薄膜電池化合物電池新概念電池1第1頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月2思考題：薄膜太陽電池的優(yōu)點是什么？第三代太陽電池的特征是什么？目前商品化化合物太陽電池的種類是什么？簡述太陽電池的結(jié)構(gòu)納米敏化太陽電池工作原理第2頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月3第二代太陽電池——薄膜太陽電池硅基薄膜太陽電池化合物半導(dǎo)體薄膜電池染料敏化TiO2太陽電池(光化學(xué)電池)第三代太陽電池-----新概念太陽電池第3頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月4ThinfilmsolarcellmodulesExamplesAmorphoussiliconMicrocrystallinesiliconCIGSCdTeVerythinlayersonacarrierGlassPlasticMetalSupportstructure,glassplasticormetalContactlayerAbsorbinglayerContactlayer第4頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月5ThinFilmSolarCellBasicsManufacturingOrderThinFilmSolarCellStructureThinFilmSolarPanelsGlassLaminationBackContactPVMaterialFrontContactGlassThinFilms第5頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月6硅基薄膜太陽電池1)非晶硅(a-Si)太陽電池

a-Si是Si-H(約10％)的一種合金。1976年－RCA實驗室－D.Carlson和C.Wronski

第6頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月7

優(yōu)點：①資源豐富，環(huán)境安全；②光的吸收系數(shù)高，活性層只需要1m厚，省材料；③沉積溫度低，成本襯底上，如玻璃、不銹鋼和塑料膜上等。④電池/組件一次完成，生產(chǎn)程序簡單。缺點：①效率低②不穩(wěn)定－

光衰減(S-W效應(yīng))。第7頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月8

硅薄膜電池實驗室效率：初始穩(wěn)定單結(jié)：12％6－8％雙結(jié)：13％～10％三結(jié)：15.2%～13％

商業(yè)化電池效率：單結(jié)：3％～6％雙結(jié)：～8％三結(jié)：10％～12％

第8頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月9PECVDdepositionofSibasedthinfilmscanbeeasilyscaledup…canbeusedinroll-to-rolllinesSchematicrepresentationofPECVDreactorDifferentmaterialscanbedepositedjustbychangingofgasmixture

SiH4

GeH4Ar

SiF4

CH4

H2

TMB

B2H6

PH3

NH3topumpingsystemRFpowersubstrateheaterPlasmagases第9頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月10

a-SiisdepositedbyPECVDat0.1nm/secIttakes50mintodeposit0.3mm.25MWpilotplant第10頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月Scale-UpofDepositionto5.7m2GlassSize11第11頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月非晶矽薄膜太陽電池“AmorphousSi:HThin-filmSolarCell”UniSolarand12第12頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月13

◆我國非晶硅電池研究在上世紀(jì)80年代中期形成了高潮，30多個研究組從事研究。實驗室初始效率8％～10％；

◆80年代后期哈爾濱和深圳分別從美國Chrona公司引進了1MW生產(chǎn)能力的單結(jié)非晶硅生產(chǎn)線，穩(wěn)定效率5％左右?！?000年，以雙結(jié)非晶硅電池為重點的硅基薄膜太陽電池研究被列入國家“973”項目，我國非晶硅電池的又進入一個新的研究階段。

目前太陽電池公司雙結(jié)效率8％～10％，穩(wěn)定效率～8％?

第13頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月1414第14頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月152)多晶硅薄膜電池①高溫技術(shù)路線－以RTCVD為代表－優(yōu)點；薄膜結(jié)晶質(zhì)量好，晶粒尺寸大，容易作出高效率電池，缺點：工藝溫度高～1000℃，襯底難解決。襯底材料：陶瓷，石墨，硅片。。。第15頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月16②低溫技術(shù)路線－以PECVD為代表優(yōu)點：工藝溫度低，200～300℃，襯底容易獲得：玻璃，不銹鋼等；缺點：薄膜質(zhì)量低，晶粒小，納米極。日本Kaneka公司－PECVD－玻璃襯底pin結(jié)構(gòu)的多晶硅薄膜電池，效率10％；南開大學(xué)結(jié)合“973”項目－PECVD－實驗室小面積電池正在研制(~6%)。第16頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月17③硅球太陽電池。這種電池是由在鋁箔上形成連續(xù)排列的硅球所組成的，硅球的平均直徑為1.2mm，每個小球均有p-n結(jié)，小球在鋁箔上形成并聯(lián)結(jié)構(gòu)。實驗室效率達到10%。硅球電池在技術(shù)上有一定的特色，但規(guī)?；a(chǎn)仍存在許多技術(shù)障礙。第17頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月18化合物半導(dǎo)體薄膜電池

