1、 技术经济学概论之新型电池项目可行性研究报告 太阳能电池研究报告 学院:化学与化工学院 班级: 姓名: 学号: 2012.1.1 目录第1章 总论.51.1项目概述.51.2项目承办企业概况.8.1.3项目提出的背景及必要性.91.4申请报告的编制依据及研究范围.131.5项目申请成果概要.131.6申请报告的结论.15第2章 市场预测及建设规模.152.1市场分析.152.2 建设规模及产品方案.17原料及辅助材料供应.19 3.1 原辅材料供应.19第四章 工艺技术方案和设备选择.214.1生产原理及生产线路.214.2 工艺设备.24第5章 工程技术方案.275.1建设地点.275.2建
2、设条件.28第六章 环境保护、卫生及消防.296.1环境保护.296.2劳动安全与工业卫生.31第7章 节能及综合利用.317.1能耗指标及分析.317.2 设计中采取的节能措施.32第8章 企业组织和劳动定员.338.1生产组织.338.2 工作制度与劳动定员.34 8.3人员培训.34第9章 项目实施计划.35第十章 投资估算和资金筹措.3510.1 建设资产投资估算. 3510.2 流动资金估算.3510.3 总投资构成.36 10.4 资金筹措.36第11章 财务评价和经济效益分析.3911.1编制依据.3911.2基础数据.4011.3产品成本估算.4011.4 年新增营业收入和年营
3、业税金及附加估算.4111.5利润总额及分配.4211.6财务盈利能力分析.4211.7清偿能力分析.4311.8 不确定性分析 .4311.9财务评价结论.44 第一章 总 论1.1、项目概述1.1.1、项目名称:新兴新能源有限公司 硅太阳能电池投资项目 1.1.2、项目能源原理1 硅太阳能电池工作原理与结构阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应,一般的半导体主要结太构如下:硅材料是一种半导体材料,太阳能电池发电的原理主要就是利用这种半导体的光电效应。一般半导体的分子结构是这样的:上图中,正电荷表示硅原子,负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。当硅晶体中掺入其他的杂质,如硼(黑色或银灰色固
4、体,熔点2300,沸点3658,密度2.34克/厘米,硬度仅次于金刚石,在室温下较稳定,可与氮、碳、硅作用,高温下硼还与许多金属和金属氧化物反应,形成金属硼化物。这些化合物通常是高硬度、耐熔、高导电率和化学惰性的物质。)、磷等,当掺入硼时,硅晶体中就会存在一个空穴,它的形成可以参照下图说图中,正电荷表示硅原子,负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子,而黄色的表示掺入的硼原子,因为硼原子周围只有3个电子,所以就会产生如图所示的蓝色的空穴,这个空穴因为没有电子而变得很不稳定,容易吸收电子而中和,形成P(positive)型半导体。 (附,什么是P型半导体呢?在半导体材料硅或锗晶体中掺入三价元素杂质可
5、构成缺壳粒的P型半导体,掺入五价元素杂质可构成多余壳粒的N型半导体。) 同样,掺入磷原子以后,因为磷原子有五个电子,所以就会有一个电子变得非常活跃,形成N(negative)型半导体。黄色的为磷原子核,红色的为多余的电子,如下图所示: P型半导体中含有较多的空穴,而N型半导体中含有较多的电子,这样,当P型和N型半导体结合在一起时,就会在接触面形成电势差,这就是PN结。 当P型和N型半导体结合在一起时,在两种半导体的交界面区域里会形成一个特殊的薄层,界面的P型一侧带负电,N型一侧带正电。这是由于P型半导体多空穴,N型半导体多自由电子,出现了浓度差。N区的电子汇扩散到P区,P区的空穴会扩散到N区,
