电子信息学院创业设计大赛.docx

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电子信息学院创业设计大赛

创

业

计

划

书

项目概况

项目名称：

非晶硅太阳能薄膜电池

申请人：

###################

主要业务：

生产、营销太阳能薄膜电池及太阳能薄膜定型设计

产品品牌：

飞扬电子

联系地址：

南通大学电子信息学院

联系电话:

#################

电子邮件:

#################

提交日期：

2013.03.12

目录

1.产品简介

2.主要管理者

3.事业介绍

4.产品/服务介绍

5.行业及市场预测

6.竞争分析

7.营销策略

8.产品生产

9.发展优势

10.财务计划

11.财务评价总结

12.成长与发展

一、非晶硅太阳能薄膜电池简介

非晶硅薄膜太阳能电池是一种以非晶硅化合物为基本组成的薄膜太阳能电池。

按照材料的不同，当前硅太阳能电池可分为三类：

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。

太阳能薄膜电池,重量轻,厚度薄.可弯曲,易携带.

传统硅晶电池由于由硅晶体组成,电池主要部分易碎,易产生隐形裂纹,大多有一层钢化玻璃作为防护,造成重量大,携带不便,抗震能力差,造价高,效率或多或少降低.

太阳能薄膜电池克服了上述缺点,但并没有传统硅晶电池转化效率高.太阳能薄膜电池的转化效率之提升是目前太阳能科技界正在研究的主方向.由于尚未完全成熟,大规模生产仍有一定风险,但势必会在太阳能领域占有重要地位.其发展前景非常看好。

太阳能薄膜电池有:

铜铟硒太阳能薄膜电池硅粒晶体太阳能电池

原理

非晶硅（a-Si）太阳电池是在玻璃（glass）衬底上沉积透明导电膜（TCO），然后依次用等离子体反应沉积p型、i型、n型三层a-Si，接着再蒸镀金属电极铝（Al）.光从玻璃面入射，电池电流从透明导电膜和铝引出，其结构可表示为glass/TCO/pin/Al，还可以用不锈钢片、塑料等作衬底。

硅材料是目前太阳电池的主导材料，在成品太阳电池成本份额中，硅材料占了将近40%，而非晶硅太阳电池的厚度不到1μm，不足晶体硅太阳电池厚度的1/100，这就大大降低了制造成本，又由于非晶硅太阳电池的制造温度很低（～200℃）、易于实现大面积等优点，使其在薄膜太阳电池中占据首要地位，在制造方法方面有电子回旋共振法、光化学气相沉积法、直流辉光放电法、射频辉光放电法、溅谢法和热丝法等。

特别是射频辉光放电法由于其低温过程（～200℃），易于实现大面积和大批量连续生产，现成为国际公认的成熟技术。

在材料研究方面，先后研究了a-SiC窗口层、梯度界面层、μC-SiCp层等，明显改善了电池的短波光谱响应.这是由于a-Si太阳电池光生载流子的生成主要在i层，入射光到达i层之前部分被p层吸收，对发电是无效的.而a-SiC和μC-SiC材料比p型a-Si具有更宽的光学带隙，因此减少了对光的吸收，使到达i层的光增加；加之梯度界面层的采用，改善了a-SiC/a-Si异质结界面光电子的输运特性.在增加长波响应方面，采用了绒面TCO膜、绒面多层背反射电极（ZnO/Ag/Al）和多带隙叠层结构，即glass/TCO/p1i1n1/p2i2n2/p3i3n3/ZnO/Ag/Al结构.绒面TCO膜和多层背反射电极减少了光的反射和透射损失，并增加了光在i层的传播路程，从而增加了光在i层的吸收.多带隙结构中，i层的带隙宽度从光入射方向开始依次减小，以便分段吸收太阳光，达到拓宽光谱响应、提高转换效率之目的。

在提高叠层电池效率方面还采用了渐变带隙设计、隧道结中的微晶化掺杂层等，以改善载流子收集。

二、主要管理者

姓名

性别

学历

毕业院校

职位

本科

本科

本科

三、事业介绍

我们将进入的是一个电子兼新兴能源行业，将打造属于我们自己

的飞扬电子品牌。

该项目主要面对建筑行业，汽车行业，手机行业为他们提供产品和技术支持。

非晶硅太阳能薄膜产业起步较晚，现正处于成长阶段，市场供不应求，可以说是个朝阳产业，有着无限的发展空间。

由于前期资金有限，我们团队准备采取合伙及融资的方式开始企业的运作。

四、产品服务介绍

薄膜太阳电池可以使用在价格低廉的玻璃、塑料、陶瓷、石墨，金属片等不同材料当基板来制造，形成可产生电压的薄膜厚度仅需数μm，因此在同一受光面积之下可较硅晶圆太阳能电池大幅减少原料的用量（厚度可低于硅晶圆太阳能

