，光伏高新技術開發(fā)和核心技術應用，2017.8，主要內容，1，光伏發(fā)電原理，2，光伏分類，3，硅光電池制造工藝簡介光電池的物理基礎是由兩種不同半導體材料組成的大面積PN結和非平衡少數(shù)載流子PN結內電場作用而形成的漂移電流。1.太陽光發(fā)電原理，p型，n型由兩種不同半導體材料組成的太陽能電池照射時，部分光線反射，部分吸收，部分通過電池片。一、一、光伏發(fā)電原理、第一，光電池發(fā)電原理，吸收的光能刺激束縛的電子，產(chǎn)生“電子-孔”對，PN結電場作用下的電子，孔相互移動，電池兩端連接負載，負載就會流動。當光線持續(xù)照射時，負荷不斷地流動電流。單片太陽能電池是薄半導體PN結。在標準照明條件下，額定輸出電壓約為0.5V。第一，光電池的基本原理，光譜響應太陽光譜，不同波長光的能量，光子數(shù)不同。因此，光電池接收光所產(chǎn)生的光子數(shù)也不相同。光電池在入射光中各波長的光能量作用下收集的光電流，與進入電池表面的此波長相對的光子數(shù)的比率，稱為光電池的光譜反應?？梢援a(chǎn)生光生螺栓效果的太陽輻射波長的范圍通常在0.4到1.2um之間，最大靈敏度在0.8到0.95um之間。2，光電池分類，8，單晶硅太陽電池實驗室最高效率：24.7%商業(yè)化批量生產(chǎn)效率：17%，多晶硅太陽電池實驗室最高效率：20.3%商業(yè)化批量生產(chǎn)效率：16%，普通晶體硅太陽電池，2，光電池分類，9，CIGS薄膜太陽電池，最高效率19.9%，商用化12%。CdTe太陽電池最高效率：16.9%商業(yè)化：9-11%，非晶硅薄膜太陽電池，最高效率：12.8%(穩(wěn)定)商業(yè)化：6-8%，新一代薄膜太陽電池，薄膜太陽電池，2，晶硅電池產(chǎn)業(yè)鏈，3，硅系太陽能電池工藝簡介，硅砂、焦炭、粗硅、硅砂、中國儲量豐富的冶煉工藝簡單、技術難度低，國內批量生產(chǎn)的粗硅純度為95-99%，介紹了變壓器的硅鋼、多晶硅的精煉，3、硅系太陽能電池的工藝。高純硅，粗硅，98%，99.999999999%，purify(精煉)，精制方法三氯硅烷氫還原法(SiHCl3，修飾西門子法)硅烷法(SiH4)四氯化，1 .單晶硅棒直接拉法，2 .多晶硅錠鑄造法，注：硅的熔點為1420，多晶硅錠和單晶硅棒拉直：粉末多晶硅生產(chǎn)后，通過錠或單晶爐重新啟動，控制加熱溫度、冷卻時間和其他參數(shù)，需要的多晶硅錠和單晶硅棒；拉伸晶體，鑄錠工藝，3，硅太陽電池工藝簡介，3，介紹硅太陽電池工藝，在真空環(huán)境下加熱熔化金屬硅，使用電子束去除p(磷)。然后從Ar(氬)氣體中溶解，再用等離子炬去除b(硼)并凝固精制。應用普通金屬精煉工藝，金屬雜質的濃度可能會下降到0.1ppmw以下。，冶金工藝，4，高性能光電和工藝簡介PERL電池高效晶體硅電池PESC、PERC、PERL電池是新南威爾士州大學近20年來研究的高級電池系列，前兩個子雌性PE(PassivatedEmitter)表示前表面的鈍化(選擇性擴散)其中PERL誘導了南京中電的SE電池和尚德的PLUTO電池。PESC(鈍化接觸)電池于1985年上市，充電系數(shù)超過83%，效率達20.8% (am 1.5)。鈍化發(fā)射極后現(xiàn)場接觸(PERC)電池用作后點接觸，而不是用于實現(xiàn)約700mV的開路電壓和22.3%效率的PESC電池的整體后鋁合金接觸。PERL(passiviatedemitteradandrearlocally-diffused)電池是鈍化發(fā)射極、背面固定范圍擴展光電池的縮寫。1990年，新南威爾士州大學的J.ZHAO以PERC電池結構和工藝為基礎，在電池背面的接觸孔中制造了BBr3固定域擴散的PERL電池，如下所示：2001年，PERL電池的效率達到24.7%，接近理論家，是迄今最高的記錄。4，高性能光電池和工藝簡介，4，高性能光電和工藝簡介，HIT(heterojunctionwithinsichin-laye)高效異質結太陽能電池于1992年，MakotoTanaka等公司首次制造HIT電池，當時轉換效率達18.1%100.4cm2大小的硅片上，HIT電池的效率持續(xù)提高，達到23%。HIT電池中間是經(jīng)過天鵝絨的n型襯底硅，照明側是p型/i型(獨特)非晶硅薄膜，背面是n型/i型非晶硅薄膜，前后表面濺射有TCO薄膜，電極是在TCO薄膜上制造的。