GaAs,CdTe,CuInGaSe等的禁帶寬度在1～1.5eV,與太陽光譜匹配較好。同時這些半導(dǎo)體是直接帶隙材料，對陽光的吸收系數(shù)大，只要幾個微米厚就能吸收陽光的絕大部分，因此是制作薄膜太陽電池的優(yōu)選活性材料。GaAs電池主要用于空間，CdTe和CIS電池被認(rèn)為是未來實現(xiàn)低于1美元/峰瓦成本目標(biāo)的典型薄膜電池，因此成為最熱的兩個研究課題。第18頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月191)CdTe電池

CdTe－II-VI族化合物，Eg＝1.5eV,理論效率28%，性能穩(wěn)定，一直被光伏界看重。工藝和技術(shù)－近空間升華(CSS),電沉積，濺射、真空蒸發(fā)，絲網(wǎng)印刷等；實驗室電池效率17%；商業(yè)化電池效率平均14％；CdTe電池90年代初實現(xiàn)了規(guī)?；a(chǎn)，2002年市場份額為0.3％。第19頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月20InorganicThinFilmSolarCellsCdTeCIGS(CuInGaSe2)amorphousSi

Athinfilmofsemiconductorisdepositedbylowcostmethods.Lessmaterialisused.Cellscanbeflexibleandintegrateddirectlyintoroofingmaterial.GlassSuperstrateTransparentConductingOxideN-typeCdSP-typeCdTeMetal3~8um0.1um0.05um~1000um第20頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月21染料敏化TiO2太陽電池染料敏化TiO2電池實際是一種光電化學(xué)電池。早期的TiO2光電化學(xué)電池穩(wěn)定性差、效率低。1991年瑞士Gr?tzel將染料敏化引入該種電池，效率達到7.1%，成為太陽電池前沿?zé)狳c之一。目前這種電池的實驗室效率達到11％.第21頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月22染料敏化太陽能電池發(fā)電過程1.染料分子吸收太陽光能后躍遷到激發(fā)態(tài)

dye(S)+light→dye*(S*)2.激發(fā)態(tài)不穩(wěn)定，電子快速注入到緊鄰的TiO2導(dǎo)帶

dye*(S*)+TiO2→e-(TiO2)+oxidizeddye(S+)3.染料中失去的電子則很快從解質(zhì)中得到補償

oxidizeddye(S+)+3/2I-(A-)→dye(S)+1/2I3-(A)4.進入TiO2導(dǎo)帶中的電子最終進入導(dǎo)電膜，然後通過外回路產(chǎn)生光電流。

1/2I3-(A)+e-(counterelectrode)→3/2I-(A-)第22頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月半導(dǎo)體薄膜主要是納米TiO2多孔薄膜。它是染料敏化太陽電池的核心之一，作用是吸附染料光敏化劑，并將激發(fā)態(tài)染料注入到電子傳輸?shù)綄?dǎo)電基底。主要有TiO2，ZnO，Nb2O5，WO3，Ta2O5，CdS，F(xiàn)e2O3和SnO2等。DSSC電池結(jié)構(gòu)和組成TiO2光電陰極23第23頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月電子能級的不連續(xù)性量子尺寸效應(yīng)小尺寸效應(yīng)表面效應(yīng)宏觀量子隧道效應(yīng)納米微粒的基本性質(zhì)TiO2光電陰極DSSC電池結(jié)構(gòu)和組成24第24頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月其次，染料分子應(yīng)含有大鍵、高度共軛、并且有強的給電子基．只有這樣染料分子的能級軌道才能與納晶TiO2薄膜表面的O-離子形成大的共軛體系，使電子從染料轉(zhuǎn)移到TiO2薄膜更容易，電池的量子產(chǎn)率更高．