6、一旦扩散就形成了一个有N指向P的“内电场”,从而阻止扩散进行。达到平衡后,就形成了这样一个特殊的薄层形成电势差,从而形成PN结。当晶片受光后,PN结中,N型半导体的空穴往P型区移动,而P型区中的电子往N型区移动,从而形成从N型区到P型区的电流。然后在PN结中形成电势差,这就形成了电源。下面就是这样的电源图。 由于半导体不是电的良导体,电子在通过p-n结后如果在半导体中流动,电阻非常大,损耗也就非常大。但如果在上层全部涂上金属,阳光就不能通过,电流就不能产生,因此一般用金属网格覆盖p-n结(如图 梳状电极),以增加入射光的面积。 另外硅表面非常光亮,会反射掉大量的太阳光,不能被电池利用。为此,科
7、学家们给它涂上了一层反射系数非常小的保护膜(如图),实际工业生产基本都是用化学气相沉积沉积一层氮化硅膜,厚度在1000埃左右。将反射损失减小到5%甚至更小。一个电池所能提供的电流和电压毕竟有限,于是人们又将很多电池(通常是36个)并联或串联起来使用,形成太阳能光电板。 2、硅太阳能电池的生产流程通常的晶体硅太阳能电池是在厚度350450m的高质量硅片上制成的,这种硅片从提拉或浇铸的硅锭上锯割而成。 上述方法实际消耗的硅材料更多。为了节省材料,目前制备多晶硅薄膜电池多采用化学气相沉积法,包括低压化学气相沉积(LPCVD)和等离子增强化学气相沉积(PECVD)工艺。此外,液相外延法(LPPE)和溅
8、射沉积法也可用来制备多晶硅薄膜电池。 化学气相沉积主要是以SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4或SiH4,为反应气体,在一定的保护气氛下反应生成硅原子并沉积在加热的衬底上,衬底材料一般选用Si、SiO2、Si3N4等。但研究发现,在非硅衬底上很难形成较大的晶粒,并且容易在晶粒间形成空隙。解决这一问题办法是先用 LPCVD在衬底上沉积一层较薄的非晶硅层,再将这层非晶硅层退火,得到较大的晶粒,然后再在这层籽晶上沉积厚的多晶硅薄膜,因此,再结晶技术无疑是很重要的一个环节,目前采用的技术主要有固相结晶法和中区熔再结晶法。多晶硅薄膜电池除采用了再结晶工艺外,另外采用了几乎所有制备单晶硅太阳能电池的技
9、术,这样制得的太阳能电池转换效率明显提高。1.1.3、项目承办单位及法人承办单位:新兴新能源有限公司法人:新兴新能源有限公司1.1.4、项目承建地址:贵州省铜仁市1.1.5、报告编制单位:贵州大学化工学院无机101班1.2、项目承办企业概况新兴新能源有限公司是一家专业从事太阳能电池用硅片及太阳能应用产品开发与制造为主业的民营企业。公司成立于2001年9月注册资本50000万元,经营范围包括:太阳能硅片、太阳能电池、太阳能灯、太阳能光伏发电设备及组件制造、加工太阳能应用产品的技术开发等。 公司看好新能源产业给公司提供的发展机遇聘请了国内外太阳能行业中一批具有先进技术和管理的知名专家为团队根据IS
10、O9000国际质量标准和6S管理建立一整套完善及高效的质量管理体系,不断提高产品质量,通过持续创新,不断追求,发展太阳能光伏事业。1.3 项目提出的背景及建设必要性1.3.1项目提出的背景一百年来全球能源消耗基本趋于稳定态势平均每年呈3%指数增加。尽管许多工业化国家能源消耗基本趋于稳定但大多数发展中国家工业化进程加快如中国能耗不断增加因此预计全球未来能源消耗态势仍将以3%的速度增长。能耗平均呈指数增长趋势所带来的后果是十分严重的一方面伴随着化石燃料消耗的增加大气中CO2的含量相应增加地球不断变暖生态环境恶化自然灾害及其造成的损失逐年增加另一方面将愈来愈快地消耗掉常规化石能源储量地球千百年来转化
