项目简介

随着国家扶植政策的密集出台及光伏应用端市场的快速扩张，光伏产业进入“黄金发展阶段”，光伏产业已经突破千亿美元，而且在未来几十年将保持20％以上的年复合增长率，将逐步成为常规能源的一个主要组成部分。面向未来超大规模的光伏市场，主流光伏技术在性价比和原材料丰度方面都将迎来新的考验。

当前90%以上的太阳能电池是基于180-200μm厚度硅片的晶硅技术，硅片在总成本里占了较大比重，同时铸锭、切片等硅片制备环节也是高耗能、高污染过程，不符合低能耗和原料节约型发展趋势。利用层转移法制备亚40 μm厚度的单晶硅薄膜太阳能电池，可以达到与体电池一样的效率，同时能大幅度降低生产成本，有望形成对传统光伏技术的颠覆性突破。同时，单晶硅薄膜太阳能电池是唯一能同时具备轻质、柔性、高效（＞20%）、低成本特点的光伏技术，在平流层飞艇、无人机、移动通讯、建筑一体化、空中物联网等领域具有非常重大的应用前景。目前，全世界超过30个科研团队活跃在该技术领域，并且美国硅谷一家高技术公司在去年创造了21.2％最高转换效率纪录，所采用硅片厚度为35 μm、面积为6英寸（硬质组件技术）。该公司在2014年连续完成两轮总共8.1亿美元的投资，正在马来西亚准备规模化生产。我所高效光伏技术研究团队经过近3年的研发，在双层多孔硅衬底上利用中压等离子体化学气相沉积技术高速外延单晶硅薄膜，经由层转移过程实现电池的剥离转移和衬底循环使用，制备了效率为15.1%的柔性单晶硅薄膜（28μm）电池。该项目利用薄膜的加工技术实现了高效的单晶硅电池，创造性地完成了传统晶硅电池和薄膜电池二者优点的完美结合，实现了哲学上的统一，代表了光伏技术未来发展的一个重要方向。未来2年中，我们将在单晶硅柔性硅片的低成本生产装备技术、先进微纳陷光技术设计与制备、高效表面介质钝化技术、多功能激光加工设备、柔性集成互联技术等方面取得突破，研制出效率大于20%的轻质、柔性单晶硅薄膜太阳能电池器件，并通过中试形成成套组件生产技术，显著降低电池生产成本并提高单位质量晶硅电力输出，对于迅速提升我国核心光伏技术水平，促进光伏产业发展，实现绿色低碳和能源安全战略具有重要的现实意义。

技术优势

项目采用“多孔硅-外延-剥离转移”的工艺路线，将彻底省去上述传统晶硅电池工艺中铸锭、切片等高能耗步骤，实现柔性轻质晶硅太阳能电池的制备，该电池具有如下图所示的技术优势。

值得指出的是，该领域具有代表性的美国初创公司是在刚性衬底上实现了高效的薄膜单晶硅太阳能电池，虽然可以降低成本和实现高效，但是没有实现电池的柔性化和质量的大幅减轻。而本项目则在工艺集成上实现了突破，完成了柔性衬底的生产工艺，首次真正在薄膜电池上同时实现了柔性、轻质和高效。此外，我们独立开发的先进陷光结构可以保证薄膜太阳能电池充分的光吸收，在实现高效的同时还具备良好的广角采光性和弱光工作性能，并且在实际使用过程中比传统的太阳能电池的温度低7度，大大提高了其在实际运行环境中的能量输出，增加了其光伏电站的市场竞争力。

项目由国家千人计划专家领衔，由国内外太阳能光伏领域和装备领域的资深专家共同打造，已经在28微米的单晶硅上实现了15.1％的效率。由于该技术已经展示出巨大的应用价值，受到了电子18所、航天九院等军口单位及国内数家航空器公司的持续关注。并于日前受邀上报科技部和科学院“十三五重大研发计划”、国家“新型电能源”重大专项（200亿）等重大布局的建议名单。

项目核心技术包括高速、低温中压等离子体外延系统，高效微纳陷光结构设计和规模化制备技术开发，高效钝化和背面电极技术，柔性电池加工技术等。目前，项目已经形成工艺全过程相关装备及工艺开发的全面专利布局，具有独立自主知识产权，为高效柔性轻质晶硅太阳能电池的产业化推广奠定了良好基础。

项目目标

项目发展的初期目标，是搭建完成面向不同应用领域（主要是柔性轻质组件市场）的高效柔性轻质晶硅太阳电池中试生产线，实现效率（>18%)和成本突破（组件<1$/W)，为分布式发电、平流层飞艇、无人机、移动通讯、建筑一体化、空中物联网等领域提供一种创新性的低成本太阳能电池系统；中远期目标是形成“破坏性”光伏技术（组件效率>22％，组件价格<0.40$/W），彻底替代现有传统晶硅电池技术，占领未来太阳能电池市场的制高点。

知识产权

1、专利号：CN201310390528.X，PCT/CN2014/085612    一种介质钝化膜和太阳能电池及其制备方法

2、专利号：CN201510084323.8     薄膜自组装制备方法及其装置

3、专利号：CN201410419057.5    等离子体薄膜沉积装置及沉积方法