第一節(jié) 國際硅太陽能電池發(fā)展?fàn)顩r及主流趨勢
傳統(tǒng)的硅基太陽能電池容量大，對(duì)太陽光的轉(zhuǎn)換率可以達(dá)到20%，技術(shù)成熟，但是它存在的最大問題是：必須加工成堅(jiān)硬的板塊狀電池板，這就限制了它的許多日常用途。柔性太陽能電池重量輕，而且可以折疊、卷曲，甚至粘貼在其它物體的表面，例如汽車玻璃，衣服等?？茖W(xué)家們不斷努力提高它的光電轉(zhuǎn)換效率，以使其能夠早日應(yīng)用。
2002年美國加利福尼亞大學(xué)的科學(xué)家借助于納米技術(shù)和聚合物研制出一種柔性太陽能電池。整個(gè)電池就像一塊三明治，兩側(cè)的電極之間夾著幾百納米厚的有機(jī)薄膜，最關(guān)鍵的是其中的硒化鎘納米棒，這種納米棒受到特定波長的光照射之后就能產(chǎn)生電子空穴對(duì)，從而產(chǎn)生了電勢差。這種電池能把1.9%的太陽能轉(zhuǎn)化成電能。
荷蘭、法國和葡萄牙的科學(xué)家在從事一項(xiàng)取名為H-Alpha Solar（H-AS）的柔性太陽能電池的研制工作，H-AS太陽能電池的效率約為13%，但生產(chǎn)成本低（每瓦為1歐元）和通用性好可以彌補(bǔ)效率不太高這一缺點(diǎn)。研制人員打算將H-AS太陽能電池的效率再提高10%左右。他們的產(chǎn)品很可能在3年內(nèi)出現(xiàn)。
第二節(jié) 國內(nèi)硅太陽能電池企業(yè)發(fā)展?fàn)顩r及主流趨勢
國內(nèi)太陽能硅電池企業(yè)以無錫尚德、保定英利為首，共有十余家企業(yè)。主要以結(jié)晶硅太陽能電池為主，非晶硅薄膜太陽能電池也有一部分產(chǎn)量。從產(chǎn)量上來說，單晶硅太陽能電池比多晶硅太陽能電池量略多，但多晶硅太陽能電池因?yàn)檗D(zhuǎn)化率逐漸逼近單晶硅太陽能電池，且有成本優(yōu)勢，所以，產(chǎn)量正逐漸增加，且最終定會(huì)超過單晶硅太陽能電池，與國際發(fā)展潮流一致。
第三節(jié) 國內(nèi)太陽能用硅材料的生產(chǎn)現(xiàn)狀
我國多晶硅工業(yè)起步于50年代，到了70年代曾一度盲目發(fā)展，企業(yè)發(fā)展到20余家，但由于技術(shù)水平低，產(chǎn)品質(zhì)量差等原因，目前，我國的多晶硅產(chǎn)能由幾年前的200噸/年萎縮到約100噸/年，這兩三年的實(shí)際年產(chǎn)量僅60-80噸左右，約占全球產(chǎn)量的0.4%左右，相當(dāng)于國內(nèi)總消耗量約400噸的1/5。國內(nèi)多晶硅用量的80%以上需要從國外進(jìn)口。
我國多晶硅產(chǎn)量嚴(yán)重萎縮的主要原因是：國內(nèi)多晶硅生產(chǎn)工藝陳舊，使生產(chǎn)多晶硅的電耗和物耗都高，多晶硅的電耗約占總成本的70%左右，過高的電價(jià)以及單位電耗和物耗普遍都高于國際水平的現(xiàn)實(shí)，使得我國的多晶硅產(chǎn)品失去了與國際市場競爭的能力。
我國多晶硅的自主供貨存在著嚴(yán)重的缺口，80%以上依靠進(jìn)口，近年多晶硅市場售價(jià)的暴漲，已經(jīng)危及到我國多晶硅下游產(chǎn)業(yè)的正常運(yùn)營，并成為制約我國信息產(chǎn)業(yè)和光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。
現(xiàn)在國內(nèi)所生產(chǎn)的多晶硅數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場的需求。另一方面，國外主要多晶硅生產(chǎn)企業(yè)現(xiàn)已形成了企業(yè)聯(lián)盟，嚴(yán)格控制技術(shù)轉(zhuǎn)讓并壟斷全球硅材料市場，抬高多晶硅價(jià)格。這使得國內(nèi)有的太陽能電池生產(chǎn)廠在當(dāng)前遭遇了即使出高價(jià)也購買不到多晶硅的局面。
多晶硅短缺已經(jīng)成為制約我國太陽能電池 行業(yè) 發(fā)展的瓶頸。可以預(yù)見，在薄膜太陽能電池性能（光電轉(zhuǎn)換效率、壽命、穩(wěn)定性等）和成本綜合考慮未達(dá)到一定水平之前，市場上主導(dǎo)產(chǎn)品仍將是結(jié)晶硅太陽能電池。隨著光伏產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，單晶硅、多晶硅太陽能電池產(chǎn)量會(huì)持續(xù)攀升，太陽能電池用硅材料（特別是多晶硅）的需求還會(huì)持續(xù)增長。同時(shí)，一些具有低能耗、低成本的太陽能電池用硅材料制造技術(shù)也呈現(xiàn)出快速涌現(xiàn)的新局面。這也是我國在未來大力發(fā)展多晶硅生產(chǎn)進(jìn)程中，所不可忽視的需要 研究 的方面。