HIT電池主要包括以下方面：1p-n接頭的制造是傳統(tǒng)晶體硅太陽電池的高溫擴散過程(850)，是避免對基體材料產(chǎn)生熱影響的低溫沉積過程( 250)。在2 p-n結之間增設一層固有非晶硅薄層，可以有效降低結區(qū)復合速度，電池背面的n型非晶硅層形成基板和高低結，固有非晶硅層起到背面鈍化的作用，有效降低背面復合物，提高電池開電壓。3穩(wěn)定性好，不發(fā)生照明衰減。4p-n連接通過薄膜沉積(可以將基板厚度降低到低水平)有助于降低成本。HIT電池是2011年Sanyo公司HIT電池容量565MW的高效太陽能電池中比較成功的一種。目前世界上很多機構都在研究HIT電池，但重復或實現(xiàn)Sanyo的結果表明這項技術相對困難。4，高性能光電池和工藝簡介，4，高性能光電池和工藝簡介，后電極接觸硅電池IBC電池是后電極接觸(InterdigitatedBack-contact)硅光電池的縮寫。Sunpower公司開發(fā)的高效電池的特點是前面沒有網(wǎng)格電極，正極和負極在后面交叉排列。利用點接觸(Point-contactcell，PCC)和網(wǎng)印技術。這種背電極實現(xiàn)了電池前端“零遮擋”，增加了光的吸收和利用。但是制造工藝也很復雜，工藝的難題包括p擴散、金屬電極下的再擴散、激光燒結等。2009年7月，SunPower公司推出了效率為19.3%的光電模塊。4，高性能光電池和工藝簡介，4，介紹了高性能光電池和工藝，OECO電池由傾斜蒸發(fā)金屬接觸硅電池表面的許多整潔的方形槽組成，淺發(fā)射極n在硅片上表面有非常薄的氧化隧道層，Al電極在槽的側面斜鍍，將PECVD沉積硅質貨物用作鈍化層和防反射膜OECO電池，具有以下特點：(1)電極位于槽的側面，有利于提高短路電流；(2)能獲得高開路電壓和充電系數(shù)的優(yōu)秀MIS結構設計；(3)高質量沉積電極接觸；(4)可不受接觸特性限制而優(yōu)化的淺發(fā)射極；(5)高質量低溫表面鈍化。，4，高性能光電池和工藝簡介，4，介紹高性能光電池和工藝，德國Fraunhofer超薄多晶硅高效電池德國Fraunhofer sola研究所準備的多晶硅電池刷新了世界多晶硅電池轉換效率記錄20.3%。該電池不僅具有局部的背表面場結構和等離子面具制造的表面質感，而且具有良好的光周期特性，使用濕氧化法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的熱氧化鈍化電池后表面，在鈍化效果和溫度因素之間找到了適當?shù)钠胶恻c。結合鈍化效果，降低溫度對子壽命的影響，優(yōu)化電池性能。該電池的另一個特點是超薄，厚度只有37um，該技術對于減少多晶硅的使用量具有重要意義。4，高性能光電池和工藝簡介，4，高性能光伏和工藝簡介，SE高效電池-國內高效硅電池SE高效電池(選擇optive emitter)是基于現(xiàn)有加工制造工藝設備和p型硅原料的單晶硅電池。轉換效率平均為17.5%，性能更穩(wěn)定，主要原料硅片的材料變化影響較小。中電SE電池的工藝特點是1)用絲網(wǎng)印刷蝕刻劑在硅膠層蝕刻電極圖形，一般為10% 25%氟化銨漿代替?zhèn)鹘y(tǒng)光刻。(2)經(jīng)過3次熱處理，達到線材擴散后輕度擴散的目的，僅在中擴散區(qū)域打印電極(即“選擇性”發(fā)射臺)。4，高性能光電池和工藝簡介，4，高性能光電池和工藝簡介，石墨烯是一種混合異質結電池，主要用于OPSC有機聚合物太陽能電池(Organicpolymersolarcell，OPSC)，它照亮了OPSC的電子傳遞材料(電子共點對)，電子在OPSC的工作原理中應用石墨烯：發(fā)光在供體中入射材料P3HT/P3OT通過光刺激產(chǎn)生電子共點對。即，創(chuàng)建exchase。電子孔點對轉移到孔集和石墨烯受體材料的界面后，電子轉移到graphene受體材料的LUMO能量等級，孔點保留在孔集材料的HOMO能量等級上，使電子和孔集對分離。電子從graphene受體材料轉移，最終傳遞到Al陰極。電子共點對分離后，共點通過導電聚合物polypedot : PSS傳遞到正電極ITO/FTO表面?？缀碗娮臃謩e由陰極和陽極收集，產(chǎn)生電位差，實現(xiàn)光生螺栓效應。