11、、储藏的化石燃料正被世界高速发展的经济所快速消耗能源短缺的危机正逐步来临。 在全球能源消费结构中次不可再生能源石油、煤炭和天然气共占能源消费的80以上仍然在能源格局中处于主体地位。 2009年中国一次能源消费30.5亿吨标煤已成为世界第二大能源消费国。一次能源消费结构中煤炭占70.1%石油占18.7%天然气占3.85%其他清洁能源约占7.3%。可见我国的能源消费仍然以煤炭为主。 国际能源署在世界能源展望2007中根据参考情景的预测2005年世界能源需求为114亿吨标准油到2030年世界能源需求将达到177亿吨标准油2005-2030年世界能源需求年均增长率为1.8。而我国2005年能源需求为1
12、7.42亿吨标准油到2030年我国的一次能源需求将翻一番多达到38.19亿吨标准油为全球第一大能源消费国年均增长率为3.2%在重工业化的带动下2005-2015年我国能源需求年均增长率为5.1%。2010年之后中国将取代美国成为世界第一大能源消费国。 伴随着我国经济高速增长能源的缺口增大能源安全及能源在国民经济中的地位越显突出。而我国的人均能源储量又远远低于世界平均水平一旦出现能源危机将首当其冲。此外我国还是世界上少数几个能源结构以煤为主的国家之一也是世界上最大的煤炭消费国燃煤造成的环境污染日益严重。目前我国二氧化碳排放量已位居世界第二甲烷、氧化亚氮等温室气体的排放量也居世界前列。 面对传统能
13、源的短缺和温室气体减排对化石燃料使用的制约加快新能源的发展刻不容缓。有资料表明世界化石燃料耗尽时间从现在开始只有几十年的时间。能源的潜在危机和生态环境的恶化迫使世界各国积极开发可再生能源。在今后的2030年里全球的能源结构必然发生根本性的变化。专家预测到本世纪中新能源与可再生能源在整个能源构成中会占到50%。因此开发利用可再生能源、实现能源工业的可持续发展更具有迫切性、更具有重大战略意义。 1992年联合国召开的发展大会上,我国政府签署了环境与发展的里约宣言之后率先制定了中国21世纪议程,把可持续发展作为国家的基本发展战略。2002年8月在南非召开的世界首脑峰会上,可再生能源成为主要议题之一。
14、走可持续发展道路已成为各国共同的长期发展战略发展新能源和可再生能源已成为一项紧迫的战略性任务。因此,世界各国都在积极寻找可再生、无污染的能源。 而太阳能作为一种在太阳光覆盖的任何地方都可以使用的能源受到广泛的关注。太阳表面温度高达6000内部不断进行核聚变反应并且以辐射方式向宇宙空间发射出巨大的能量。据估算地球上每年接收的太阳能相当于地球上每年燃烧其他燃料所获能量的3万多倍。据专家测算,如果能把撒哈拉沙漠太阳辐射能的1%收集起来足够全世界目前所有能源的消耗。在我国太阳能照在国土上的能量就相当于2.4万亿吨标准煤产生的能量。 太阳能也是各种可再生能源中最重要的基本能源,生物质能、风能、海洋能、水
15、能等都来自太阳能。广义地说,太阳能包含以上各种可再生能源,是人类取之不尽用之不竭的可再生能源;也是清洁能源不产生任何的环境污染。 在太阳能的有效利用当中利用大阳能发电是近些年来发展最快、最具活力的领域。太阳能发电就是把太阳辐射能转换成电能由于通常是利用半导体器件的光伏效应原理进行光电转换的因此又称太阳能光伏发电。 自1954年开发出效率为6%的单晶硅光电池现代硅太阳能电池时代从此开始。通过半个多世纪的应用和发展太阳能电池的开发应用已逐步走向商业化、产业化。世界光伏组件产量上世纪末最后10年的平均增长率为20%。近几年在世界各国政府的推动下光伏发电更加快速发展数据显示近十年光伏产业每年的增长速度
