅基地、保定天威英利新能源公司、锦州华日硅材料有限公司、江苏顺达半导体发展有限公司、常州天合光能公司、宁波晶元太阳能有限公司、绍兴精功太阳能有限公司、常州亿晶光电科技有限公司、江苏华日源电子科技有限公司等十多家公司总生产量产量约为2436吨(单晶硅2086吨,多晶硅350吨)。生产能力5792吨(单晶硅4800吨,多晶硅992吨)。
硅原材料多从国外进口,只有小部分由洛阳中硅高科技有限公司和四川娥眉半导体材料厂等厂家提供。
2005年太阳能电池组件主要销往欧洲,特别是德国。现在几乎是我国生产多少国外就收购多少;但不仅硅原材料,组装用的硅太阳能电池相当一部分也从国外进口。 累计装机70MW
我国光伏发电装机数量:据《国家发改委/全球环境基金/世界银行中国可再生能源发展项目》办公室统计,2004年新装机约10MW,2005年新装机约5MW,历年累计装机约70MW。在历年装机量中,大约有54%是属于商业化的市场(通信工业应用和各种太阳能光伏产品),而另外的46%则属于需要政府和政策支持的市场,包括农村电气化和并网光伏发电等)。
制造技术发展较快
太阳能电池制造技术方面:由于硅材料缺乏,价格飞速上涨,极大地促进了硅太阳能电池薄片技术的发展,目前硅片厚度已普遍地从370μm降到240μm,有的厂家已减薄到220μm,仍能保持较高的成品率。同时也促进了太阳能电池效率的提高,多晶硅太阳能电池一般效率已达到13%-14%,有的企业己能批量生产15%的产品;而单晶硅电池效率已普遍达到14%-15%,有的企业己能批量生产16%的产品。现在已开始试制200μm的薄硅片产品。
此外,北京七星华电电子股份有限公司等几家有实力的公司已能制造和生产硅太阳能电池和组件的制造设备,特别是一些国产的单晶炉和太阳能电池封装设备已有较高的制造技术水平。绍兴精功太阳能有限公司等企业已开始研制200公斤级以上的多晶硅铸锭炉。
政策促进产业发展
现在,我国大大小小从事太阳能电池硅料、硅片、电池、组件及生产设备的生产厂家已有数百家。
国家发改委已出台可再生能源发电有关管理规定,明确太阳能发电可向国家申报政策和资金支持。
《可再生能源法》今年1月1日起实施。今年4月份国家能源领导小组会议上已批准国家发改委提出的我国太阳能发电的中长期发展规划、发展重点和目标。国家发改委还同时发布了《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》,明确了2006年及以后建设的可再生能源发电项目上网电价及费用分摊管理办法。办法中规定可再生能源发电项目上网电价高于当地燃煤机组标杆上网电价的部分等费用,通过向全国电力用户统一征收电价附加额的方式解决。各省级电网企业按其销售电量占全国的比例,分摊全国可再生能源电价附加额,其实际支付的可再生能源电价附加额与其应承担的电价附加额的差额,在全国范围内实行统一调配。到2010年可享受电价优惠政策的太阳能电池总安装量可达到350MW。
国家的这些扶植政策和措施将大力促进我国太阳能光电产业的发展。