國內(nèi)外多晶硅指標(biāo)對(duì)照表
第四節(jié) 國內(nèi)太陽能用硅材料的市場前景
在國內(nèi)及國際市場帶動(dòng)下，近年多晶硅需求量急劇增加，國內(nèi)多晶硅的供需缺口從20世紀(jì)90年代開始，逐年擴(kuò)大，嚴(yán)重短缺。市場將在較長時(shí)間內(nèi)體現(xiàn)供不應(yīng)求的局面。
隨著改革開放形勢的發(fā)展，我國消耗類電子產(chǎn)品迅猛發(fā)展，使國內(nèi)集成電路市場需求長盛不衰，這就需要大量單晶硅來生產(chǎn)集成塊，為此，國內(nèi)單晶硅的生產(chǎn)和銷售都大幅度增長。同時(shí)，對(duì)多晶硅的需求量也大幅度增加，由于國內(nèi)多晶硅生產(chǎn)嚴(yán)重萎縮，使供需矛盾突出，每年需花費(fèi)大量外匯到國外進(jìn)口多晶硅。為了適應(yīng)國內(nèi)外單晶硅市場的需求，國內(nèi)數(shù)家企業(yè)相繼擴(kuò)產(chǎn)和新建單晶硅生產(chǎn)線，有些正在實(shí)施中，單晶產(chǎn)能和產(chǎn)量都將大幅增加，同時(shí)對(duì)多晶硅的需求也將大幅增加，供需缺口將會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大。
目前，國內(nèi)太陽能級(jí)多晶硅價(jià)格已經(jīng)從最初的每千克30美元左右，上漲到現(xiàn)今的每千克80美元以上，進(jìn)而也帶動(dòng)了電子級(jí)多晶硅價(jià)格的上漲。從世界范圍內(nèi)來看，多晶硅也處于供不應(yīng)求的局面。這也是目前國外許多大型多晶硅生產(chǎn)企業(yè)紛紛擴(kuò)產(chǎn)的主要原因。
我國多晶硅供需狀況對(duì)照表
單位：噸/年
第五節(jié) 太陽能用硅材料的發(fā)展趨勢
從提高硅集成電路成品率，降低成本看，增大直拉硅（CZ-Si）單晶的直徑和減小微缺陷的密度仍是今后CZ-Si發(fā)展的總趨勢。目前直徑為8英寸（200mm）的Si單晶已實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，基于直徑為12英寸（300mm）硅片的集成電路（IC’s）技術(shù)正處在由實(shí)驗(yàn)室向工業(yè)生產(chǎn)轉(zhuǎn)變中。目前300mm，0.18μm工藝的硅ULSI生產(chǎn)線已經(jīng)投入生產(chǎn)，300mm，0.13μm工藝生產(chǎn)線也將在2003年完成評(píng)估。18英寸重達(dá)414公斤的硅單晶和18英寸的硅園片已在實(shí)驗(yàn)室研制成功，直徑27英寸硅單晶研制也正在積極籌劃中。
從進(jìn)一步提高硅IC’S的速度和集成度看，研制適合于硅深亞微米乃至納米工藝所需的大直徑硅外延片會(huì)成為硅材料發(fā)展的主流。另外，SOI材料，包括智能剝離（Smart cut）和SIMOX材料等也發(fā)展很快。目前，直徑8英寸的硅外延片和SOI材料已研制成功，更大尺寸的片材也在開發(fā)中。
理論 分析 指出30nm左右將是硅MOS集成電路線寬的“極限”尺寸。這不僅是指量子尺寸效應(yīng)對(duì)現(xiàn)有器件特性影響所帶來的物理限制和光刻技術(shù)的限制問題，更重要的是將受硅、SiO2自身性質(zhì)的限制。盡管人們正在積極尋找高K介電絕緣材料（如用Si3N4等來替代SiO2），低K介電互連材料，用Cu代替Al引線以及采用系統(tǒng)集成芯片技術(shù)等來提高ULSI的集成度、運(yùn)算速度和功能，但硅將最終難以滿足人類不斷的對(duì)更大信息量需求。為此，人們除尋求基于全新原理的量子計(jì)算和DNA生物計(jì)算等之外，還把目光放在以GaAs、InP為基的化合物半導(dǎo)體材料，特別是二維超晶格、量子阱，一維量子線與零維量子點(diǎn)材料和可與硅平面工藝兼容GeSi合金材料等，這也是目前半導(dǎo)體材料研發(fā)的重點(diǎn)。
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