16、达到30%尤其是近5年来的增长速度更是超过50%。光伏产业成为世界增长速度最高和最稳定的领域之一也成为全球发展最快的新兴行业之一。 太阳能光伏发电在不远的将来不仅要替代部分常规能源而且将成为世界能源供应的主体将给能源发展带来革命性的变化。据预测,2050年世界人口将增至89亿,届时的能源需求将是目前的3倍,而可再生能源要占50%。确切地说,2050年可再生能源供应量将是现在全球能耗的2倍。根据欧洲联合委员会研究中心(JRC)的预测到21世纪末可再生能源在能源结构中将占到80%以上其中太阳能发电占到60%以上充分显示出其重要的战略地位。中国能源界的权威人士预测,到2050年,中国能源消费中煤只能
17、提供总能耗的3050%。其余5070%将靠石油、天然气、水电、核电、生物质能和其它可再生能源。太阳能被认为是二十一世纪的最重要的能源以太阳能为资源基础的生产将是一种可持续的发展模式。太阳能光伏发电是新兴的朝阳行业还有着无可比拟的优点如清洁性、安全性、广泛性、长寿命和免维护性、实用性、资源的充足性及潜在的经济性等再加上良好的政策环境、行业本身的特性使得太阳能光伏产业具有较高的投资价值和发展潜力。 太阳能光伏产业链包括硅料、硅片、电池片、电池组件、应用系统5个环节。上游为硅料、硅片环节中游为电池片、电池组件环节下游为应用系统环节。从全球范围来看产业链5个环节所涉及企业数量依次大幅增加光伏市场产业链
18、呈金字塔形结构。 光伏产业链的构成见下图:鉴于太阳能电池领域良好的市场前景和发展预期本公司拟投资太阳能产业生产晶体硅太阳能电池片及电池组件生产的单晶硅光伏电池的转化效率大于17%多晶硅电池的转化效率大于16%实现公司在太阳能行业领域的可持续长远发展。1.3.2 项目建设的必要性全球能耗日益增长、生存环境不断恶化、化石能源步入枯竭的阶段因此将总排放控制在允许的范围之内提高能效、降低能耗尽量延长化石能源的利用年限积极开发利用可再生能源和新能源大力开发应用太阳能是保证我国经济持续发展解决化石能源资源不足与环境污染问题的重要措施之一。 目前我国已成为世界能源生产和消费大国并且需求将持续增长。增加能源供
19、应、保障能源安全、保护生态环境、促进经济社会的可持续发展是我国经济社会发展的一项重大战略任务。 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太阳电池的生产技术已经成熟。大规模开发应用光伏发电不但达到绿色环保的目的而且可以逐步改变我国传统能源结构。 2010年10月国发201032号国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定明确将节能环保、信息、生物、高端装备制造、新能源、新材料、新能源汽车等作为战略性新兴产业。 战略性新兴产业是引导未来经济社会发展的重要力量。发展战略性新兴产业已成为世界主要国家抢占新一
20、轮经济和科技发展制高点的重大战略。我国正处在全面建设小康社会的关键时期必须按照科学发展观的要求抓住机遇明确方向突出重点加快培育和发展战略性新兴产业加快培育和发展战略性新兴产业对推进我国现代化建设具有重要战略意义。 “十二五”时期是全面建设小康社会的关键时期是深化改革开放、加快转变经济发展方式的攻坚时期。根据“十二五”规划纲要目标“十二五”非化石能源占一次能源消费比重提高到11.4因此“十二五”期间大力调整能源消费结构发展清洁能源成为加快转变经济增长方式的当务之急对于实现工业转型升级、调整能源结构、发展社会经济、推进节能减排均具有重要意义。本项目切入点在于开发生产太阳能电池及组件产品使之成为企业
