非晶硅薄膜太阳能电池

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二层,第三层,第四层,第五层,*,*,非晶硅薄膜太阳能电池,1， 前言,2， 薄膜太阳能电池分类,3， 太阳能电池的未来市场需求,4， 为何要发展薄膜非晶硅太阳电池,5， 非晶硅太阳电池的发展及趋势,6， 非晶硅薄膜太阳能电池的优点,7， 非晶硅薄膜太阳能电池存在的问题,8， 非晶硅薄膜太阳能电池的主要市场,9， 世界主要非晶硅太阳电池生产厂家,10，中国非晶薄膜电池产业现状及存在问题,11，中国应当抓住的机遇,9/13/2024,1,前言,新能源和可再生能源是21世纪世界经济发展中最具决定性影响的技术领域之一。光伏电池是一种重要的可再生能源，既可作为独立能源，亦可实现并网发电，而且是零污染排放。,硅太阳能电池由于成本原因，最初只能用于空间，随着技术发展和工艺成熟，应用也逐步扩大。面对今天的能源供应状况和日益严重的环境污染，以至危及人类自身生存的现实，开发新能源和可再生能源的理念已被世界各国广泛接受。,大力发展薄膜型太阳能电池不失为当前最明智的选择，但也有其不利的一面，为何如此而言请听下面分解。,9/13/2024,2,薄膜太阳能电池分类,非晶硅薄膜太阳能电池,微(多)晶硅薄膜太阳能电池,铜铟硒薄膜太阳能电池,铜铟镓硒薄膜太阳能电池,碲化隔薄膜太阳能电池,染料敏化薄膜太阳能电池,有机薄膜太阳能电池,其他,9/13/2024,3,太阳能电池的未来市场需求,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。,9/13/2024,4,表1 国际光伏市场需求及预测,年,国别,2000,2010,2020,2030,美国(,G,Wp),0.14,2.1,36,200,欧洲(,G,Wp),0.15,3.0,41,200,日本(,G,Wp),0.25,4.8,30,205,总计(,G,Wp),1.0,14.0,200,1850,9/13/2024,5,为何要发展非晶硅薄膜太阳电池？,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,1,6500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。,9/13/2024,6,非晶硅太阳电池的起源,非晶硅薄膜太阳能电池由,Carlson,和,Wronski,在20世纪70年代中期开发成功，80年代其生产曾达到高潮，约占全球太阳能电池总量的20左右，但由于非晶硅太阳能电池转化效率低于晶体硅太阳能电池，而且,非晶硅太阳能电池存在光致衰减效应的缺点,：光电转换效率会随着光照时间的延续而衰减，其发展速度逐步放缓。,目前非晶硅薄膜太阳能电池产量占全球太阳能电池总量的10左右。但由于晶体硅的短缺及价格上涨将是长期存在的事实，即使晶体硅瓶颈突破，,能源节省优势,仍然能保障非晶硅太阳能电池的生存空间。,9/13/2024,7,非晶硅薄膜太阳能电池的优点,低成本,能量返回期短,大面积自动化生产,高温性好,弱光响应好(充电效率高),其他,9/13/2024,8,低成本,单结晶硅太阳电池的,厚度0.5um,。,主要原材料是生产高纯多晶硅过程中使用的,硅烷,，这种气体，化学工业可大量供应，且十分便宜，制造一瓦非晶硅太阳能电池的原材料本约RMB3.5-4（效率高于6%）,且晶体硅太阳电池的基本厚度为240-270um，相差200多倍，大规模生产需极大量的半导体级，仅硅片的成本就占整个太阳电池成本的65-70%，在中国1瓦晶体硅太阳电池的硅材料成本已上升到RMB22以上。,从原材料供应角度分析，人类大规模使用阳光发电，最终的选择只能是非晶硅太阳电池及其它薄膜太阳电池，别无它法！,9/13/2024,9,能量返回期短,转换效率为6%的非晶硅太阳电池，其生产用电约1.9度电/瓦，由它发电后返回的时间约为1.5-2年，这是晶硅太阳电池无法比拟的。,大面积自动化生产,目前，世界上最大的非晶硅太阳电池是Switzland Unaxis的KAI-1200 PECVD 设备生产的,1100mm*1250mm,单结晶非晶硅太阳电池，起初是效率高于9%。其稳定输出功率接近80W/片。