再次，染料在可見光區(qū)有較強的吸收，盡可能寬的吸收帶，從而吸收更多的太陽光，捕獲更多的能量，提高光電轉(zhuǎn)換效率．除了以上三點外，還要求染料能夠快速吸附到TiO2的孔道中，且不易脫附.染料DSSC電池結(jié)構(gòu)和組成25第25頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月染料敏化納米薄膜太陽電池電池主要由以下幾部分組成：透明導(dǎo)電玻璃、納米多孔TiO2膜、染料光敏化劑、電解質(zhì)和反電極DSSC電池結(jié)構(gòu)26第26頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月導(dǎo)電玻璃二氧化鈦染料電解液碳電極導(dǎo)電玻璃DSSC電池原理27第27頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月高能量轉(zhuǎn)換效率低成本原料豐富在顏色的調(diào)控、適應(yīng)消費者方面具有很大的潛力無污染可再生性好DSSC的特點28第28頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月29我國“十五”列入“973”重大課題－中科院等離子物理所、化學(xué)所、物化所，實驗室小面積電池效率10％。中科院物理所、化學(xué)所的固態(tài)電解質(zhì)電池列入“863”，效率5％。第29頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月30太陽電池的未來發(fā)展趨勢

商業(yè)化趨勢◆1998年以前，單晶硅電池占市場主導(dǎo)地位，其次是多晶硅電池?！魪?998年起，多晶硅電池開始超過單晶硅躍居第一?！舴蔷Ч鑿?0年代初開始商業(yè)化，由于效率低和光衰減問題，市場份額先高后低?！鬋dTe電池從80年代中期開始商業(yè)化生產(chǎn)，市場份額增加緩慢，Cd的毒性是原因之一；◆

CIS電池的產(chǎn)業(yè)化進程比較緩慢，生產(chǎn)工藝難于控制，In是稀有元素；◆Sanyo公司a-Si/c-Si電池商業(yè)化僅兩三年，發(fā)展迅速。第30頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月31太陽電池技術(shù)發(fā)展趨勢思考

新概念太陽電池1.硅基電池:

◆硅是地球上豐度第二大元素，資源豐富(以石英砂形式存在)；◆環(huán)境友好；◆電池效率高，性能穩(wěn)定；◆工藝基礎(chǔ)成熟?！艄杌姵厥悄壳肮夥缪芯块_發(fā)的重點、熱點

晶硅電池的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)硅基薄膜電池第31頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月32

結(jié)晶完美化程度

電池效率增加趨勢電池狀況/技術(shù)實驗室％商業(yè)化％單晶硅(體)商業(yè)化生產(chǎn),280-350m24.715~17多晶硅(體)商業(yè)化,280-350m19.813~15帶硅,AES商業(yè)化,八面體,300,400m~1612~14帶硅Evergrn中試,單面,300-400m16.212~14帶硅中試,EBARA,單面,300-400m17.3

薄層硅/襯底中試,Austropower,300-600m~1510多晶硅薄膜(高溫過程900～1200℃),RTCVD~15

多晶硅薄膜(中溫過程500～900℃),CVD?

多晶硅薄膜多晶(低溫過程<500℃),PECVD~10

微晶(低溫過程<300℃),PECVD~10

納晶(低溫過程<300℃),PECVD~10

非晶硅/納晶(低溫過程<300℃),PECVD~10

非晶硅電池三結(jié)(低溫過程<300℃),PECVD15．26－8兩結(jié)(低溫過程<300℃),PECVD125－7單結(jié)(低溫過程<300℃),PECVD~105－7第32頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月33結(jié)晶缺陷所帶來的效率損失要通過復(fù)雜的工藝彌補，比如說，多晶硅是通過PECVD－SNx來實現(xiàn)，獲得了很大成功。但是其他薄膜電池，如非晶硅和其他薄膜電池至今尚未獲得滿意結(jié)果。這就是為什么薄膜電池發(fā)展比人們預(yù)想的要慢，而多晶硅電池在1998年，產(chǎn)量就超過了單晶硅電池。第33頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月34研究開發(fā)方向：◆晶硅電池:①提高電池/組件效率高效鈍化技術(shù)：TiO2，SiNx,H、SiO2,a-Si。。高效陷光技術(shù)：減反射，表面織構(gòu)化，背反射等，