21、的经济增长点本项目的实施将推动我国光伏产业的发展、加快光伏产业国产化步伐增强国际竞争力的需要。有利于我国太阳能光伏产业“十二五”发展规划的实现有利于企业自身的发展。项目的实施将在提高企业产品档次、优化企业产品结构、形成企业新的利润增长点从而增强企业竞争力具有十分重要意义。1.3.3 项目建设的政策依据本项目符合国家发改委产业结构调整指导目录(2011年本)中鼓励类第十九条第18款“先进的各类太阳能光伏电池及高纯晶体硅材料单晶硅光伏电池的转化效率大于17%多晶硅电池的转化效率大于16%硅基薄膜电池转化效率大于7%碲化镉电池的转化效率大于9%铜铟镓硒电池转化效率大于12%”是当前国家和省重点鼓励发
22、展的产品项目符合国家、地方相关产业政策。1.4 申请报告的编制依据及研究范围1.4.1 编制依据公司提供的基础资料和编制委托协议1.4.2 编制范围本报告的编制工作按照国家发展与改革委员会的有关精神通过对该项目在技术上的可靠性、经济上的合理性以及产品市场等方面的分析。主要内容包括对项目建设的必要性、产品市场需求预测、生产工艺流程、设备选型、建设工程方案及配套公用工程、环境保护、生产组织和劳动定员方面进行研究分析并进行投资估算和财务评价分析。1.4.3 编制原则(1) 遵循技术进步原则根据市场需求和企业实际情况按经济规模进行技术改造。(2) 采用先进的工艺技术及设备力求产品高质量、生产低成本使产
23、品具有较强的市场竞争力并尽量利用存量资产节约投资以取得最大的经济效益和社会效益。(3) 合理布置厂房及生产设施使其配置科学合理、物流顺畅满足生产纲领的要求。(4) 合理配置公用工程及动力设施并符合有关规定。(5) .严格执行防治污染及其他危害的规定在与主体工程“三同时”的原则下坚持可持续发展的方针。1.5 项目申请报告成果概要1.5.1 建设内容与规模项目建设规模拟采用国内外先进的生产设备配置辅助设备以形成年产60MW晶体硅太阳能电池片及150MW电池组件的生产能力。1.5.2 产品方案根据市场调查和企业实际情况本项目的产品方案如下:产品方案中单晶硅光伏电池的转化效率大于17.5%多晶硅电池的
24、转化效率大于16.5%。60MW电池片全部用于电池组件生产再对外销售,另外采购2270万片的电池片用于组件生产。1.5.3 原料方案本项目所需的主要原、辅材料为晶体硅片等。1.5.4 配套条件(1) 土地、土建:本项目征地 60 亩土建面积 40000 平方米分别为电池片车间、组件车间、科研楼及配套辅助用房等。(2) 供电项目的供电电源由开发区220千伏变电所专线引入厂区高配屏由高配屏分流到厂区内变电房内配电电压为380/220V以满足本项目的用电需要。(3) 给排水本项目用水由市政自来水厂供给预计项目新增用水量约20万立方米/年。厂区内布置完整的生产、生活、消防供水系统给水管沿主要道路成环状
25、布置厂区内排水采用雨污分流系统。(4) 压缩空气根据生产工艺设备要求项目生产过程中多道工序中需用到压缩空气。压力要求0.5MPa压缩空气质量要求干燥、无油、无尘。厂区需购置安装螺杆空压机满足本项目的需要。(5) 暖通与空调根据生产工艺的要求厂房洁净度清洗制绒间、扩散间1万级其余10万级,净化通道30万级的洁净环境环境温度为1825因此需要采取空气净化和空气调节措施。1.5.5 生产班制和劳动定员项目年工作日300天生产车间实行三班运转工作制行政管理人员及辅助部门为单班工作制。定员初步设为680人.1.6 申请报告结论1.6.1 项目的建设是必要的本项目是鉴于太阳能利用领域良好的市场前景和发展预