电池90%以上），目前实验室转换效率最高已达20%以上，规模化量产稳定效率最高约13%。

薄膜太阳电池除了平面之外，也因为具有可挠性可以制作成非平面构造其应用范围大，可与建筑物结合或是变成建筑体的一部份，在薄膜太阳电池制造上，则可使用各式各样的沉积（deposition）技术，一层又一层地把p-型或n-型材料长上去，常见的薄膜太阳电池有非晶硅、CuInSe2（CIS）、CuInGaSe2（CIGS）、和CdTe..等。

模块结构

薄膜太阳能模块是由玻璃基板、金属层、透明导电层、电器功能盒、胶合材料、半导体层..等所构成的。

产品应用

半透明式的太阳能电池模块：

建筑整合式太阳能应用（BIPV）

薄膜太阳能之应用：

随身折迭式充电电源、军事、旅行

建造房屋房顶，提供生活用电

用于手机屏幕和外壳为手机供电

薄膜太阳能模块之应用：

屋顶、建筑整合式、远程电力供应、国防

厚度比较

建造游乐场（具有新意，吸引顾客）节省能源

晶体硅（180～250μm）、单结非晶硅薄膜（600nm），叠层非晶硅薄膜（800nm）。

特色

1.相同遮蔽面积下功率损失较小（弱光情况下的发电性佳）

2.照度相同下损失的功率较晶圆太阳能电池少

3.有较佳的功率温度系数

4.较佳的光传输

5.较高的累积发电量

6.只需少量的硅原料

7.没有内部电路短路问题（联机已经

在串联电池制造时内建）

8.厚度较晶圆太阳能电池薄

9.材料供应无虑

10.可与建材整合性运用（BIPV）

五、行业及市场预测

⏹进入21世纪以来，全球范围内对太阳能电池的需求快速增长，每年以40%以上的速度递增。

国内外也分别实施了上网电价补贴法，进一步促这一产业的增长步伐。

⏹中国已于2005年通过了“可再生能源法”2006年将采用“一案一议”的办法实施上网电价补贴法。

可以预计，世界范围内光伏产业的新的可持续发展阶段即将到来。

表1列出了到2030年世界光伏市场的年需求量。

到2010年，年需求量为14000兆瓦，而目前，全世界光伏工业的总产能约为1500兆瓦，在4年内要达14000兆瓦，可见其发展速度十分惊人。

年

国别

2000

2010

2020

2030

美国（GWp）

0.14

2.1

36

200

欧洲（GWp）

0.15

3.0

41

200

日本（GWp）

0.25

4.8

30

205

总计（GWp）

1.0

14.0

200

1850

•光伏工业的高速发展和关键原材料高纯硅短缺的矛盾

•按照目前全世界年产1500兆瓦晶体硅太阳能，约需16500吨高纯硅，近几年全世界高纯硅的产能仅为25000吨，70%左右回用于制造集成电路，二极管，三极管等半导体器件，绝对满足不了光伏工业的需求，供需矛盾十分突出，并导致全球范围内高纯硅从25美元/公斤上升至200美元/公斤以上，使得2003年前国际市场每瓦太阳能电池2美元左右上升到3.5美元。

•中国情况更加严重，市场价达到人民币33元，且有价无市。

这一情况在3-5年内是得不到根本解决的，必定会严重影响光伏产业的健康发展。

•提高单位硅材料的发电量，现在存在转换效率，成品率的制约。

此2项技术是否能突破，直接影响其与其他薄膜太阳能电池的竞争。

但硅材短缺问题要从根本上解决十分困难。

六、竞争分析

1）相比于传统的硅板太阳能电池造价较高，与传统太阳能行业相比没有价格优势

2）该项目处于快速成长阶段，有大量的厂家加入，面临品牌竞争，市场份额的竞争

七、营销策略

自产自销，实现生产、设计、销售、售后、科研升级一条龙服务，与建筑商，汽车商，手机商合作，并逐步拓宽产品覆盖行业。

八、产品生产

技术方案：

本项目均采用如前所述的关键技术内容中的解决方案，尽可能提高非晶硅薄膜太阳能电池的效率。

一十、制备氢化非晶硅薄膜太阳能电池（a-Si:

H）；

②制备p-i-n型结构；

③制备叠层非晶硅薄膜太阳能电池；

④PECVD法制备非晶硅薄膜太阳能电池时尽可能减少本征非晶硅层的氢含量。

生产工艺流程：

1、本项目采用rf-PECVD（射频-等离子体增强化学气相沉积）的原因：

非晶硅的制备需要很快的冷却速率，所以，其制备采用物理和化学气相沉积技术。

最常用的技术是辉光放电分解气相沉积技术（PECVD）。

实际工艺中，常用的设备是射频电容式，如本项目工艺方案选择rf-PECVD。

2.主要反应式：

硅烷分解生成硅原子，沉积在衬底材料上形成非晶硅薄膜。

3.实际反应中重要的问题：

①在辉光放电过程中，等离子体的温度、电子的温度和浓度是重要因素，其中电子的温度最为关键。

（它决定了辉光放电的效率）

②电子的温度用下式表示：

注：

C为常数，E为电场，p为压力，K为电子由于碰撞损耗能量系数。

（一般电子温度达到10000~1000000K）

③实际反应时，首先将反应室预抽成真空状态，然后将用氢气稀释后的硅烷气体通入反应室，调节各种气体流量，使得反应室气压满足要求后在正、负电极之间加上电压，由阴极发射出电子，并在电场中得到能量后碰撞反应室内的气体分子和原子，使之分解、激发或电离，形成等离子体，最终分解的原子在衬底沉积，形成非晶硅薄膜。

④硅烷分解反应时，除硅原子外，还会产生一定量的氢原子，这些氢原子在非晶硅薄膜沉积时会进入非晶硅，相当于此处引入氢。

生产流程图：

九、发展优势

生产成本低

由于反应温度低，可在200℃左右的温度下制造，因此可以在玻璃、不锈钢板、陶瓷板、柔性塑料片上淀积薄膜，易于大面积化生产，成本较低。

单节非晶硅薄膜太阳能电池的生产成本目前可降到1.2美元/Wp。

叠层非晶硅薄膜电池的成本可降至1美元/Wp以下。

能量返回期短

转换效率为6%的非晶硅太阳能电池，其生产用电约1.9度电/瓦，由它发电后返回上述能量的时间仅为1.5-2年。

[1]

适于大批量生产

非晶硅材料是由气相淀积形成的，目前已被普遍采用的方法是等离子增强型化学气相淀积（PECVD）法。

此种制作工艺可以连续在多个真空淀积室完成，从而实现大批量生产。

采用玻璃基板的非晶硅太阳能电池，其主要工序（PECVD）与TFT-LCD阵列生产相似，生产方式均具有自动化程度高、生产效率高的特点。

在制造方法方面有电子回旋共振法、光化学气相沉积法、直流辉光放电法、射频辉光放电法、溅谢法和热丝法等。

特别是射频辉光放电法由于其低温过程（～200℃），易于实现大面积和大批量连续生产，现成为国际公认的成熟技术。

高温性能好

当太阳能电池工作温度高于标准测试温度25℃时，其最佳输出功率会有所下降；非晶硅太阳能电池受温度的影响比晶体硅太阳能电池要小得多。

弱光响应好，充电效率高

非晶硅材料的吸收系数在整个可见光范围内，在实际使用中对低光强光有较好的适应。

上述独特的技术优势，令薄膜硅电池在民用领域具有广阔的应用前景，如光伏建筑一体化、大规模低成本发电站、太阳能照明光源。

由于非晶硅薄膜电池的良好前景，包括Sharp、Q-Cells、无锡尚德等在内的诸多企业正大规模进入非晶硅薄膜太阳能电池领域，整个行业的统计数字不断翻新。

十、财务计划

▪生产成本由直接材料，燃料动力,直接工资和制造费用组成；

▪员工薪酬由项目单位自行确定；

▪修理费用按企业实际情况及行业特点估算，按固定资产折旧的50%提取；

▪其它制造费用，按按固定资产原值的4%估算；

▪折旧费：

房屋折旧年限按20年计、残值率按5%计，设备折旧年限按10年计、残值率按5%计；

▪无形资产摊销期限按10年，递延资产摊销期限按5年；

▪其它管理费用按企业实际情况及行业特点估算为工资总额的50%；

▪销售费用用于企业广告费、宣传费、代销费等费用之和，该项目按销售收入的3%；

▪财务费用为生产期银行利息之和，这项费用计入生产成本。

总成本估算按上述各项费用之和计算：

达产第1年总成本35183万元；

达产第1年经营成本33479万元。

十一、财务评价总结

结论：

该项目建设是必要的，在财务评价上是合理可行的。

从财务评价中来看，财务内部收益率均高于行业基准收益率12%，投资回收期均低于行业基准投资回收期4.5年。

财务净现值大于零。

从这些财务评价主要指标来看，项目从财务角度上是可行的。

从以上财务评价中的各项评价指标可以看出，项目在经济效益上是良好的，而且还有一定抗风险能力。

从社会角度来看，项目的新建对当地的经济发展，社会进步及人民生活质量的改善作用是巨大的。

十二、产业发展

薄膜太阳能电池虽然早已出现，但由于光电转换效率低、衰减率（光致衰退率）较高等问题，前些年未引起业界的足够关注，市场占有率很低。

随着其技术的不断进步，光电转换效率得到迅速提高，现在比2年以前约提升了30%-40%，虽然仍然与晶体硅电池相比有很大差距，但其用料少、工艺简单、能耗低，成本有一定优势，越来越被业界所接受。

因此近3年来薄膜太阳能电池产业得到较快发展。