選擇性發(fā)射區(qū)(前)，

背表面場(BSF)，

細(xì)柵或者單面技術(shù)，

高效封裝技術(shù)－最佳封裝材料的折射率等。第34頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月35

②簡化、改進工藝－自動化、環(huán)保、低成本；如硅片薄化及其工藝，③材料的國產(chǎn)化和提高性能；◆硅基薄膜電池

①低溫過程(PECVD)<300℃，非晶、微晶、微非迭層－效率、穩(wěn)定性，柔性襯底②低溫過程>900℃,多晶硅基薄膜電池，廉價襯底；第35頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月36

2.化合物電池

◆CIGS電池：提高效率，大面積重復(fù)性，S代Se

◆

CdTe電池：提高效率，大面積重復(fù)性

◆Gratzel電池－高效染料，固體或準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)，提高效率，大面積重復(fù)性

◆有機電池－高效電子受體和給體以及材料，提高效率3.新型概念電池：量子點、量子阱電池，中間帶光伏電池，帶隙遞變迭層電池等，尚處在理論探索、概念研究和驗證階段。第36頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月37

第三代太陽電池-----新概念太陽電池37第37頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月第三代太陽電池M.Green,UNSWThin-filmcells38第38頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月39光子吸收帶隙理論：

◆中間帶隙(或亞帶隙，或雜質(zhì)帶)電池，

◆帶隙遞變迭層電池，

◆上、下轉(zhuǎn)換器電池

◆偶極子天線電池，

◆a-Si/C-Si異質(zhì)結(jié)(增加紅外吸收)電池，

◆量子點、量子阱電池，

◆熱載流子電池，。。第三代電池第39頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月上下轉(zhuǎn)換太陽電池

(upanddownconversionsolarcells)利用上轉(zhuǎn)換材料，將兩個不能被太陽電池吸收的低能光子轉(zhuǎn)換為一個可被太陽電池吸收的高能光子；利用下轉(zhuǎn)換材料，將一個高能光子轉(zhuǎn)換為兩個可被太陽電池吸收的低能光子。Trupke.T,etal.Journalofappliedphysics,2002,92:4117-4122Trupke.T,etal.Journalofappliedphysics,2002,92:1668-167440第40頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月上下轉(zhuǎn)換光伏電池材料上轉(zhuǎn)換材料主要是一些稀土化合物(如Ba2ErCl7,BaLn2F8等)和稀土摻雜的氧化物、氟化物、氯化物和硫化物等；2005年Shalav等人將工業(yè)上應(yīng)用的NaYF4:Er3+上轉(zhuǎn)換材料應(yīng)用到硅太陽電池的背面，電池在激發(fā)波長為1523nm，功率為5.1mW的光輻照下，外量子效率達到2.5%，內(nèi)量子效率達到3.8%。下轉(zhuǎn)換材料：1999年，Rene等人發(fā)現(xiàn)LiGdF:Eu3+在室溫下可將一個紫外光子轉(zhuǎn)換(quantumcutting)為兩個可見光子，其量子效率接近200%41第41頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月42量子點太陽電池第42頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月43量子太陽電池點43第43頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月Semiconductornanocrystals/quantumdotsIncreasingparticlesize

single

atomsManyopenfundamentalquestions

regardingmultiple-exciton

generation44第44頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月Quantumdottandemsolarcell(sciencefiction!)3.0V2.0V1.0VPlasmonicquantumdot

solarcell45第45頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月kExzNewthird-generationsolarcellconceptsf