26、期公司积极投资太阳能光伏产业以实现企业在新能源领域可持续长远发展的重要步骤。生产线将采用成熟的技术设计科学、合理和高效产品向大规格发展满足高端市场的需求并且更加贴近市场达到国内领先水平。项目的实施能有效地提高产品的市场竞争能力有利于企业实现规模效益提高企业的经济效益及市场竞争力增强企业发展后劲。项目既切合实际又符合国家有关投资方向政策项目的建设是必要的。1.6.2 项目的建设是可行的本项目符合国家相关行业“十二五”发展规划的发展重点类别及产业结构调整指导目录2011年本的相关类别项目受国家相关产业政策的支持。通过采用国内外先进的工艺技术和生产设备建设条件较好。因此本项目建设是可行的。1.6.3
27、 项目具有良好的经济效益本项目经济效益显著所得税后财务内部收益率16.99%投资回收期6.8(含建设期)。项目盈亏平衡点56.1%抗风险能力相对较强。借款偿还期5.59年具有一定的偿债能力。综上所述,本项目投资的经济效益和社会效益是显著的,项目建设是必要的也是可行的。 第二章 市场预测及建设规模2.1 市场分析2.1.1 太阳能是最理想的清洁能源太阳能即太阳光的辐射能量是取之不尽、用之不竭的清洁能源大约每四十分钟照射在地球上的太阳能便足以满足全球人类一年能量的需求再加上太阳能在应用过程中清洁无污染因此被誉为最理想的清洁能源。利用太阳能发电的方式有多种。目前大多应用主要有以下两种光热发电和光伏发
28、电。光热发电指利用太阳辐射所产生的热能发电一般是用太阳能集热器将所吸收的热能转换为蒸汽然后由蒸汽驱动发电机发电效率较低太阳能光伏发电的基本原理则是利用光伏效应将太阳辐射能直接转换为电能。从发展前景来看光伏发电是利用太阳能的最佳方式其核心装置即太阳能电池。2.1.2 全球太阳能光伏行业的发展概况太阳能光伏发电是未来最有前景的能源利用方式从能源利用的前景来看由于石油、煤炭、天然气等不可再生能源日益枯竭以及传统化石燃料燃烧排放大量CO2 所造成的温室效应可再生能源利用成为人类可持续发展的必然趋势。光伏发电以其无污染、能源丰富、应用方便等特点成为最有发展前景的新能源应用方向。 图2-1 EPIA 关于
29、未来太阳能光伏装机容量预2.1.3 我国太阳能光伏行业已开始加速发我国光伏应用市场起步较晚与欧美发达国家相比在应用环节还存在较大差距但随着各种扶持政策的出台及财政补贴力度的不断加大我国光伏发电行业已经开始发力加速追赶。太阳能光伏产业“十二五”发展规划指出我国光伏产业面临广阔发展空间。世界常规能源供应短缺危机日益严重化石能源的大量开发利用已成为造成自然环境污染和人类生存环境恶化的主要原因之一寻找新兴能源已成为世界热点问题。在各种新能源中太阳能光伏发电具有无污染、可持续、总量大、分布广、应用形式多样等优点受到世界各国的高度重视。我国光伏产业在制造水平、产业体系、技术研发等方面具有良好的发展基础国内
30、外市场前景总体看好只要抓住发展机遇加快转型升级后期必将迎来更加广阔的发展空间。 因此无论从长远还是近期来看太阳能行业都有着很好的发展前景也必将成为未来行业发展的一个热点。太阳能光伏产品的销售市场将更加广阔。制造太阳能光伏电池的半导体材料已知的有十几种因此太阳能光伏电池的种类也很多。目前技术最成熟并具有商业价值的太阳能电池要算晶体硅太阳能电池,见表2-1。2.2 建设规模及产品方案 2.2.1 建设规模 本项目采用国内外先进的生产设备形成年产60MW晶体硅太阳能电池片150MW电池组件的生产能力。 2.2.2 产品方案 根据企业实际情况和市场调查本项目的产品方案拟定为2.2.3 产品主要质量指标