,商品晶体硅太阳电池还是以,156mm*156mm,和,125mm*125mm,为主。,9/13/2024,10,短波响应优于晶体硅太阳电池,上海尤力卡公司曾在中国甘肃省酒泉市安装一套6500瓦非晶硅太阳能电站，其,每千瓦发电量为1300KWh,，而,晶体硅太阳电池每千瓦的年发电量约为1100-1200KWh,。非晶硅太阳电池显示出其极大的使用优势。下图为该电站的现场照片，第一代非晶硅太阳电池的以上优点已被人们所接受。2003年以来全世界太阳能市场需求量急剧上升，非晶硅太阳电池也出现供不应求的局面。,9/13/2024,11,非晶硅太阳能电池存在的问题,效率较低,单晶硅太阳能电池，单体,效率为14%-17%(AMO),，而柔性基体非晶硅太阳电池组件（约1000平方厘米）的,效率为10-12%,，还存在一定差距。,相同的输出电量所需太阳能电池面积增加，对于对太阳能电池占地面积要求不高的场合尤其适用，如农村和西部地区。,我国目前尚有约28000个村庄、700万户、大约3000万农村人口还没有用上电， 60%的有电县严重缺电；光致衰减效应也可在电量输出中加以考虑，我们认为以上缺点已不成为其发展的障碍，非晶硅太阳能电池已迎来新的发展机遇。,9/13/2024,12,稳定性问题,非晶硅太阳能电池的,光致衰减,，所谓的W-S效应，是影响其大规模生产的重要因素。目前，柔性基体非晶硅太阳能电池稳定效率已超过10%，已具备作为空间能源的基本条件。,成本问题,非晶硅太阳能电池投资额是晶体硅太阳能电池的5倍左右,，因此项目投资有一定的资金壁垒。且，成本回收周期较长，昂贵的设备折旧率是大额回报率的一大瓶颈。,9/13/2024,13,非晶硅太阳电池的市场,大规模地成本发电站,1996年美国APS公司在美国加州建了一个400千瓦的非晶硅电站,引起光伏产业振动。,Mass公司(欧洲第三大太阳能系统公司)去年从中国进口约5MWp的非晶硅太阳能电池。,日本CANECA公司年产25MWp的非晶硅太阳能电池大部分输往欧洲建大型发电站(约每座500KWp-1000KWp)。,德国RWESCHOOTT公司也具有30MWp年产量,全部用于建大规模太阳能电站。,9/13/2024,14,与建筑相配合,建造太阳能房,非晶硅太阳能电池可以制成半透明的，如作为建筑的一部分，白天既能发电又能使部分光线透过玻璃进入室内，为室内提供十分柔和的照明(紫外线被滤掉)能挡风雨，又能发电;美国，欧洲和日本的太阳能电池厂家已生产这种非晶硅瓦。,9/13/2024,15,太阳能照明光源,由于非晶硅太阳能电池的技术优势，同样功率的非晶硅太阳能灯具，其照明时间要比晶体硅太阳能路灯的照明时间长20%，而其成本每瓦要低约10元人民币。上海尤利卡公司于2003年-2005年已为松江区的,太阳能路灯,提供了400多个非晶硅太阳能路灯电源，其冬天的发电效果明显优于晶体硅。,弱光下使用,由于非晶硅太阳能电池在室内弱光下也能发电，已被广泛用于,太阳能钟，太阳能手表，太阳能显示牌,等不直接受光照等场合下。,9/13/2024,16,世界主要非晶硅太阳电池生产厂家,MWp/年,生产品种,日本kaneka 25 910*910mm电池组件 ,玻璃衬底,德国RWE Schottsolar 30 最大组件100*605mm,玻璃衬底,日本三菱电机 10 玻璃衬底非晶太阳电池,日本富士通 10 聚合物为衬底柔性非晶太阳电池,日本TDK 5 不锈钢为衬底,效率高于8%,日本三洋太阳能 5 聚酰亚胺为衬底,效率高于8.5%,美国ECD 15 研究单位,美国联合太阳能 25 不锈钢,聚酰亚胺为衬底,效率高于10%,英国Intersolar 5 305*915mm玻璃衬底,效率大于7%,德国Esole 明年投产,约40MWp生产线,9/13/2024,17,中国非晶硅太阳电池产业现状及存在问题,目前中国已有的非晶硅太阳能电池生产线,存在问题：产量少；效率低；稳定性差；面积小；外观不均匀。,9/13/2024,18,中国应当抓住的机遇,自主大规模生产技术,自主核心设备技术,*,PECVD,/,溅射设备,/,专用激光,/,APCVD,高效率大面积低成本生产实现每瓦USD1的目标,下表为年产20MWp生产线非晶硅电池组件的成本，稳定效率6%，组件面积100mm*100mm,9/13/2024,19,谢 谢！,9/13/2024,20,