3.0V2.0V1.0VYOUCANHELPMAKEITWORK!!第46頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月4747第47頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月4848第48頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月49NanoheterojunctionGoalsMakeaPVcellofalignednanoheterojunctionsPotentialtoachievehighefficienciesandlowcostsCdS/CdTebulkcellshaveachieved>15%efficienciesLowtemperaturesolutionphasesynthesisLinearchargetransfertoelectrodesElectronAcceptorElectronDonorAlCdTeCdS第49頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月50NanoheterojunctionGoalsMeasuresinglenanorodPVdeviceperformanceFundamentalstudyofthenanoparticleheterojunctionconceptAbsorptionExcitondiffusion,dissociationChargetransportCdSCdTeContactContact第50頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月納米線駐波太陽電池51第51頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月52Siliconp-i-nNanowiresChargeseparationalongradialdirectionLessrecombiationCanhavereducedmaterialqualityvs.bulkGrownbyVLSfollowedbyCVDSinglecrystallinecore,polycrystallineshellTian,B.;Zheng,X.;Kempa,T.;Fang,Y.;Yu,N.;Yu,G.;Huang,J.;Lieber,C.M.Nature,2007,449,885-890.第52頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月熱載流子太陽電池53利用光生電子具有較大的能量，迅速抽出，使其具有較大的電壓；光生載流子與晶格碰撞，產(chǎn)生量子效率大于一的離化結(jié)果，產(chǎn)生較大的電流輸出。第53頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月“熱載流子”在被激發(fā)之后的約幾個皮秒的時間內(nèi)，首先通過載流子之間的碰撞達到一定的熱平衡。這種載流子之間的碰撞并不造成能量損失，只是導(dǎo)致能量在載流子（電子、空穴）之間重新分配。隨后，經(jīng)過幾個納秒的時間，載流子才與晶格發(fā)生碰撞，把能量傳給晶格。而光照幾個微秒以后，如果電子和空穴不能被有效分離到正負(fù)極，它們就會重新復(fù)合。標(biāo)準(zhǔn)的電池設(shè)計，需要在電子和空穴復(fù)合之前，把它們收集到電池的正負(fù)極。而熱載流子電池則要做到更快，它必須在電子和空穴冷卻之前，把它們收集到正負(fù)極。54第54頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月55太陽電池串聯(lián)由于各種不同材料制成的太陽電池所吸收的太陽光譜是不同的，因此將不同材料的電池串聯(lián)起來，就可以充分利用太陽光譜的能量，大大提高太陽電池的效率，因此疊層串聯(lián)電池的研究已引起世界各國的重視，成為最有前途的太陽電池。55第55頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月疊層太陽電池(Tandemcells)三疊層最理想56第56頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月57第57頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月58第58頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月59Triple-junctioncellsAppl.Phys.Lett.90,183516

(2007)EmcoreCorporation,May(2006)NewWorldRecord:41.6%under346suns!1.7-1.9eV1.3-1.4eV0.67eVThecellsareinseries;currentispassedthroughdeviceThecurrentislimitedbythelayersthatproducestheleastcurrent.ThevoltagesofthecellsaddThehigherbandgapmustseethelightfirst.第59頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月60MultiJunctiona-SisolarCellsAmorphoussiliconabsorptioncoefficientislargerthanSilicon.Wecanthenusethinlayersofa-Si(fewmicrons).MultijunctionssolarcellsTCOpinnpiTCOaSi1mm第60頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月61太陽能電池特點與應(yīng)用太陽電池重量輕，無活動部件，使用安全。單位質(zhì)量輸出功率大，即可作小型電源，又可組合成大型電站。目前其應(yīng)用已從航天領(lǐng)域走向各行各業(yè)，走向千家萬戶，太陽能汽車，太陽能游艇，太陽能自行車，太陽能飛機都相繼問世，它們中有的已進入市場。然而對人類最有吸引力的是所謂太空太陽站。61第61頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月6262第62頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月63薄如紙片的太陽電池63第63頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月64太陽能電站太陽能電源是由太陽能電池發(fā)電，經(jīng)蓄電池貯能，從而給負(fù)載供電的一種新型電源，廣泛應(yīng)用于微波通訊、基站、電臺、野外活動、高速公路、也可為無電山區(qū)、村莊、海島提供電力。64第64頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月6565第65頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月66PVcells,modulesandarrays66第66頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月67

上海鮮花港太陽能電站67第67頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月68西班牙的太陽能電站68第68頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月69WaldpolenzSolarPark/main/Bild/sp_pv_07/Brandis-Waldpolenz-Fotomont.jpg第69頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月70

葡萄牙阿馬雷萊雅太陽能光伏電站70第70頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月71上海世博會主體建筑屋頂上的太陽能裝置71第71頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月72

太陽能路燈72第72頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月73太陽能供電系統(tǒng)的特點特點：