31、 符合国家及行业有关标准要求。光伏太阳能行业主要的产品标准包括国家标准GB/T9535-1998地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型相对应的国际标准是IEC6121591993标准。目前晶体硅太阳能电池片的主要标准为国家标准单晶硅太阳电池总规范GB12632-90该规范对单晶硅太阳能电池的技术要求、试验方法和检验项目制订了相应标准。2.2.4 生产计划 项目建设期为二年第三年为投产年生产量达到设计能力的70%第四年后进入达产期年产量达到100%的设计能力。 第三章 原料及辅助材料供应 3.1 原辅材料供应3.1.1 主要原辅材料用量 根据建设规模和产品方案项目年需主要原辅材料用量估算如下:3.1
32、.2 主要原辅材料质量要求3.1.3 原、辅材料来源 本项目中所用的主要生产原料均为常规材料国内原料市场供应充足。企业可根据市场价格自行在专业市场采购解决。原辅料的主要采购地为项目所在地的周边地区企业目前已与相关企业建立了长期供货协议以稳定产品的质量和供应数量来保障本项目的需要。 第四章 工艺技术方案和设备选择4.1生产原理及生产线路4.1.1 概述通常的晶体硅太阳能电池是在厚度350450m的高质量硅片上制成的,这种硅片从提拉或浇铸的硅锭上锯割而成。 上述方法实际消耗的硅材料更多。为了节省材料,目前制备多晶硅薄膜电池多采用化学气相沉积法,包括低压化学气相沉积(LPCVD)和等离子增强化学气相
33、沉积(PECVD)工艺。此外,液相外延法(LPPE)和溅射沉积法也可用来制备多晶硅薄膜电池。 化学气相沉积主要是以SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4或SiH4,为反应气体,在一定的保护气氛下反应生成硅原子并沉积在加热的衬底上,衬底材料一般选用Si、SiO2、Si3N4等。但研究发现,在非硅衬底上很难形成较大的晶粒,并且容易在晶粒间形成空隙。解决这一问题办法是先用 LPCVD在衬底上沉积一层较薄的非晶硅层,再将这层非晶硅层退火,得到较大的晶粒,然后再在这层籽晶上沉积厚的多晶硅薄膜,因此,再结晶技术无疑是很重要的一个环节,目前采用的技术主要有固相结晶法和中区熔再结晶法。多晶硅薄膜电池除采用了
34、再结晶工艺外,另外采用了几乎所有制备单晶硅太阳能电池的技术,这样制得的太阳能电池转换效率明显提高。晶体硅太阳能光伏发电产业价值链由两条工艺路线构成其中单晶太阳能电池加工环节包括高纯硅的生产、拉单晶、单晶硅切片、电池片生产、组件封装、系统应用多晶硅太阳能电池加工包括高纯硅的生产、多晶硅铸锭、多晶硅破锭、切片、电池片生产、组件封装、系统应用。本项目处于太阳能电池加工环节的晶体硅电池片电池片生产和电池组件封装环节。4.1.2 工艺与技术通常的晶体硅太阳能电池是在厚度350450m的高质量硅片上制成的,这种硅片从提拉或浇铸的硅锭上锯割而成。 上述方法实际消耗的硅材料更多。为了节省材料,目前制备多晶硅薄
35、膜电池多采用化学气相沉积法,包括低压化学气相沉积(LPCVD)和等离子增强化学气相沉积(PECVD)工艺。此外,液相外延法(LPPE)。化学气相沉积主要是以SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4或SiH4,为反应气体,在一定的保护气氛下反应生成硅原子并沉积在加热的衬底上,衬底材料一般选用Si、SiO2、Si3N4等。但研究发现,在非硅衬底上很难形成较大的晶粒,并且容易在晶粒间形成空隙。解决这一问题办法是先用 LPCVD在衬底上沉积一层较薄的非晶硅层,再将这层非晶硅层退火,得到较大的晶粒,然后再在这层籽晶上沉积厚的多晶硅薄膜,因此,再结晶技术无疑是很重要的一个环节,目前采用的技术主要有固相结晶
