光伏組件
太陽能光伏系統(tǒng)中最重要的是太陽電池（即光伏電池），它是實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的 基本單位。若干片光伏電池合成在一起構(gòu)成光伏組件。
光伏組件主要分為晶硅組件和薄膜組件。晶硅組件包括單晶硅、多晶硅和帶狀 硅等；薄膜組件包括非晶硅、微晶硅、銅銦鎵硒（CIGS）、碲化鎘（CdTe）等。
根據(jù)統(tǒng)計資料，2011年，晶硅組件產(chǎn)量占光伏組件市場總量的86%，其余 14%為薄膜組件。多晶硅組件占光伏組件市場總量的45.4%，單晶硅組件占 40. 1%,帶狀硅組件占0.5%，碲化鎘組件占8.3%，銅銦鎵硒組件占3.0%，其余2. 7%為非晶硅組件，如圖3-1所示。
圖3-1 2011年各種類型光伏組件及所占市場份額 2012年全球光伏組件出貨量前十名見表3-1，這十個廠家的總出貨量占全球總量的將近50%。這前十名廠家中，除了美國第一太陽能專業(yè)生產(chǎn)碲化鎘薄膜電池 組件，其他廠家均為晶硅組件廠家。排名第一的英利綠色能源2012年出貨總量超過 2. 2GW。
表3-1 2012年全球光伏組件出貨量前十名
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排名 |
廠家 |
國別 |
排名 |
廠家 |
國別 |
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1 |
英利綠色能源 |
中國 |
6 |
夏普太陽能 |
日本 |
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2 |
美國第一太陽能 |
美國 |
7 |
晶科太陽能 |
中國 |
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3 |
尚德太陽能 |
中國 |
8 |
晶澳太陽能 |
中國 |
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4 |
天合光能 |
中國 |
9 |
美國 SunPower |
美國 |
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5 |
阿特斯太陽能 |
中國 |
10 |
韓華太陽能 |
中國 |
晶硅電池及組件
單晶硅電池制造
單晶硅電池是最早出現(xiàn)、工藝最為成熟的太陽能光伏電池，也是大規(guī)模生產(chǎn) 的硅基太陽電池中光電轉(zhuǎn)換效率最高的。將單晶硅棒進(jìn)行切割、打磨制成單晶硅 片，單晶硅片經(jīng)過清洗、擴(kuò)散、沉積減反膜、絲印電極和燒結(jié)等工序制成太陽電 池。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中成熟的拉制單晶、切割打磨等技術(shù)以及清洗、擴(kuò)散等工藝都可 以在單晶硅電池生產(chǎn)中直接應(yīng)用。大規(guī)模生產(chǎn)的單晶硅電池效率可以達(dá)到20%。 由于采用了切割、打磨等工藝，會造成硅原料的損失；受單晶硅棒形狀的限制， 單晶硅電池必須做成圓形或圓角方形，這會降低組件的填充率，影響組件的 效率。
單晶硅電池的生產(chǎn)一般需要經(jīng)過以下步驟：冶金級硅的生產(chǎn)一冶金級硅到太 陽能級硅——太陽能級硅到單晶硅——單晶硅切片——單晶硅片到單晶硅光伏 電池。
其中，冶金級硅的生產(chǎn)，一般是在大型電弧爐中，二氧化硅原材料（如石英或 砂子）與碳進(jìn)行還原反應(yīng)生成硅，同時放出一氧化碳或二氧化碳。純度為98%? 99%的1500°C液態(tài)硅出爐，并經(jīng)吹氧或氧/氯混合氣體以進(jìn)一步提純到卯.5%。
從冶金級硅提純至太陽能級硅的標(biāo)準(zhǔn)方法是改良西門子法：將冶金級硅碾碎成 粒度小于0.5mm的細(xì)微顆粒，在300?400°C反應(yīng)器中液化冶金級硅，在Cu的催 化作用下，與HCl反應(yīng)生成SiHCl3和H2。SiHCl3在反應(yīng)器中被氫還原，在 1000'C電加熱的杵棒上沉淀成細(xì)粒狀太陽能級硅，純度可以達(dá)到99. 9999%。
從太陽能級硅到單晶硅的商業(yè)化生產(chǎn)的方法是直拉法，太陽能級硅料在坩堝里熔化，并摻雜微量雜質(zhì)。在過飽和的硅熔融液中，緩慢直拉硅晶種，即可在硅籽晶上生成大的單晶硅。
為了吸收大部分波長的太陽光輻射，要求光伏電池的厚度應(yīng)達(dá)到0. 2mm左右。因此，必須將大的柱狀單晶硅體切割成薄片。多數(shù)情況下，為了盡量高效率利用硅片，四個角保留圓弧狀，稱為準(zhǔn)方片。目前常見的標(biāo)準(zhǔn)單晶硅電池尺寸是 125mmX125mm 或 156mmX 156mm。
從單晶硅片到單晶硅光伏電池一般需要以下幾步：清洗、擴(kuò)散、沉積減反膜、 絲印電極和燒結(jié)等。
單晶硅電池到組件
目前單塊單晶硅光伏組件一般由60片或72片156mmX 156mm電池片構(gòu)成。
由于光伏電池易碎、耐候性差，通常將光伏電池嵌入到塑料膜（一般采用厚度 約為0. 3mm的TPT塑料膜）和蓋板玻璃（一般采用3?4mm低鐵高透光鋼化玻璃）中間形成光伏組件。光伏電池上表面與玻璃之間以及光伏電池下表面與塑料膜 之間一般采用EVA作為黏結(jié)材料，這樣就形成了玻璃、EVA、光伏電池、EVA、 TPT膜的結(jié)構(gòu)。這樣的復(fù)合結(jié)構(gòu)一般使用真空層壓機(jī)在145?200°C下進(jìn)行層壓， EVA在層壓過程交聯(lián)固化，并且為不可逆過程，將復(fù)合結(jié)構(gòu)緊密相連。
多晶硅太陽電池和組件制造
多晶硅太陽電池是通過澆鑄、定向凝固的方法制成多晶硅的晶錠，再經(jīng)過切 割、打磨等工藝制成多晶硅片，進(jìn)一步經(jīng)過清洗、擴(kuò)散、沉積減反膜、絲印電極和 燒結(jié)等工序制成的。澆鑄方法制造多晶硅片不需要經(jīng)過單晶拉制工藝，消耗能源較 單晶硅電池少，并且形狀不受限制，可以做成方便光伏組件'布置的方形；除不需要 單晶拉制工藝外，制造單晶硅電池的成熟工藝都可以在多晶硅電池的制造中得到應(yīng) 用。多晶硅電池的效率能夠達(dá)到18%，略低于單晶硅電池的水平。和單晶硅電池 相比，多晶硅電池雖然效率有所降低，但是節(jié)約能源，節(jié)省硅原料，達(dá)到工藝成本 和效率的平衡。
晶硅電池組件主要規(guī)格
目前晶硅組件的主要規(guī)格有2種：一種為60片156mmX 156mm太陽電池光 伏組件，典型尺寸在1650mmX990mm左右；另一種為72片156mmX 156mm太 陽電池光伏組件，典型尺寸在1950mmX990mm左右，目前60片裝主流水平為 245?255W，72片裝主流水平為290?300W。根據(jù)現(xiàn)有的路線技術(shù)圖，未來三年 到五年，每個季度行業(yè)的電池轉(zhuǎn)換效率平均可提升0.1%，每半年市場終端組件可 平均提升5W。國外頂級水平現(xiàn)在已能在60裝的組件中量產(chǎn)305-325W的組件。