1)不必拉設(shè)電線，不必挖開馬路，安裝使用方便；2)一次性投資，可保證二十年不間斷供電（蓄電池一般為5年需更換）；3)免維護，無任何污染。73第73頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月74太陽能供電系統(tǒng)的類型1）按供電類型分：直流供電系統(tǒng)交直流供電系統(tǒng)2）按供電特點分：獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)74第74頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月75獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)是指僅僅依靠太陽能電池供電的光伏發(fā)電系統(tǒng)或主要依靠太陽能電池供電的光伏發(fā)電系統(tǒng)，在必要時可以由油機發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、電網(wǎng)電源或其他電源作為補充。從電力系統(tǒng)來說，kW級以上的獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)也稱為離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)。75第75頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月76并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)光伏發(fā)電系統(tǒng)(以下簡稱光伏系統(tǒng))的主流發(fā)展趨勢是并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)：太陽能電池所發(fā)的電是直流，必須通過逆變裝置變換成交流，再同電網(wǎng)的交流電合起來使用，這種形態(tài)的光伏系統(tǒng)就是并網(wǎng)光伏系統(tǒng)。并網(wǎng)光伏系統(tǒng)可分為：住宅用并網(wǎng)光伏系統(tǒng)和集中式并網(wǎng)光伏系統(tǒng)(電站)兩大類。前者的特點：是光伏系統(tǒng)發(fā)的電直接被分配到住宅內(nèi)的用電負(fù)載上，多余或不足的電力通過連接電網(wǎng)來調(diào)節(jié)：后者的特點：是光伏系統(tǒng)發(fā)的電直接被輸送到電網(wǎng)上，由電網(wǎng)把電力統(tǒng)一分配到各個用電單位。76第76頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月77直流供電系統(tǒng)77第77頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月78交直流供電系統(tǒng)

78第78頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月79太陽能供電系統(tǒng)79第79頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月80七聚光太陽電池80第80頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月81第81頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月8282第82頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月83甘肅電投公司1兆瓦光伏電站近日在武威建成發(fā)電83第83頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月84ConcentratingLightDishShapeItispossibletotrackthesunandconcentratethelightby500XSolFocus第84頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月85第85頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月86聚光太陽電池結(jié)構(gòu)第86頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月87八空間電站——未來能源基地87第87頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月88太陽空間電站的原理隨著地球上石油、煤炭資源的日益枯竭和環(huán)境污染的不斷加劇，人類把目光投向太空，預(yù)計到下個世紀(jì)初將建成空間電站，以解決日益緊張的能源問題?？臻g電站實際上是利用太陽能發(fā)電的衛(wèi)星，這些衛(wèi)星表面覆蓋有太陽能電池板，能夠吸收積聚大量太陽能并將其轉(zhuǎn)化為電能，通過微波束將電能傳送回地面。88第88頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月89太陽空間電站傳輸它是由永遠朝向太陽的太陽電池列陣，能把直流電轉(zhuǎn)換成微波能的微波轉(zhuǎn)換站，發(fā)射微波束能的列陣天線等三部分組成，通過天線以微波形式向地面輸電。在地面上則要建一個面積達幾十平方公里的巨型接受系統(tǒng)。89第89頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月90推進艙軌道艙附加艙通訊艙太陽能電池90第90頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月91航天器上的太陽能電板91第91頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月InternationalSpaceStation