36、法和中区熔再结晶法。多晶硅薄膜电池除采用了再结晶工艺外,另外采用了几乎所有制备单晶硅太阳能电池的技术,这样制得的太阳能电池转换效率明显提高。生产流程图用文字来表示则是下图:4.1.3. 太阳能电池组件生产 太阳能光伏电池组件的封装工艺是首先对电池进行测试并按照输出参数对其进行分类再用金属导电带按需要将太阳能电池焊接在一起。一般是36片或72片太阳能电池串联最后汇成一条正极和一条负极引出来。按照低铁钢化白玻璃或其他透明盖板、乙烯-醋酸乙烯酯膜EVA、太阳能电池串和乙烯-醋酸乙烯酯膜EVA的顺序叠放,后面盖以聚氟乙烯复合膜也即TPT材料搞好层压敷设。然后放入真空层压机在150度温度下抽真空后进行热
37、压固化。热压固化循环时间大约需要25分钟。固化时由于EVA熔化而向外延伸形成毛边所以还应采取修边工艺将其切除。经固化并修边后再于四围加上密封条装上经过阳极氧化的铝合金边框以增加强度背面固定接线盒连上二极管就完成了一个太阳能光伏组件。以上工艺在目前封装技术中占主流地位。4.1.4 产品质量 本项目建成投产后产品中单晶硅光伏电池的转化效率大于17%多晶硅电池的转化效率大于16%。 生产的产品质量应符合国家有关标准进行检测国际客户有要求的应按相关标准要求控制要求成品出厂合格率达99%以上。力求使产品质量完全符合或超过国家及行业标准。4.2 工艺设备4.2.1 主要设备选型原则和理由 本项目在设备选用
38、上是为了提高电池的最终产品质量、光电转换效率及整线生产效率同时降低生产成本出发根据产品定位选用适用的国内外先进设备。对设备基本要求一是配备先进自动化程度高生产连续性好提高单机自动化水平、增加批次装片量、提高单机生产效率。二是性能可靠环保节能操作方便适应性强尤其是适合大尺寸、薄硅片的工艺技术设备以节约硅材料降低成本。三是具有先进的检测功能和网络内外的双向交流功能。四是在生产线中,提高自动化水平,设备间机械手自动传送、在线检测、提高整线生产效率,减少人工干预降低碎片率。我国在太阳能电池及组件生产许多关键设备已基本和国际水平相当且性价比优势十分明显已占据了国内市场的绝大部分但仍有部分设备整体水平和国
39、外差距较大如全自动丝网印刷机和自动分检机由于核心技术无法取得突破国内生产线几乎全部采用了进口设备。因此本项目电池片生产几个关键设备及检测设备需引进。本项目电池组件生产全部采用国产先进的组件生产线生产效率高成品率高。 选用的国外先进设备在性能方面主要有以下特点。(1)制绒机和刻蚀机 制绒机针对多晶硅片,祛除硅片表面在切割过程中的损伤层改善绒面质地增强表面吸光性。InTex系列祛损伤和制绒已成为光伏产业链式系统公认的产业标准。绒面均匀性良好较小的占地面积可调整绒面最优化反射和缺陷刻蚀以达到整条工艺链的最优集成。 速度 2800片/时(156mm硅片) 硅片厚度 150 m 刻蚀机针对多晶硅片,采用湿法工艺,灵活的模块化设计,为硅片刻蚀提供多个产品族。标准的刻蚀工艺使用HF/HNO3, KOH, NaOH, H3PO4, BOE, DHF, SPM, SOM等,快速精确的传输,传输时间 1秒可用于300mm硅片的刻蚀全自动化工艺控制。 耗电量 14KW(max) 基板适用尺寸 Max. 156x156 (mm) 基板溫