4，高性能光電池和工藝簡介，DSSC的主要結構由：graphenebasedtransparentconductingeleodes工作電極三部分組成； graphenebasedcunterelectrode對電極；TiO 2-graphenecompositeesbasedphotoanodes電解質，4，介紹了高性能光電池和工藝，復合石墨烯材料在光伏玻璃中的應用1，親水性，玻璃表面的自清潔效果；2、利用滲透性、石墨烯六角形結構提高陽光透射率，減少反射和擴散；3、在光催化、紫外線下，石墨烯具有光催化功能，能自行分解光電池玻璃表面的有機物，有助于玻璃表面清潔。綜合以上功能，將復合石墨烯材料應用于光電池增減，提高5-6%的光滲透率，有助于提高光伏組件效率。光伏并網(wǎng)系統(tǒng)工作原理：在太陽能照射下，電池元件產(chǎn)生光電效應發(fā)生直流，產(chǎn)生直流，通過合流箱連接到每個相應的逆變器，轉換為三相交流，然后在專用太陽能交流配電柜內集成集成電網(wǎng)。，5，太陽能發(fā)電應用技術簡介，獨立發(fā)電系統(tǒng)：未連接到公共電網(wǎng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)，并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)：連接到公共電網(wǎng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)，5，介紹光伏發(fā)電應用技術，光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成：單晶硅太陽能組件矩形提供光伏發(fā)電陣列匯流箱提供交流配電的電流和匯流并網(wǎng)逆變器提供升壓并網(wǎng)，光伏發(fā)電系統(tǒng)主要設備，電池組件，變頻器，匯流箱，助推器，5，太陽能發(fā)電應用技術簡介，5，介紹了光伏發(fā)電應用技術，農(nóng)光互補太陽能系統(tǒng)應用陰陽一體化日光溫室系統(tǒng)，本技術將普通溫室分為兩部分，兩棚超過8米，透光材料，在兩棚種植綠色蔬菜，屋頂后墊太陽能電池板，不影響綠色作物的生長；陰膜隔4米，用陽倉和隔熱墻隔開。屋頂都鋪上太陽能電池板，倉庫里種上真菌或喜陰作物，兩個倉庫共享隔熱墻，相互獨立形成系統(tǒng)，一個倉庫和兩用，節(jié)約土地和費用，減少能源消耗，提高產(chǎn)量。洋房綠色作物光合作用洋房主要是綠色蔬菜，5，光伏發(fā)電應用技術簡介，在陰室食用菌或弱光作物呼吸作用菌子實體中形成，旺盛的呼吸作用，對O2的要求也急劇增加，需要提供足夠的新鮮空氣。5，太陽能發(fā)電應用技術簡介，陰陽一體化溫室碳氧自循環(huán)圖，5，介紹太陽能發(fā)電應用技術，5，太陽能發(fā)電應用技術簡介，5，介紹了光伏發(fā)電應用技術，介紹了釣魚和光伏互補技術，介紹了可調角度大跨度鎖太陽能支架系統(tǒng)光伏發(fā)電組件固定在硬軸和角度調節(jié)支架上。其中，硬軸支撐太陽能組件的重量，雕塑支撐和兩端的驅動齒輪連接可以通過調整角度調整支撐高度來調整太陽能組件和水平面之間的角度，支撐體只占很小的土地面積，大面積的光伏組件被支架固定在空中，受地形限制較小，特別適合受養(yǎng)魚場、等環(huán)境限制的太陽能發(fā)電站的安裝載體。另外，固定在支架上的太陽光部件可以調整角度，適應氣候情況，實現(xiàn)以漁業(yè)為基礎的太陽能支持的新漁船賞技術，最大限度地提高系統(tǒng)整體效率，實現(xiàn)不同環(huán)境下的土地二次利用。5、介紹光伏發(fā)電應用技術，非逆變光伏和低壓直流家用系統(tǒng)新能源、新材料、信息技術和電力電子技術的快速發(fā)展，以及廣泛應用，用戶對電力需求、電力質量和供電可靠性的要求不斷提高，現(xiàn)有交流配電網(wǎng)對分布式新能源(電力)接入、負荷和電力需求的多樣化，電力流量平衡控制復雜性各種能源存儲設備，如風力、太陽能、燃料電池，以及電動汽車電源電池、超級電容器，基本上是直流(或直流電源技術)，必須通過DC/AC轉換器集成到交流電網(wǎng)中。在許多辦公室和家用電器中使用直流電源實際上更方便，能效更高。越來越多的產(chǎn)業(yè)負荷利用變頻技術提高電力利用效率。5，介紹太陽能發(fā)電應用技術，直流家庭，家用電器是直流負載，變頻器不再需要家用電源系統(tǒng)，可以提高用電效率。5、介紹了光伏發(fā)電應用技術，基于多用戶分布式光伏云平臺系統(tǒng)的云計算是支持大規(guī)模訪問分布式光伏電源的智能電網(wǎng)的重要特征，但分