SolarArraysCurrentconfigurationFinalConfiguration92第92頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月93太陽空間電站的優(yōu)點空間發(fā)電有兩大優(yōu)點：一是可以充分利用太陽能，同時又不會污染環(huán)境，二是不用架設(shè)輸電線路，可直接向空中的飛船和飛機提供電力，也可向邊遠的山區(qū)、沙漠和孤島送電?？茖W(xué)家預(yù)測，一旦建成空間電站，人類可以不斷獲得能源，地球能源利用將產(chǎn)生革命性變化。93第93頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月94空間電站碰到的問題（1）空間運輸成本問題。法國電力公司課題研究部顧問呂西安·德尚說，要使太陽能衛(wèi)星變得可行，空間運輸成本最少也得降低99％。94第94頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月95碰到的問題（2）能量轉(zhuǎn)換的效率問題。美國慕尼黑理工大學(xué)空間技術(shù)研究所名譽所長哈里·魯普認(rèn)為，在把太陽能輸送到地球的過程中存在的能量轉(zhuǎn)換的效率問題。他還擔(dān)心微波束可能會把經(jīng)過其傳輸路徑的鳥或人"烤熟"并可能引起電磁干擾，擾亂飛機的雷達系統(tǒng)。95第95頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月96陽能新產(chǎn)品太陽能汽車：日本東京電機大學(xué)最近設(shè)計出一種輕型太陽能轎車，其車頂上安裝了兩組蓄電池，利用太陽光充電后交替使用。一組蓄電池充電后可行駛110公里，夏季日照最長季節(jié)可達150公里，最適宜于日照時間長的地區(qū)使用。不用燃油，不污染環(huán)境。96第96頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月97太陽能汽車97第97頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月98SOLARISLANDSYSTEMSSUNislandsingleorthreephasewithorwithoutgridoneorcombinationof_allcomponents第98頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月99光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀以及趨勢第99頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月100GlobalSolarmarkets第100頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月1012010年初,在世界范圍的金融危機逐漸消退,哥本哈根會議以及各國能源新政的不斷推出,在經(jīng)過了２００９年下半年的休養(yǎng)生息之后,光伏產(chǎn)業(yè)基本恢復(fù)了元氣,并在迎接一個更加健康和理性的未來今年全球太陽能的安裝產(chǎn)值預(yù)期增長２２%,預(yù)計全球太陽能安裝量將達到７,１０７ＭＷ.在這樣的大背景下,中國光伏產(chǎn)業(yè)在生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)\貿(mào)易\系統(tǒng)集成環(huán)節(jié)都出現(xiàn)了更加積極\健康的局面.有關(guān)數(shù)據(jù)現(xiàn)實,２０１０年中國光伏電站的裝機容量有望實現(xiàn)２~３倍的增長,但是于此同時依然面對瓶頸.本報告將在這樣的背景之下,對２０１０年光伏產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀和未來發(fā)展進行進行探討和分析.第101頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月102晶硅電池技術(shù)現(xiàn)狀以及發(fā)展分析—總體分析雖然晶硅電池市場仍然處于產(chǎn)能過剩的局面,但是總體來看投資逐漸趨于理性.<表1>中國晶硅電池廠商產(chǎn)能\產(chǎn)出單位:MW第102頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月103晶硅電池技術(shù)現(xiàn)狀以及發(fā)展分析—制造商擴產(chǎn)計劃２００９年中國Tier1光伏組件制造商的生產(chǎn)能力已經(jīng)達到了4.6GW,而且都陸續(xù)的推出了自己的擴產(chǎn)計劃,預(yù)計在2010年產(chǎn)能將擴充至6.5GW.其中尚德\英利\阿特斯\晶奧的產(chǎn)能規(guī)模都將超過1GW.同時,主流一線廠家的產(chǎn)量比例逐漸加大.從2008年的67%到2010年的75%,據(jù)消息稱,尚德\英利等制造商的今年下半年的產(chǎn)能已經(jīng)排滿.其他中小型晶硅電池制造商將會面臨低價競爭\代工\關(guān)停等局面.廠商200820092010產(chǎn)能產(chǎn)量產(chǎn)能產(chǎn)量產(chǎn)能產(chǎn)量尚德1000459100066014001100英利4002816004901000700天合350201600390900640阿特斯6201678203001000610晶奧6002778004901100780林洋300177500320700460中電320107320200320240總計357016694600299064204440中國晶硅總計4810246068504280102005850比例74%67%67%70%62%75%<表2>中國主要電池廠商產(chǎn)能\產(chǎn)出單位:MW第103頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月104晶硅電池供應(yīng)鏈分析以及盈利能力分析I多晶硅價格持續(xù)下探,導(dǎo)致晶硅電池成本結(jié)構(gòu)不斷改善.在此基礎(chǔ)之上,因整個供應(yīng)鏈的整合程度不同和規(guī)模經(jīng)濟優(yōu)勢,一線廠商和中小廠商在成本\質(zhì)量控制,以及品牌認(rèn)同等方面的具有更強的競爭力,導(dǎo)致一線晶硅模組生產(chǎn)商的盈利能力高于二線中小型企業(yè).2010年下半年,隨著全球光伏產(chǎn)能的擴充以及大廠硅成本與多晶硅價格現(xiàn)貨的差距縮小,一線大廠的成本會很快降至中小廠商之下,打動市場價格進一步走低,迫使小廠商的利潤空間,其中以單一組件加工廠商將會面對更加嚴(yán)重的競爭壓力.第104頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月105中國晶硅電池技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展分析II<表4>新技術(shù)主要開發(fā)應(yīng)用廠商第105頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月106薄膜電池技術(shù)現(xiàn)狀以及發(fā)展分析—總體分析廠商技術(shù)設(shè)備產(chǎn)能規(guī)劃產(chǎn)能電池結(jié)構(gòu)正泰Oerlikon30240非晶/微晶天威薄膜Oerlikon46200非晶新奧AMAT60500非晶/微晶尚德薄膜AMAT50

非晶/微晶百世德AMAT1301000非晶天裕光能Ulvac25120非晶通用光伏Ulvac2564非晶杜邦深圳光伏Ulvac2550非晶強盛光電Xsunx100500非晶綜藝光電Jusung26

非晶阿格斯Anwell40120非晶宏威鉑陽精工25

非晶/非晶中錦陽鉑陽精工75150非晶/非晶創(chuàng)益中國120200非晶/非晶普樂中國25100非晶/非晶津能中國25120非晶/非晶由上述薄膜電池制造商的生產(chǎn)近況可以看出,由于眾多項目多在2009年下半年才調(diào)試或者實現(xiàn)量產(chǎn),并且面臨成本良率和認(rèn)證周期(UL/TUV)等多項問題,年內(nèi)接單與出貨情況并不理想,由Tri研究所統(tǒng)計得2009年薄膜電池的出貨量大致為100MW.第106頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月107中國太陽能市場以及政策-節(jié)能減排與可再生能源在哥本哈根會議的大背景之下,中國光伏產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)了幾個大的利好背景:1.中國即將出臺的新能源發(fā)展規(guī)劃中,預(yù)期中國到2020年中國的光伏發(fā)電總裝機量將會達到20GW.2.2009年12月16日,人大通過的<中華人民共和國可再生能源法>的修正其中包括:1.國家執(zhí)行可再生能源發(fā)電全額保障性回購制度上網(wǎng)電價回購可再生能源的費用,高于超過常規(guī)能源上網(wǎng)電價的費用之間的差額,由全國范圍內(nèi)征收可再生能源電價附加補償2.國家財政設(shè)立可再生能源發(fā)展基金.

其資金來源包括國家財政年度安排的轉(zhuǎn)向資金和依法征收的可再生能源資金來源包括國家財政年度安排的轉(zhuǎn)向資金和依法征收的可再生能源電話附加收入(0.002元人民幣/KWh)用于價差補償以及其他應(yīng)用,可再生能源接網(wǎng)費用以及其他相關(guān)費用,電網(wǎng)廠商不能通過銷售電價回收的,可以申請可再生能源發(fā)展基金輔助.3.此外,在金太陽政策和相關(guān)地方配套正的刺激下,除敦煌等大型光伏電站項目進展順利,中小型KW級別的項目也在躍躍欲試.第107頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月108中國太陽能市場以及政策—快速增長的中國市場于此同時,在新能源振興規(guī)劃尚未出臺之前,由于海外市場供求失衡,國內(nèi)電池制造商寄希望于國內(nèi)光伏市場的崛起,很多大型企業(yè)在財團已經(jīng)開始跑馬圈地,始于太陽能發(fā)電的土地已經(jīng)基本被瓜分殆盡,同時也有一些地方支持的標(biāo)桿性項目陸續(xù)上馬.第108頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月109中國太陽能市場以及政策-長期規(guī)劃中的大型光109伏電站分布第109頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月110大規(guī)模光伏發(fā)電并網(wǎng)適應(yīng)問題第110頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月光伏發(fā)電步入大規(guī)模發(fā)展成本持續(xù)下降111第111頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月光伏發(fā)電步入大規(guī)模發(fā)展112第112頁，課件共126頁，創(chuàng)作于2023年2月光伏發(fā)電步入大規(guī)模發(fā)展規(guī)?；⒕W(wǎng)光伏電